JP2010010705A - 窒化物半導体ウエハー及び窒化物半導体デバイスの製造方法並びに窒化物半導体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 窒化物半導体結晶から裏面研削、外周研削、表面研削・研磨してミラーウエハーとする際に、反りが少なく、クラックが発生せず、基板作製プロセス歩留まりが高く、デバイス面内歩留まりが高い加工方法によって作製した窒化物系半導体ウエハ−とそれを使ったデバイスを提案する。
【解決手段】 窒化物半導体ウエハー外周部を０〜４０重量％の酸化物砥粒を含むゴム砥石或いは発泡レジンボンド砥石でチャンファーし、外周部に加工変質層を０．５μｍ〜１０μｍの厚さで残すようにする。
【選択図】図１４

Description

この発明は窒化物半導体ウエハーの外周加工方法に関する。窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）など３族窒化物半導体はバンドギャップが広く、発光素子や電子デバイスとしての用途がある。大きいＧａＮ単結晶、ＡｌＮ単結晶は天然に存在しない。異種材料の下地基板の上に原料ガスを流して気相反応で合成する気相成長法、あるいは窒素ガスを金属ナトリウム中に溶解させＧａと反応させることで合成するナトリウムフラックス法や超臨界状態のＮＨ_３とＧａを反応させることで合成するアモノサーマル法と呼ばれる液相法によって作られる。

初めの頃は自立した窒化ガリウムあるいは窒化アルミニウムなどのウエハーが得られなかったので、サファイヤウエハーの上に、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ薄膜など３族窒化物半導体薄膜をエピタキシャル成長させて発光素子を作っていた。その後ＧａＮの広い自立結晶基板が気相成長法や液相成長法によって製造可能になってきた。現在は、１インチ直径（約２５ｍｍ）や２インチ直径（約５０ｍｍ）の自立したＧａＮウエハー、ＡｌＮウエハー、ＡｌＧａＮウエハー、あるいはＩｎＧａＮウエハーが作られる。

気相あるいは液相成長させて作った結晶（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）は、表面が平坦でなく厚みもばらついている。これを研削、研磨して表面を平滑にしてミラーウエハーとする。半導体ウエハーはその上に各種のデバイスが作られる基板となるので、表面は平滑でクラックや反りがないということが条件となる。

ウエハーの外周部が尖っているとそこから欠けたりするのでウエハーの外周部は面取りをする。これをチャンファーという。ＧａＮなどの窒化物半導体結晶は脆くて硬いのでチャンファーには特別の工夫が必要である。

シリコン（Ｓｉ）ウエハーでもＧａＡｓウエハーでも取扱いに便利なように円形の基板が多く利用される。ＧａＮ基板などの窒化物基板でも円形のウエハーが製造される。半導体ウエハーはミラーウエハーにするために表面が研磨される。目的に応じて、両面をミラーにする場合もあるし、片面だけをミラーにする場合もある。

面の研磨とは別に、ウエハーの外周部の研削、研磨もある。ウエハーの側周縁が尖っていると欠け易いし細かい屑片ができて表面を傷つけたり汚したりするからである。そこで、ウエハーの側周縁を面取りする。側周縁だけでなくウエハーの側面も研削・研磨することもある。ウエハーの外周部(面の周辺部および側面)を斜めに研削する作業をチャンファー或いはチャンファリングと言う。ベベリングと呼ぶこともあり、これらは同義である。

Ｓｉウエハーでもチャンファーが成される。しかし、ＳｉウエハーとＧａＮウエハーなどの窒化物半導体ウエハーは、硬さ、脆さ、堅牢さ等が異なるし化学的な特性も相違する。ＳｉよりもＧａＮなどの窒化物結晶は硬くて脆い。ＧａＮのＧａ面などのＩＩＩ族面を化学的にエッチングすることは困難である。

Ｓｉウエハーで利用されるチャンファー技術を直ちにＧａＮなどの窒化物半導体ウエハーのチャンファーに転用することはできない。Ｓｉウエハーで確立されたチャンファー技術がＧａＮなどの窒化物半導体ウエハーでも使えるということはない。

各々の半導体ウエハーは化学的、機械的な特性が異なるから独自のチャンファー技術が要求される。各々の半導体に最適のチャンファー方法を試行錯誤して、一から探していかなくてはならない。

特許文献１は、これまで実在しなかった窒化ガリウムの自立基板をＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）によって初めて作ることができたので、外周部を面取りし、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を付けたというものである。ＥＬＯは下地基板として（１１１）ＧａＡｓウエハーを採用する。ＧａＡｓウエハーの上に蜂の巣状に分布する細かい窓のあるＳｉＯ_２マスクを付け、その上にＨＶＰＥ法でＧａＮ薄膜を横方向成長させ、転位を減らし、マスクの上で結晶粒が合体した後はＣ面成長させる。

気相成長を続け１００μｍ以上の厚みのＧａＮ結晶にし、ＧａＡｓ下地基板を除去して、自立ＧａＮ基板とする。それは１枚の矩形に近い結晶であるが、円形に研削して円形のウエハーとすることができる。方位と表裏を区別できるために、側周の（１−１００）面或いは（２−１−１０）面にＯＦ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｌａｔ）、ＩＦ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆｌａｔ）を付ける。

特許文献１は側周縁に５゜〜３０゜の傾斜角で面取りしたり、半径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで円形断面に面取りするということを述べている。前者の場合は円錐台面の砥面を持つ円形砥石を回転させ、ＧａＮウエハーの外周部を円形砥石に（外接）接触させ、外周部を５゜〜３０゜の傾斜をなすように削っていくのである。円形砥石は樹脂で固定砥粒を台面に保持したレジンボンド砥石である。

或いは半径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの半円断面凹部を持つ糸コマ状の円形の砥石を回転させ、ＧａＮウエハーの外周部を当てて（外接）回転させることによって半円形断面の面取りをすることもできる。

しかしレジンボンド砥石で外周部をチャンファーするとウエハーが割れたり、クラックが発生したりすることが分かった。レジンボンドというのは樹脂によって砥粒を固定した砥石ということである。

特許文献２では、異種基板の上に窒化ガリウムを成長させ基板を除去して自立したＧａＮウエハーとしたＧａＮ基板は、下地基板とＧａＮの熱膨張率や格子定数の違いのために反りが大きい、ということを問題にしている。ウエハーの中心と周辺部の高さの差は±４０μｍ〜±１００μｍにもなる、と述べている。

ウエハーを研磨すると研磨面に加工変質層ができる。研磨によって加工変質層を導入すると加工変質層が面を広げる作用があって、それによって反りを小さくすることができる、と言っている。また加工変質層をエッチングして薄くすると面を押し広げる作用が減るとも言っている。そうすると表面と裏面の研磨とエッチングを組み合わせることによって窒化ガリウムウエハーの反りを減らすことができる、という。

つまり裏面側（窒素面）が凹に反っている場合、裏面側を研磨すると加工変質層が裏面側にできそれが裏面を広げようとする。それによって裏面側が凸になり反りの方向が逆転する。それでは逆に困るので、裏面側をエッチングして加工変質層を除去する。加工変質層が薄くなると裏面を押し広げる力が減るので反りが減る。

ただし、表面側（Ｇａ面）は堅牢であり、研磨が難しい、と述べている。表面側はエッチングも難しいが、表面（Ｇａ面）は塩素プラズマによるドライエッチングが可能である、という。窒化ガリウムウエハーで、研削研磨後に、加工変質層が表面側で１０μｍ厚み、裏面側で５０μｍ厚みで存在することがある。裏面側は、研磨とエッチングの組み合わせによって加工変質層を１０μｍ〜５０μｍの間の適当な値に調整できるから、反りをかなり少なくすることができる。

特許文献２の実施例１は、表面方向に５０μｍ深さの凹の反りがあるＧａＮウエハーを表面研削して表面方向に３０μｍの凸である反りにし、表面をドライエッチングして表面側に２０μｍの凹である反りのウエハーとし、さらに裏面を研削、ドライエッチングして表面側に５μｍの凹である少ない反りのウエハーとしている。特許文献２は研削、エッチングの組み合わせによって最終的に２インチウエハー換算で反りを＋３０μｍ〜−２０μｍに減少させることができると主張している。

正は表面が凸になる反り、負は表面が凹になる反りだとして定義されている。よって特許文献２はＧａＮウエハーにおいて、表面凸反りが３０μｍから、表面凹反りが２０μｍという凹凸反りの範囲に入れることができると述べているのである。

特許文献３は、レジンボンドダイヤモンド砥石をＧａＮウエハーのエッジに外接回転させてＧａＮウエハーのチャンファーを行うと、ＧａＮは脆く硬い材料であるからエッジが欠けたりウエハーが割れたりするので望ましくないと述べている。

特許文献３はそこで、砥石を付着させたテープ砥石をウエハーのエッジの長手方向に接触させウエハーを回転させることによってウエハーの面取りをするというテープ砥石チャンファリング法を提案している。砥石が摩耗するとテープを少しずつ送り新しい砥面を出してエッジ研磨を同じ状態で行うようにできる。エッジはテープに内接するから接触圧が小さく衝撃も掛からない。レジンボンド砥石を外接回転させる手法に比べて歩留まりが向上すると説明している。

本願の図１１は特許文献３（特開２００４−３１９９５１号）によって初めて提案されたテープチャンファー装置の斜視図である。本願の図１２はテープ砥石とエッジの接触部分の断面図である。

ウエハーＷは回転盤（図示しない）に真空チャック等で固定してある。テープ砥石ＴにエッジＳが内接している。内接部分の中心角は４０゜〜９０゜であるとしている。弾力性のあるテープとの接触であるからエッジが破損したり割れたりすることを防ぐことができると述べている。

特開２００２−３５６３９８「窒化ガリウムウエハー」（特願２００１−１６６９０４）

特開２００５−１３６１６７「窒化物半導体基板の製造方法と窒化物半導体基板」（特願２００３−３７０４３０）

特開２００４−３１９９５１「エッジ研磨した窒化物半導体基板とエッジ研磨したＧａＮ自立基板及び窒化物半導体基板のエッジ加工方法」（特願２００３−２７５９３５）

窒化ガリウムなどの窒化物半導体自立結晶が気相成長法や液相成長法で製造できるようになった。液相成長法では大型結晶を得るのは困難である。気相成長法によって広い下地基板の上に窒化ガリウムを厚く堆積させ窒化ガリウムの部分をワイヤーソーで切断し窒化ガリウムの大型自立結晶基板を作製することができる。これを裏面研削、チャンファー、表面研削・研磨して窒化物半導体ミラーウエハーとする。

研削によって厚い（１０μｍ〜５０μｍ）加工変質層が接触部分に発生する。裏面研削では裏面に、外周研削では外周部に、表面研削では表面に加工変質層ができる。加工変質層は結晶構造の乱れを持つ表面層である。転位も多量に含む。不純物を含むものではない。加工変質層が表面、裏面に残ってはいけないので表面、裏面の加工変質層はエッチングによって殆ど除去される。この発明は外周部の研削（チャンファー）を問題にする。ＳｉやＧａＡｓなど従来の半導体ウエハーのチャンファーにはダイヤモンド砥粒を樹脂や金属で基盤に固定したレジンボンド砥石やメタルボンド砥石が使われてきた。これらは鋭利で硬く堅牢でチャンファー時間は短くて済む。Ｓｉ、ＧａＡｓウエハーは柔らかく靭性もあるのでレジンボンド、メタルボンド砥石が適するのである。しかしこれらはＧａＮチャンファーに転用できない。レジンボンド砥石やメタルボンド砥石によってＧａＮウエハーをチャンファーすると、割れ欠けの（クラック）発生率が高く、厚い加工変質層を生じ、大きい反りを引き起こすことが分かってきた。ＧａＮは硬度が高く靭性が低く脆いから衝撃に弱い。クラック発生率が高いのは、レジンボンド、メタルボンド砥石は基盤に対する砥粒の固定が硬直しており砥粒とウエハーの接触衝撃を吸収できないからである。レジンボンド、メタルボンド砥石によるチャンファーによって割れ欠けが頻繁に起こり、そうでなかったとしても外周部に２０μｍ〜５０μｍもの厚い加工変質層Ｍができる。また反りも大きくなる。反りの曲率半径は１ｍ以下ということもある。高硬度高脆性のＧａＮウエハーのチャンファーには従来のレジンボンド、メタルボンド砥石は不適である。

窒化物半導体ウエハーを割れ欠けしないように外周研削する加工方法を提供することが本発明の第１の目的である。反りの少ない窒化物半導体ウエハーを得るための外周研削加工方法を提供することが本発明の第２の目的である。外周部の加工変質層厚みを制御した窒化物半導体の外周研削加工方法を提供することが本発明の第３の目的である。基板作製プロセス歩留まりの高い窒化物半導体の外周研削加工方法を提供することが本発明の第４の目的である。デバイス面内歩留まりの高い外周研削加工方法を提供することが本発明の第５の目的である。また、デバイス面内歩留まりの高い窒化物半導体ウエハーを得る事が本発明の第６の目的である。なお本出願では、ウエハーの表面、裏面の平面の外側の領域を周辺部とし、平面と側面の角を側周縁とし、平面の周辺部と側面を含めて外周部とする。

本発明の窒化物半導体ウエハーは、アズグロウンの基板の裏面を研削、エッチングし、ダイヤモンドあるいはダイヤモンドと酸化物の混合砥粒を柔軟なボンディング材で固定した砥石によって外周研削（チャンファー）して、ウエハー外周部の加工変質層の厚みを０．５μｍ〜１０μｍ、特に望ましくは１μｍ〜３μｍとし、表面を研削、研磨、エッチングしたものである。柔軟なボンディング材というのはゴム、或いは発泡樹脂である。ダイヤモンド砥粒の粒径はある程度細かくて３０００番手から６００番手である。またダイヤモンド砥粒に酸化物砥粒を混合して酸化物の化学的作用とダイヤモンドの機械的作用の複合作用で研削する。ダイヤモンド砥粒の機械的効果に加えて酸化物の化学的効果で表面を除去するのでこれをメカノケミカル効果という。酸化物砥粒はＦｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｎＯなどである。柔軟性に富む砥石でチャンファーするので時間が長く掛かる場合もある。

細かいダイヤモンド砥粒と酸化物砥粒を柔軟な材料で基盤に付けた砥石でチャンファーすることによって、ウエハー外周へかかる衝撃を和らげ、割れ欠け（クラック）の発生を防ぎ、加工変質層の厚みを低減し、反りを抑える。外周部への機械衝撃を緩和するためにゴムボンド、発泡樹脂ボンド砥石を利用する。外周部に発生する加工変質層Ｍの厚みｄは、外周部が受けた衝撃を測定する尺度にもなる。ダイヤモンド砥粒が粗くボンド材が硬直していると衝撃力が大きい。そのとき外周部を後で観察すると加工変質層厚みｄが厚くなっている。ダイヤモンド砥粒が細かくボンド材が柔軟であると衝撃力が小さい。そのとき外周部を後で観察すると加工変質層厚みｄが薄くなっている。

低番手砥粒を樹脂、金属で基盤に固定したレジンボンド、メタルボンドなど硬質の砥石で外周部を削ると加工変質層厚みｄが２０μｍ〜５０μｍにもなる。この場合は衝撃が強すぎ割れ欠けが起こる。本発明がｄ＝０．５μｍ〜１０μｍになるように柔軟な砥石で優しくチャンファーすることによって、割れ欠け、反りを抑制している。柔軟な砥石にするためゴム、発泡樹脂をボンド剤とし、粒径の小さい高番手のダイヤモンド砥粒を使い、酸化物を混ぜるようにする。割れ欠け、反りの少ないＧａＮウエハーのチャンファーが可能となる。適当な優柔性の砥石でチャンファーすると、外周部加工変質層厚みｄが０．５μｍ〜１０μｍになる。この厚みの加工変質層により反りを抑制し、デバイスの歩留まりを向上することができる。

窒化ガリウム自立結晶（アズグロウンウエハー）から出発する加工の工程全般を説明する。図１の順にウエハーを加工する。厚み調整のため裏面（窒素面）研削（Ａ）をする。これによって裏面に厚い加工変質層Ｍが発生する。加工変質層Ｍというのは結晶構造が歪んだ層をいう。多数の転位が存在する。加工変質層はＣＬ（カソードルミンネセンス）によって他の部分と区別して観察できる。ＣＬ観察で厚みｄを測ることもできる。加工変質層は不純物を含む層ではない。加工変質層が裏面に厚く残るのは望ましくない。加熱したＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｈ_３ＰＯ_４水溶液で裏面（窒素面）をエッチング（Ｂ）する。これによって裏面の加工変質層を除去する。なお、裏面研削は研磨で代替することもできる。

高番手のダイヤモンド砥粒、或いはダイヤモンド砥粒と酸化物をゴム又は発泡樹脂でボンドした柔軟性ある砥石で窒化ガリウムウエハーの外周部を研削する（Ｃ）。ウエハー外周部の研削をチャンファー加工と呼ぶ。チャンファーするのはウエハーの割れ、欠けを防ぐためである。
ＧａＮウエハーのチャンファーに使用する砥石はゴム砥石が好ましいと本発明者は考える。ゴム砥石というのは、砥石基盤にゴムをボンディング剤として砥粒を固定したものである。砥粒はダイヤモンドなど硬質の素材である。ゴムをボンディング剤とするので、ゴムボンディング砥石或いはゴムボンド砥石というべきであるが、ここでは簡単にゴム砥石と呼ぶ。砥粒がゴムだということではない。ＧａＮウエハーの外周研削にゴム砥石を使用するのは本発明が初めてである。

チャンファーの後、ウエハーの表面を研削（Ｄ）、研磨（Ｅ）する。研削では表面に１０μｍ〜５０μｍの厚い加工変質層Ｍができる。研磨では表面に０．１μｍ〜２０μｍの加工変質層ができる。エピタキシャル成長用の基板としては、表面粗さが平滑で、表面に加工変質層Ｍが存在しないものが望まれる。そのため研削後に研磨工程で表面を平滑化する。更に、気相エッチング（Ｆ）によって表面の加工変質層Ｍがなくなるまで除去する。ウエハー加工はそのように裏面研削Ａ、裏面エッチングＢ、チャンファーＣ、表面研削Ｄ・研磨Ｅ、気相エッチング（Ｆ）の工程からなる。本発明の工夫は裏面研削Ａ、表面研削Ｄ・研磨Ｅにはない。本発明はチャンファー工程Ｃを改良するものである。

本発明の骨子は、窒化物半導体ウエハー外周部を、高番手ダイヤモンド砥粒あるいはダイヤモンド砥粒と酸化物砥粒をゴム、発泡樹脂で固定したゴム砥石あるいは発泡レジンボンド砥石でチャンファー加工し、外周部の加工変質層厚みを０．５μｍ〜１０μｍ、特に望ましくは１μｍ〜３μｍにしたことにある。外周部の加工変質層を０．５μｍ〜１０μｍに抑えることによって、クラック発生、反りが少なくなる。後の工程におけるチッピングも減り、製品歩留まりも上がる。

以下により詳しく述べる。研削によって結晶表面には格子構造の乱れた加工変質層Ｍが必ず発生する。加工変質層Ｍの厚みｄは、研削に使われる固定砥粒の粒子が大きい程厚くなり、又加工負荷が強い程厚くなる。その反対に研削に使われる固定砥粒が小さく、加工負荷が弱い程、加工変質層Ｍは薄くなる。

ウエハーの加工は、図１に示すように、裏面研削Ａ、裏面エッチングＢ、外周研削（チャンファー）Ｃ、表面研削Ｄ、研磨Ｅ、表面エッチングＦの順で行う。研削条件にもよるが裏面研削Ａによって、１０μｍ〜５０μｍ程度のかなり厚い加工変質層Ｍが裏面に発生する。加工変質層が厚く残留するのは望ましくない。裏面の加工変質層を加熱したＫＯＨ、ＮａＯＨ、又はＨ_３ＰＯ_４水溶液で除去する。

Ｎ面とＧａ面は化学的、物理的な性質が異なる。裏面（窒素面；Ｎ面；０００−１面）は表面より物理的化学的に弱くてＫＯＨ、ＮａＯＨ、又はＨ_３ＰＯ_４水溶液で除去できる。裏面をエッチングできるものであれば、他のアルカリ、酸を用いても良い。表面（Ｇａ面；０００１面）は化学的により堅固でＫＯＨ、ＮａＯＨ、又はＨ_３ＰＯ_４水溶液では除去できない。従って裏面と表面では加工変質層除去の手段が異なる。

次いでウエハーの外周部をチャンファーする。砥粒をゴムで固めたゴム（ボンド）砥石あるいは発泡樹脂で砥粒を固めた発泡レジンボンド砥石を回転させ、ウエハー外周部に接触させ外周部を面取りする。固定砥粒はダイヤモンド砥粒、或いはダイヤモンドと酸化物の混合砥粒である。ゴムボンド砥石、発泡レジンボンド砥石が含むダイヤモンド砥粒の番手は例えば６００番〜３０００番とする。番手というのは砥粒の平均の直径の大きさを表す用語である。数字が大きいほど細かい砥粒を意味する。チャンファーによってウエハーの外周部が面取りされるが、同時に外周部に加工変質層が発生する。加工変質層の厚みｄを０．５μｍ〜１０μｍとする。より好ましくはｄ＝１μｍ〜３μｍとする。ダイヤモンド砥粒の粒径が大きい（番手が小さい）砥石でチャンファーするとｄが２０μｍ〜５０μｍになり、反りが大きくしばしば研削中に割れ欠けが生ずる（クラック）。砥粒の粒径を小さくするとｄを減らすことができるがそれだけでは不十分である。酸化物砥粒を加えてダイヤモンドの機械作用を緩和するのも有効である。酸化物にはＦｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４などの化学的に不安定な酸化物を用いることができる。本発明者が初めて金属酸化物で、ある種の砥粒が化学作用を持ち、それが窒化物の研削を促進する効果を有することを発見した。これを本発明者はメカノケミカル研削（ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ）と名付けた。
メカノケミカル研削は、酸化物砥粒による酸化等の反応により窒化物の表面を軟質化し、研削の負荷を低減する方法であり、研削加工時の加工変質層やクラックを抑制できる。

酸化物といってもＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３のような安定な酸化物は不適でこれらはメカノケミカル研削の作用がない。安定な酸化物を加えてもｄを１０μｍ以下にするにはなかなか至らない。砥石基盤に砥粒を固定するボンディング材は柔軟性をもつゴムあるいは発泡樹脂にする。ダイヤモンド砥粒の番手を高く、酸化物砥粒を加え、ボンド材を柔軟にする、という３つの条件を相補的に組み合わせることでｄを１０μｍ以下にすることができる。本発明は窒化物半導体ウエハーのチャンファーに初めてゴムボンド砥石、発泡樹脂ボンド砥石の使用を提案する。本発明は窒化物半導体ウエハーのチャンファーに初めて酸化物砥粒混合砥石を提案する。
この後更に表面を研削する。表面に加工変質層が入る。表面はデバイスをその上に作る面であるからミラー状態でなければならない。そのため表面を研磨する。研磨には粗い砥粒を使う粗研磨と、細かい砥粒を使う仕上げ研磨を行うことができる。例えば粗研磨には粒径３０μｍ〜３μｍの砥粒を用いることができ、仕上げ研磨には３μｍ〜０．１μｍの砥粒を用いることができる。研磨によってウエハーの表面に加工変質層が入る。なお、平面加工である研削、研磨は生産性と表面品質の両立のために表面について段階的に実施することが多いが、どちらかを省略することもできる。この場合、研削には番手が３０００番〜８０００番の砥石を用い、研磨には３０μｍ〜１５μｍの砥粒を用いることができる。研削で高番手の砥石を用いる事により研磨を省略することや、研磨で粗い砥粒を用いることにより研削を省略することもできる。この場合、研削には番手が３０００番〜８０００番の砥石を用い、研磨には３０μｍ〜１５μｍの砥粒を用いることができる。

加工変質層はこの段階で表面と外周部に存在する。気相エッチングによって表面だけ加工変質層を除去する。加工変質層の除去は、化学機械研磨（ＣＭＰ）により実施してもよい。外周部には０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍの厚みの加工変質層が残留する。外周部は平面である表面、裏面と異なり、加工変質層をエッチングで除去して厚みを制御することは困難である。ウエハーの加工は、上記の工程の他に、窒化物インゴットをスライスして基板を作製し、その後に裏面エッチングＢ、外周研削Ｃ，表面研磨Ｅ、気相エッチングＦを実施することもできる。スライスにより厚みを調整することができるため、裏面研削Ａ、表面研削Ｄを省略することができる。スライス時に加工変質層が生成するため、裏面および表面のエッチングは実施する。この場合、例えばスライス→裏面エッチングＢ→気相エッチングＦ→外周研削Ｃ→表面研磨Ｅ→気相エッチングＦの工程となる。気相エッチングＦは１回でもよい。また２回目のエッチングはＣＭＰにより代替することができる。なお、外周研削Ｃはインゴットの状態で実施してからスライスすることもできる。

細かいダイヤモンド砥粒、或いはダイヤモンド砥粒の他に酸化物を柔軟なボンディング材で基盤に固定したゴムボンド砥石、発泡樹脂ボンド砥石によって窒化物半導体ウエハーをチャンファーしたので、ウエハー割れやクラック発生を抑制することができる。ウエハー外周部の加工変質層を０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍ厚みとしたので、反りの小さい窒化物半導体ウエハーを得ることができる。クラック発生率も少なく基板製造歩留まりを増強できる。更に窒化物半導体基板の上に作製したデバイスの歩留まりも向上させることができる。

加工変質層厚みｄはチャンファーの機械衝撃の強さを後で判定する尺度にもなり、それが０．５μｍ〜１０μｍだということは砥石とウエハー外周の接触が柔軟で衝撃が弱かったということを意味する。

下地基板の上に気相成長し下地基板を除去したアズグロウンの窒化物半導体円形結晶からミラーウエハーを製造する工程を示す工程図。

ＧａＮウエハーの加工変質層の厚みｄとウエハーの反りＵの関係についての実験結果を示すグラフ。横軸は対数表示した外周部加工変質層の厚み（ｄ：μｍ）で縦軸は反りＵ（μｍ）である。

ＧａＮウエハーの外周部加工変質層の厚みｄと基板作製プロセス歩留まりＹ（実線）及びクラック発生率Ｃ（破線）の測定結果を示すグラフ。横軸は対数表示した外周部加工変質層の厚み（ｄ：μｍ）、右縦軸はクラック発生率Ｃ（％）、左縦軸は基板作製プロセス歩留まりＹ（％）である。

ＧａＮウエハーの外周部加工変質層の厚みｄと、ウエハーの上に作製したデバイスの面内歩留まりＱの関係について測定結果を示すグラフ。横軸は対数表示した外周部加工変質層の厚み（ｄ；μｍ）、縦軸はデバイス面内歩留まりＱ（％）である。

本発明の方法によって製造された外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍの厚みの加工変質層を有するＧａＮウエハーの断面図。

本発明の方法によって製造された外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍの厚みの加工変質層を有し側面にも加工変質層を有するＧａＮウエハーの断面図。

本発明の方法によって製造された外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍの厚みの加工変質層を有し側面の加工変質層を完全に除去しているＧａＮウエハーの断面図。

本発明の方法によって製造された外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍの厚みの加工変質層を有し側面にも加工変質層を有するＧａＮウエハーの断面図。

ウエハーの外周部（側面を含む）をゴム砥石によって丸く形成するチャンファー加工を示す断面図。

ウエハーの外周部をゴム砥石によって傾斜面となるようにするチャンファー加工を示す断面図。

特開２００４−３１９９５１（特願２００３−２７５９３５）によって提案されたテープ砥石の長手方向にＧａＮウエハーの外周部を広く接触させウエハーを回転させることにより外周部を研磨するチャンファー加工装置を示す斜視図。

特開２００４−３１９９５１（特願２００３−２７５９３５）によって提案されたテープ砥石の長手方向にＧａＮウエハーの外周部を広く接触させ、ウエハーを回転させることにより外周部を研磨するチャンファー加工装置を示す断面図。

水平面に置いた直径ＤのウエハーＷの中心の高さＵによって反りを定義することを示す断面図。

試料１〜１１についての加工変質層厚みｄ（μｍ）とウエハー反りＵ（μｍ）の関係を示すグラフ。数字は試料番号である。○は合格の試料、×は不合格の試料（以下同じ）。

試料１〜１１についての加工変質層厚みｄ（μｍ）とクラック発生率Ｃ（％）の関係を示すグラフ。数字は試料番号である。

試料１〜１１についての加工変質層厚みｄ（μｍ）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフ。数字は試料番号である。

試料１２〜１８についての酸化物砥粒比率（ｗｔ％）とウエハー外周部酸素量Ｏ（ａｔ％）の関係を示すグラフ。酸化物砥粒比率＋ダイヤモンド砥粒比率＝１００％。

試料１２〜１８についての酸化物砥粒比率（ｗｔ％）とウエハー外周部加工変質層厚みｄ（μｍ）の関係を示すグラフ。

試料１２〜１８についての酸化物砥粒比率（ｗｔ％）とチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフ。

試料１２〜１８についての酸化物砥粒比率（ｗｔ％）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフ。

試料１９〜２６について加工変質層厚みｄ（μｍ）とウエハー外周部金属量ｍ（ａｔ％）の関係を示すグラフ。

試料１９〜２６について加工変質層厚みｄ（μｍ）とチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフ。

試料１９〜２６について加工変質層厚みｄ（μｍ）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフ。

試料１〜２６について加工変質層厚みｄ（μｍ）と外周部面粗度Ｒａ（μｍ）の関係を示すグラフ。

発光素子デバイスを作製するために本発明の窒化ガリウムウエハーの上にｎ−ＧａＮ薄膜、ｎ−ＡｌＧａＮ薄膜、発光層、ｐ−ＡｌＧａＮ薄膜、ｐ−ＧａＮ薄膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャルウエハーの断面図。

発光素子デバイスを作製するために本発明の窒化ガリウムウエハーの上にＧａＮ薄膜、ＡｌＧａＮ薄膜、ＧａＩｎＮ薄膜をエピタキシャル成長させ、ｐ側電極とｎ側電極を形成したデバイスの１素子分の断面図。

デバイスチップをエピダウン（ｐ側が下にｎ側が上に）にパッケージのステムにＡｕＳｎ半田で固定し、ｎ側電極をワイヤでリードピンに接続した発光素子デバイスの縦断面図。 試料１２〜１８についてのウエハー外周部の酸素量Ｏ（ａｔ％）とチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフ。 試料１２〜１８についてのウエハー外周部の酸素量Ｏ（ａｔ％）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフ。 試料１９〜２６についてのウエハー外周部の金属量ｍ（ａｔ％）とチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフ。 試料１９〜２６についてのウエハー外周部の金属量ｍ（ａｔ％）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフ。

窒化物基板は、ＩＩＩ族窒化物（例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ）で構成されている。ＧａＮの場合には、ＨＶＰＥ法やフラックス法やアモノサーマル法によって成長させる。ＡｌＮの場合には、ＨＶＰＥ法や昇華法やフラックス法で成長させる。ＩｎＮはＨＶＰＥ法で成長させる。成長した窒化物のインゴットから、ワイヤーソーやブレードソーでスライスして基板を得る。平面加工は研削、研磨により行う。エッチングはウエットエッチング或いはドライエッチングで行う。

直径５インチ（１２．７ｃｍ）、厚さ８５０μｍのＧａＮ基板について、ゴム（ボンド）砥石、多孔質レジンボンド砥石によって、外周の面取り加工（チャンファー：外周研削）を行った。無発泡のレジンボンド砥石やメタルボンド砥石、電着砥石は硬すぎて窒化物半導体ウエハーチャンファーに不適である。ゴム砥石のボンド材は、加工時の弾性変形、除去性の観点からクロロプレン系ゴム（ＣＲ：ｃｈｌｏｒｏｐｒｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）を用いた。ゴム硬度は加工時のクラック、ダメージを抑制する観点から４０〜６０と低硬度のものがよい。

多孔質レジンボンド砥石は空孔率が２０〜５０％を用いた。レジンボンドを多孔質にするためには、原料に炭酸カルシウムなどの炭酸塩を混合し、焼成時にガスを発生させることによってなされる。砥粒固定のためのレジンとしては例えばポリビニールアルコール（ＰＶＡ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）やフェノールを用いる。

砥石に固定する砥粒はダイヤモンド砥粒を用いた。アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）砥粒、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）砥粒、ボロンナイトライド（ＢＮ）砥粒で
ダイヤモンド砥粒を代替することが可能である。ダイヤモンド、アルミナ、シリコンカーバイド、ボロンナイトライドは殆ど作用が同じなので、ダイヤモンドを代表例にして以後説明する。ダイヤモンド砥粒の番手（＃）は２２０番から６０００番を用いた。番手は砥粒粒径を表す尺度である。高番手ほど細粒を、低番手ほど粗粒を意味する。

粗い砥粒を使うと短時間で加工することができるが、クラック（研削中の割れ欠け）、反りが大きくなる。細かい砥粒を使うと時間がかかり過ぎ、反り、クラックも却って増えることがある。ボンド材中の固定砥粒の含有率は体積比で３〜２０％とした。

ウエハー外周の面取り部の加工変質層厚みｄは、０．５μｍ〜１０μｍが良い。加工変質層の厚みｄが０．５μｍより小あるいは１０μｍより大では反りが増加する。また、クラックの発生率が増加する。加工変質層はより好ましくは１〜３μｍがよい。反りは外周の加工変質層と結晶の内部応力、表面、裏面の加工変質層により影響される。また、ウエハーの直径、厚みにより反りは影響される。加工変質層は、劈開面のＣＬ（カソードルミネセンス）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で評価することができる。

外周の面取り部の粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）基準でＲａ０．０７μｍ〜Ｒａ３μｍが良い。Ｒａは面粗度の表現法のひとつで、全ての測定点の高さの平均高さからのズレの絶対値を積算し平均したものである。Ｒｍｓ（二乗平均粗さ）は、全ての測定点の高さの平均高さからのズレの２乗の平均の平方根である。表面の凹凸の不規則性によってそれぞれ異なりＲａとＲｍｓは一致しないし比例もしない。粗さがＲａ０．０７μｍより小あるいはＲａ３μｍより大では、最終製品の基板の外周部の不純物の量が増加した。不純物は砥粒のボンドや基板を保持するワックスから発生する。外周部の粗さはより好ましくはＲａ０．１５μｍ〜Ｒａ１μｍが良い。外周部の粗さは波長６５８ｎｍの半導体レ−ザを用いたレーザ顕微鏡で３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ）の範囲で測定した。

番手の極めて高いダイヤモンド砥粒を用いる砥石で窒化ガリウムウエハーをチャンファーできる。番手のあまり高くないダイヤモンド砥粒単独砥石によるチャンファーでは機械的作用が強すぎ外周部が荒れる。外周部の粗さを低減させるためには、ダイヤモンド砥粒と酸化物砥粒（粉末）との複合砥粒の砥石を用いるのがよい。化学反応を誘起させるために不安定な酸化物粉末を選ぶ。酸化物の化学的作用により、必要なダイヤモンド砥粒の機械的作用を減らし衝撃を軽減できる。酸化物砥粒は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ_２、ＺｎＯから選ばれる砥粒を用いることができる。酸化物砥粒は化学作用と機械作用からなるメカノケミカル効果を持つ。酸化物砥粒のメカノケミカル効果により表面の除去を促進し、ダイヤモンド砥粒だけのときより低い負荷（衝撃）で面取り加工（チャンファー）を実施することができる。そのため平滑でダメージの少ない表面が得られる。シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）など安定な酸化物砥粒は適さない。なお、窒化物基板の（０００１）面（Ｇａ面）は安定であり、化学的耐久性が高い。そのためメカノケミカル効果での研削加工は効率が低い。外周研削では、（０００１）面から傾斜した面を対象とするために化学的な耐久性が低く、効率的なメカノケミカル研削が実現できる。

研削雰囲気と酸化物との影響によって酸素が外周部へ混入する。外周の面取り部の酸素量は３ａｔ％〜２０ａｔ％が良い。酸素量が３ａｔ％より小では、チッピングが生じ易い。２０ａｔ％より大では、外周部の素子の不良発生率が増加する。外周部の酸素量は、酸化物砥粒の配合比によって制御することができる。また、加工後の洗浄時に、洗浄液の酸化効果の調整により、制御することができる。好ましくは酸素量が５ａｔ％〜１５ａｔ％であるのが良い。外周部の組成は、ＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定できる。

前記の基板を用いて、様々の半導体デバイスを形成することができる。たとえば発光素子デバイスを作るには、ｎ型ＧａＮ結晶基板の上に厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層、厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ層、発光層、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層、厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層を順次積層したエピウエハーを作る。発光層は厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ_０．８５Ｉｎ_０．１５Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造のものとする（図２５）。

さらに、ｎ型基板裏面（（０００−１）面）にｎ側電極、ｐ−ＧａＮ層上面にｐ側電極を付ける。例えば２ｍｍ角のＬＥＤチップとしパッケージのステムに付ける。基板裏面側をステムに付ける（エピアップ）場合、ｎ側電極は広くし、ｐ型電極は狭く形成する。光はｐ側から外部へ出る。ｐ側をステムに付ける（エピダウン）場合、ｎ型電極は狭く、ｐ側電極を広くし、ｐ側をステムに接合する（図２６）。エピダウンでステムに付ける（図２７）とＧａＮは透明なのでＧａＮ基板側から光を外部へ出すことができる。発光層がステムに近くステム金属を伝わって熱が逃げるので放熱性が良い。ＧａＮの熱伝導率が良いのでＧａＮ基板からも放熱が進む。サファイヤよりＧａＮの熱伝導率が高いので、ＧａＮ基板発光素子は大型チップで大出力にするのに適している。

［１．多様な加工変質層厚みのＧａＮウエハーの作製］
気相成長法によって作製した複数枚の２インチ（約５０ｍｍφ）円形窒化ガリウムウエハーを準備した。ドーパントはシリコン（Ｓｉ）或いは酸素（Ｏ）でｎ型の基板である。これを表面ミラーウエハーにするため次の加工を行った。図１にその工程図を示す。

Ａ．裏面研削、
Ｂ．ＫＯＨ裏面エッチング、
Ｃ．６００番手〜３０００番手のゴム砥石によるチャンファー、
Ｄ．表面研削、
Ｅ．研磨（粗、仕上げ）、
Ｆ．気相エッチング

Ａ．裏面研削はウエハーＷの厚みを所定の範囲の値にするための工程である。裏面（窒素面）研削によってウエハー厚みが減少する。それとともに研削によって加工変質層Ｍが裏面に発生する。加工変質層Ｍは目視や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察では分からない。カソードルミネッセンス（ＣＬ）や蛍光顕微鏡あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって識別できる。表面近くでＣＬや蛍光顕微鏡で発光しない部分、あるいは、ＴＥＭの明視野像で周囲よりも暗い部分が加工変質層Ｍである。加工変質層Ｍの厚みｄもＣＬや蛍光顕微鏡、あるいはＴＥＭによって測定できる。例えばＳＥＭとＣＬで同一位置を観察し、加工の影響を受ける表面近くの非発光部領域の厚みから評価する。この過程で導入される裏面の加工変質層Ｍはｄ＝１０μｍ〜５０μｍである。

Ｂ．加工変質層Ｍが残るのは望ましくないから裏面の加工変質層Ｍを除去する。Ｂのエッチングは、裏面研削で生じた加工変質層Ｍを除くものである。濃度２５％のＫＯＨ溶液を９０℃に加熱して１０分〜１２０分間エッチングする。時間を変えて、エッチング量を１μｍ〜５０μｍ程度の範囲で変える。

Ｃ．チャンファーはウエハーＷの外周部を斜めに或いは丸く面取りするものである。チャンファーにレジンボンド砥石を使うと、先述のように外周部から割れたりクラックが入ったりする。特許文献３のテープ砥石を使うと時間がかかる。そこで割れやクラックを防ぐために本発明はゴム砥石を使う。

ゴム砥石は、固定砥粒をゴムによって基盤に固定したものである。ウエハーに外接させて砥石を回転させてウエハーの外周部を傾斜面に或いは丸い曲面になるよう面取りする。

図９は円曲面を持つ鼓型ゴム砥石ＧによってウエハーＷの外周部（側面を含む）Ｅをチャンファーしている状態を示す。これは側面を含む外周部Ｅを丸く面取りする。

図１０は傾斜円錐面を持つ円錐台形型ゴム砥石Ｈによってウエハーの外周部Ｅをチャンファーしている様子を示す。これは上下縁を２回面取りする。角型に傾斜した面取りをする。 この場合は、ウエハーの側面はチャンファーされない。なお、砥石の形状は上記鼓型、円錐台形に限定されず、小型の砥石を変位して外周加工を実施することにより、ウエハー外周部の面取り形状を形成しても良い。

チャンファーは初め６００番手のゴム砥石を使う。次いで２０００番手のゴム砥石を用いる。６００番手のゴム砥石でチャンファーすると、外周部Ｅの面粗度がＲａ０．３μｍ程度になる。２０００番手のゴム砥石でチャンファーするとウエハーの外周部がＲａ０．０７μｍ程度の面粗度になる。これによって外周部Ｅは平滑になる。チャンファーによって外周部Ｅに加工変質層Ｍが生ずる。

Ｄ．表面研削によって厚みが約６００〜５５０μｍであったウエハーＷの厚みを５００μｍ〜５２０μｍ程度にする。研削量は時間によって変えることができる。例えば５８０μｍの厚みのウエハーを５１０μｍまで表面研削すると約６０分かかる。これによってウエハーＷの表面に加工変質層Ｍが生ずる。

Ｅ．研磨は、表面の粗研磨と仕上げ研磨よりなる。粗研磨と仕上げ研磨によって表面が平滑面となる。表面、外周部に加工変質層Ｍが存在する。加工変質層Ｍの厚みｄは研削量によって異なるが１０μｍ〜５０μｍ程度である。

Ｆ．ウエハー表面の加工変質層の除去は、メカノケミカルポリッシュ（ＭＣＰ）、電解研磨、液相エッチング及び気相エッチング等の種々可能であるが、今回は、高温にした塩素を含むガスを使った気相エッチングによって加工変質層Ｍを除去した。表面（Ｇａ面）は化学的にも物理的にも裏面（Ｎ面）より堅固であって、アルカリエッチングでは表面を腐食しにくい。そこで表面の加工変質層除去は気相エッチングによった。

研削、エッチングの条件を変えてウエハー外周部の加工変質層Ｍの厚みｄが異なるウエハーを幾つも作った。できたＧａＮウエハーの外周部加工変質層Ｍの厚みはｄ＝０μｍ〜２０μｍ程度である。

［２．外周部加工変質層厚みｄと反りＵの関係］
ウエハーの反りの表現方法は幾つかある。ウエハーの中心線の曲率半径Ｒとか、曲率１／Ｒとか、ウエハー中心の高さなどである。ここでは反りは２インチウエハー換算で平坦面にウエハーを置いたときの中心の高さＵで表している。

図１３に定義を示す。Ｕ＝Ｄ^２／８Ｒの関係がある。Ｄはウエハーの直径で、Ｒは曲率半径である。ウエハーの反りＵをそれぞれ測定した。

そこで、ウエハー外周部の加工変質層Ｍの厚みｄを変数として、反りＵとの関係を調べた。その結果を図２に示す。横軸は外周部加工変質層厚みｄ（μｍ）を対数表示したものである。縦軸は反りＵ（μｍ）である。

他にも様々な因子があるが、反りＵが外周部加工変質層厚みｄのほぼ一価の関数で表されるということが分かる。反りＵは外周部加工変質層厚みｄが３μｍ〜２０μｍの範囲で単調に増加することが分かった。ｄ＝１０μｍで反りは５０μｍになる。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍで反りは５０μｍ未満である。３μｍ〜１μｍで極小となる。外周部加工変質層厚みｄが１μｍより薄くなると反りが却って大きくなる傾向が見られた。

［３．外周部加工変質層厚みｄとクラック発生率Ｃの関係］
ウエハーのクラック発生率Ｃも調べた。図３にその結果を示す。図３の横軸は外周部加工変質層厚みｄで、右縦軸はクラック発生率Ｃ（％）である。破線がクラック発生率を示す。クラックは様々な因子によって起こるが、これも外周部加工変質層の厚みｄとほぼ一義的な関係があることが分かった。

クラック発生率Ｃ（％）は外周部加工変質層厚みｄが３μｍ〜１０μｍの範囲で単調に増大する。１μｍ→０μｍでクラック発生率が上昇する。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍでクラック発生率を５０％以下にできる。クラック発生を極小にする外周部加工変質層の厚みｄは３μｍ以下である。

［４．外周部加工変質層厚みｄと基板作製プロセス歩留まりＹの関係］
基板作製プロセスの歩留まりＹ（％）も調べた。ウエハー（基板）作製の出来映えは多様な因子によって左右されるが、基板作製プロセス歩留まりＹは外周部加工変質層の厚みｄとほぼ一義的な関係があるということが分かった。

図３の実線の曲線が基板作製プロセス歩留まりと外周部加工変質層厚みｄの関係を示す。基板作製プロセス歩留まりＹは外周部加工変質層厚みｄが３μｍ〜１０μｍの間で８０％〜７５％程度である。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍで基板作製プロセス歩留まりＹは７２〜８０％である。ｄ＝１０μｍで７６％である。１０μｍ〜２０μｍではもっと落ちるので図示していない。

外周部加工変質層厚みｄが１μｍで基板作製プロセス歩留まりＹが７５％程度に低下する。ｄが０μｍへ下がると基板作製プロセス歩留まりＹが６０％程度に低下する。
基板作製プロセス歩留まりＹを７２〜８０％に維持するには０．５μｍ〜１０μｍ程度の外周部加工変質層厚みｄが適している。

［５．外周部加工変質層厚みｄとデバイス面内歩留まりＱの関係］
ウエハーの上に発光素子などのデバイスを作製してデバイスの面内歩留まりＱも調べた。デバイス面内歩留まりＱもウエハーの外周部加工変質層Ｍの厚みｄと強い関係があることが分かった。

図４に測定結果を示す。厚みｄが１．７μｍ程度で極大の８０％程度となる。ｄが３μｍを越えるとデバイス面内歩留まりＱは低下していく。反対に外周部加工変質層厚みｄが０μｍに近づくとデバイス面内歩留まりＱは５０％を経て４０％以下に急激に低下する。デバイス面内歩留まりＱを６０％以上にするには外周部加工変質層の厚みｄを０．５μｍ〜１０μｍ程度にしなければならない。デバイス面内歩留まりＱを７０％以上にするにはｄを１μｍ〜５μｍ程度にしなければならない。

外周部加工変質層厚みｄ＝０μｍが良いように思えるが、上の結果からはそうではないことが分かる。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍ、特に望ましくは１〜３μｍの外周部加工変質層が残留しているのが良いということが明らかになる。

反りＵ、基板作製プロセス歩留まりＹ、クラック発生率Ｃ、デバイス面内歩留まりＱの全てを勘案し、表面に残留する外周部加工変質層Ｍの厚みｄは１μｍ〜３μｍにするのが良いということが分かる。
上記は２インチのＧａＮウエハーに対して、裏面研削、裏面エッチング、外周研削、表面研削、表面研磨、気相エッチングを実施した場合について記載した。ＧａＮインゴットからスライスしてウエハーを得て、裏面エッチング、外周研削、表面研磨、気相エッチングを実施した場合についても、同じ結果が得られた。
上記はＧａＮウエハーについて記載したが、ＡｌＮやＡｌＧａＮあるいはＩｎＧａＮなどの窒化物ウエハーでも同じ結果が得られた。

本発明はそのような結果の堆積に基づいて、気相成長したアズグロウンの窒化物半導体ウエハーを裏面研削、チャンファー、表面研削研磨してミラーウエハーに加工する際、ゴム砥石或いは発泡樹脂砥石でチャンファーしウエハー外周部の加工変質層を０．５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３μｍ残留させるという手法を提案する。

図５〜図８はそのような手法で作製された窒化物半導体ウエハーＷの概略の断面図を示す。

図５は円形研磨面を持つ鼓型ゴム砥石（Ｇ）でチャンファーしたウエハーの表面の加工変質層Ｍを完全に除去し、外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは１μｍ〜３μｍの加工変質層Ｍを残留させている。

図６は円形研磨面を持つ鼓型ゴム砥石（Ｇ）でチャンファーしたウエハーの表面の加工変質層Ｍを完全に除去し、外周部（側面を含む）に０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは１μｍ〜３μｍの加工変質層Ｍを残留させている。

図７は傾斜円錐面を持つ円錐台形型ゴム砥石（Ｈ）でチャンファーしたウエハーの表面及び側面の加工変質層Ｍを完全に除去し、外周部に０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは１μｍ〜３μｍの加工変質層Ｍを残留させている。

図８は傾斜円錐面を持つ円錐台形型ゴム砥石（Ｈ）でチャンファーしたウエハーの表面の加工変質層Ｍを完全に除去し、外周部（側面を含む）に０．５μｍ〜１０μｍ好ましくは１μｍ〜３μｍの加工変質層Ｍを残留させている。

［実施例２；試料１〜１１、表１；図１４、１５、１６］
チャンファーはウエハーが大口径になるほど困難になる。クラック、反りの問題が生じやすく、半導体デバイスを形成した際に、歩留まりが低下しやすい。本発明が大口径ウエハーに適用可能であれば有用性は一層増大する。

そこで実施例２〜４では、直径５インチ厚み８５０μｍの大口径大厚みのＧａＮウエハーに１段階チャンファーを行った２６例を述べる。５インチ径ＧａＮウエハーは本発明が初めて提案するもので類例がない。図１４〜図２４に数字で試料番号を印した。○は合格、×は不合格の試料である。窒化ガリウムウエハーの加工のうち、試料１〜２６の全てに共通である工程についてここで説明する。

［ＧａＮ基板の加工］
図１の工程図に示すように、ＧａＮウエハーの裏面研削（Ａ）をし、それによって裏面にできた加工変質層をＫＯＨで除去し（Ｂ）、外周部を加工（Ｃ；チャンファー加工：研削の一種）し、表面を研削し（Ｄ）、表面を研磨し（Ｅ）、表面にできた加工変質層を気相エッチング（Ｆ）で除去する工程を行なう。本発明はＣのチャンファーに特徴があるが全工程Ａ〜Ｆを説明する。

（１）ＧａＮ基板の成形加工
ＨＶＰＥ法により成長させた直径５インチ（１２７ｍｍ）のｎ型ＧａＮインゴット（ドーパント：Ｏ）をワイヤーソーで（０００１）面に平行な面で切り出して厚さ８５０μｍの基板を得た。得られた基板に対して裏面研削を行った（工程Ａ）。研削は＃６００のダイヤモンド砥石を用いた。研削によって裏面に加工変質層ができた。研削後に濃度１５％のＫＯＨ水溶液で５０℃のエッチングを実施し加工変質層を除去した（工程Ｂ）。裏面のエッチングは、エッチング速度が十分あれば、ＮａＯＨ、Ｈ_３ＰＯ_４等の、その他のアルカリ、酸の水溶液を用いることができる。また、ドライエッチングでの加工変質層除去も可能であった。エッチング後の基板について、表１に示す砥石を用いて、ＧａＮ基板の面取り加工（工程Ｃ）を実施した。その後に表面の研磨加工を実施した。

（２）ＧａＮ基板表面のラップ、ＣＭＰ（化学機械研磨）
ＧａＮ基板（窒化物結晶）のＮ原子面側のＣ面（裏面；（０００−１）面）をセラミック製の結晶ホルダ−にワックスで取り付けた。ラップ装置に直径６００ｍｍの定盤を設置し、スラリー供給口からダイヤモンドの遊離砥粒が分散されたスラリーを定盤に供給しながら、定盤をその回転軸を中心に回転させ、結晶ホルダ−上に重りを載せることにより、ＧａＮ基板表面を定盤に押しつけながらＧａＮ基板を結晶ホルダ−の回転軸を中心にして回転させ、ｎ型ＧａＮの表面（Ｇａ原子面側；Ｃ面（０００１）面）のラッピングを行った。

ここで定盤としては、銅定盤、錫定盤を用いた。砥粒粒径が９μｍ、３μｍ、２μｍの３種類のダイヤモンド砥粒（遊離砥粒）を準備し、ラッピングの進行とともに砥粒径を段階的に小さくしていった。研磨圧力は１００ｇ／ｃｍ^２〜５００ｇ／ｃｍ^２とした。ＧａＮ基板及び定盤の回転数は何れも３０回／ｍｉｎ〜６０回／ｍｉｎとした。かかるラッピングによりＧａＮ結晶基板の表面は鏡面になった。

ポリッシュ装置に設置された直径６００ｍｍの定盤上にポリシングパッドを設置し、スラリー液供給口から砥粒が分散されたスラリーをポリシングパッドに供給しながら、回転軸を中心にしてポリシングパッドを回転させると共に、結晶ホルダ−上に重りを載せることにより、ＧａＮ基板をポリシングパッドに押しつけながらＧａＮ基板を結晶ホルダ−の回転軸を中心として回転させ、ＧａＮの表面（Ｇａ原子面のＣ面（０００１）面）のＣＭＰ（化学機械研磨）を行った。

スラリーは、砥粒として粒径２μｍのＡｌ_２Ｏ_３粒子を水に分散させてＡｌ_２Ｏ_３含有量を５質量％とし、ｐＨ調整剤としてＨＮＯ_３を添加して、ｐＨを２〜４に調整することにより作製した。また、ポリシングパッドとしては、ポリウレタンのスエードパッドを用いた。定盤としてはステンレス鋼定盤を用いた。ポリシング圧力は５０ｇ／ｃｍ^２〜６００ｇ／ｃｍ^２とした。ＧａＮ基板及びポリシングパッドの回転数はいずれも３０回／ｍｉｎ〜７０回／ｍｉｎとした。

（３）ＧａＮ基板の表面のドライエッチ、洗浄
ＣＭＰ処理を行った基板について、塩素含有ガスを用いて、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置でドライエッチングを実施した。エッチングガスには塩素を用いた。
ドライエッチング処理を行った基板について、希釈ＫＯＨ水溶液とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で洗浄を実施した。最終状態の基板について、加工変質層、粗さ、反り、酸素量、金属量、チッピングの評価を行った。表面の粗さはいずれもＲａ１．５ｎｍであった。裏面の粗さはいずれもＲａ５．６μｍであった。他の結果を表１、２、３に示す。

（４）ｎ型ＧａＮ基板を含むＬＥＤデバイス
ｎ型ＧａＮ基板は、比抵抗１×１０^−２Ωｃｍ、キャリヤ密度３×１０^１８／ｃｍ^３のものを用いた。ｎ型ＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ装置内に設置し、ｎ型ＧａＮ基板の表面（（０００１）面）側に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層（ドーパント：Ｓｉ）、厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ層（ドーパント：Ｓｉ）、発光層、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ（ドーパント：Ｍｇ）および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層（ドーパント：Ｍｇ）を順次形成しエピタキシャルウエハーを得た。これの１素子分を図２５に示す。発光層は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ_０．８５Ｉｎ_０．１５Ｎ層で形成される井戸層の３層が交互に積層された多重量子井戸構造とした。

つぎにｎ型のＧａＮ結晶基板の他方の裏面（（０００−１）面、Ｎ面）に第１の電極として、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１０００ｎｍのＡｌ層、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ２０００ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、窒素雰囲気中で加熱することにより、直径１００μｍのｎ側電極を形成した。一方ｐ型ＧａＮ層上に第２の電極として、厚さ４ｎｍのＮｉ層、厚さ４ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、ｐ側電極を形成した。図２６に電極を形成した一素子分のウエハーの断面図を示す。上記半導体ウエハーを２ｍｍ角にチップ化した後に、上記ｐ側電極をＡｕＳｎで形成された半田層でステムにボンディングした。さらに、上記ｎ側電極をリードピンとワイヤでボンディングして、ＬＥＤとしての構成を有する半導体デバイスを得た（図２７）。

エピダウンであるのは、ＧａＮ基板が透明であるから基板側から光を出すことができ、しかも発熱する発光層がステムに近く熱伝導によってステムからパッケージを通じて放熱できるからである。サファイヤ基板（４０Ｗ／ｍＫ）よりＧａＮは熱伝導率（２１０Ｗ／ｍＫ）が約５倍高くて基板を通って上部からも放熱が促進される。ＧａＮ基板の優れた特長を遺憾なく発揮できる。得られたＬＥＤの光出力を、注入電流４Ａの条件で積分球を用いて測定した。電流を流すと素子の発光層から周りに光が出る。一部の光が上向きに出て基板を通り外部へ出る。一部の光は下向きに出てステムで反射されて外部へ出る。パッケージ側面に当たった光も上向きに反射されて外部へ出る。２ｍｍ角の大きいチップで、エピダウンで固定され下向き光も上へ反射されるから大出力の発光素子となる。

発光素子の光出力は以下のように測定した。積分球内に配置された発光素子に所定の電流（４Ａ）を注入し、その発光素子から出た殆ど全ての光を積分球で集め集光点に置いたディテクタに集光された光パワーを測定した。ＬＥＤとしては、光出力が大きい方が高性能なデバイスとなる。光出力が２Ｗ以上で良好な特性と判断し、２Ｗ未満だと不良と判定した。以上の加工、デバイス作製、検査は試料１〜２６に共通である。

試料１〜１１はダイヤ砥粒番手、ボンド材、酸化物比率を様々に変えて外周部の加工変質層厚みを多様にし、反り、クラック、デバイス歩留まりを調べた。

表１の最上欄は試料番号である。試料番号は１から１１まである。基板特性はウエハー毎に測定した値である。試料毎に外周加工、基板特性、デバイス特性について表にしてある。

表１の２行目から下の外周加工と記した部分が、加工に用いる砥石の物性を示す。外周加工は研削であり、砥粒を固定した砥石を回転させ、外周に接触させて行う。ボンドというのは砥粒を基盤に固定する材料である。通常、砥石としては樹脂や金属によって砥粒を固定するレジンボンド、メタルボンド砥石あるいは砥粒を電着した電着砥石が頻用される。しかし本発明ではレジンボンド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石などを用いない。これらは砥粒を基盤に剛直固定してしまうので望ましくない。

本発明はゴムボンド砥石、発泡レジンボンド砥石によって外周加工（研削）する。比較のためレジンボンド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石によっても外周加工した。材質の欄はボンド材料の材質を示す。ＣＲというのはクロロプレンゴム（ｃｈｌｏｒｏｐｒｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）のことである。ゴムボンドの硬度をつぎの欄に示す。レジンボンド、メタルボンドの場合はもっと硬度が高く測定方法が異なる。樹脂（レジン）そのものだとなお弾力性に乏しく不可なので、樹脂を発泡させてさらに弾力性を高めると有用になる。発泡させるとレジンと気泡の複合物になる。気孔の体積比率を空孔率（体積％）という。空孔率で柔軟性を評価できる。

表中に酸化物砥粒の種類とその重量％を示す。１００％から酸化物砥粒の重量％を引いたものがダイヤモンド砥粒の重量％である。

基板特性の欄には、外周加工後の４つの基板の特性を示す。一番目は外周部の加工変質層の厚さ（μｍ）である。ＣＬ（カソードルミネセンス）によって加工変質層の部分を他の部分と区別できる。外周部に残った加工変質層の厚さをＣＬによって測定する。二番目の欄は表面粗さ（Ｒａ）でμｍが単位である。３番目の欄は基板の反りで、平坦面に外周部が接するようウエハーを置いたときの中央部の高さＨで反りを表現する。広い面積（大きい直径）をもつウエハーであるから高さで表した反りの値は大きいが曲率で表現するとかなり小さい。二次関数で反りを近似したとすると曲率半径がＲでウエハーの直径をＤとすると中央部の高さをＵとして、Ｒ＝Ｄ^２／８Ｕである。たとえば反り高さＵ＝２０μｍとすると、Ｄ＝１２７ｍｍとして、Ｒ＝１００ｍである。曲率に直すと１／Ｒ＝０．０１ｍ^−１である。

クラックというのは、外周研削中にウエハーが欠けたり割れたりするというものである。クラック発生率というのは、同じ条件の試料ウエハーのうち研削中に欠け割れが生じたものの枚数の全体の枚数に対する比である。試料１〜１１は様々の条件で外周研削し、後のウエハーの反り、クラック発生率、デバイス歩留まりを試験したものである。

デバイスの欄では１枚のＧａＮウエハーから取れた素子のうちの良好なものの比率を歩留まりとして示す。素子は大型の発光ダイオードで２ｍｍ角のチップ（面積４ｍｍ^２）である。通常製造販売される汎用発光ダイオードは３００μｍ〜５００μｍ角である。それらに比べて１５倍〜４０倍の面積をもつ大きい発光ダイオードである。直径１２７ｍｍのウエハーの面積は約１２０００ｍｍ^２であるから、チップ約３０００個分の面積がある。チップをサンプリングしてパッケージに収容し、通電試験して歩留まりを調べた。面積（２ｍｍ角）が大きいので確率論的に通常の面積のチップ（０．３〜０．５ｍｍ角）より歩留まりは低くなるが、それでもかなり高い歩留まりで良好な大型発光ダイオードを製造することができた。

図１４は試料１〜１１について加工変質層厚みｄ（μｍ）とウエハー反りＵ（μｍ）の関係を示すグラフである。図中の数字は試料番号を表す。矢印で示すｄ＝０．５μｍ〜１０μｍというのは本発明で提案するｄの範囲である。矢印で示すｄ＝１〜３μｍというのは特に望ましい範囲である。図１５は試料１〜１１について加工変質層厚みｄ（μｍ）とクラック発生率Ｃ（％）の関係を示すグラフである。図１６は試料１〜１１について加工変質層厚みｄ（μｍ）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフである。

［試料１（Ｆｅ_２Ｏ_３；ゴム砥石；ｄ＝０．３μｍ；Ｑ＝５２％）］
５インチ直径（１２７ｍｍ）で８５０μｍ厚みの円形ＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、クロロプレンゴム（ＣＲ）をボンディング材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。砥粒を基板に固定するボンディング材にゴムを使うのでゴムボンド砥石というべきであろうが簡単にゴム砥石と呼ぶ。かといってゴムで研削するのでなく研削材の主体はダイヤモンド砥粒である。ボンディング材のゴムは発泡できないので空孔率は０％である（レジンボンドの場合は発泡可能である）。ゴムは配合比によって硬度を変化させることができる。このゴム砥石のゴム硬度は４０である。

固定砥粒はダイヤモンド砥粒と三二酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）砥粒である。酸化物（Ｆｅ_２Ｏ_３）砥粒の比率は２０重量％である。残り８０重量％はダイヤモンド砥粒である。ダイヤモンド砥粒は６０００番手のものを用いた。番手（＃）というのは砥粒の大小を示す値で、数字が大きいほど細かい粒子を示す。

６０００番手は平均粒径約２．５μｍのダイヤモンド砥粒である。外周研削によってできた外周部の加工変質層の厚みは０．３μｍである。外周研削後（チャンファー後）の外周部の面粗度はＲａ０．０３μｍであった。チャンファーの後表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除き表面を平滑にした。ウエハーの反りは２０μｍである。クラックというのは外周研削の時のウエハー欠け割れを意味する。クラック発生率Ｃ（％）というのは外周研削時にウエハーが欠けたり割れたりしたウエハーの数を全体のウエハーの数で割り１００を掛けたものである。最後の欄のデバイス歩留まり（Ｑ）というのは、そのようなＧａＮウエハーの上に前述の方法で発光ダイオード（２ｍｍ角）を作り、チップ分離しチップをステムに付けワイヤボンデイングしパッケージに収納してＬＥＤ素子とし、通電試験（４Ａ）して発光の大きさを調べて合格品（出力２Ｗ以上）の数を全体のチップ数で割ったものである。試料１は歩留まりＱが５２％であるから良くない。不合格なのでグラフでは試料１を×で示す。加工変質層の厚みがｄ＝０．３μｍで少ないから素子歩留まりが低いのであろうと推量される。加工変質層厚みｄを増やすには砥石の目をより粗くするか加工負荷を増加すれば良い。

［試料２（Ｆｅ_２Ｏ_３；ゴム砥石；ｄ＝０．５μｍ；Ｑ＝７２％）］
５インチ直径（１２７ｍｍ）で８５０μｍ厚みの円形ＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、クロロプレンゴム（ＣＲ）を材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。ゴム砥石の空孔率は０％である。ゴム硬度は４０である。固定砥粒は８０ｗｔ％のダイヤモンド砥粒と２０ｗｔ％の三二酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）砥粒である。ダイヤモンド砥粒は試料１よりすこし粗い３０００番手のものを用いた。約５μｍ平均粒径のダイヤモンド砥粒である。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝０．５μｍである。より目の粗い砥石を使ったので加工変質層厚みｄが増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ０．０７μｍであった。粗い砥石を使ったので面粗度が大きくなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除き表面を平滑にした。ウエハーの反り（中心部の周辺部に対する高さＵ）は１０μｍである。反りが少なくなっている。反りの曲率半径はＲ＝２００ｍである。クラック発生率Ｃは４％である。試料１の半分以下である。この基板の上に多数の発光ダイオードを作りチップ分離しステムに搭載し電極を付けて通電試験（４Ａ）し発光量を調べたことによるデバイス歩留まりはＱ＝７２％である。優れて高い歩留まりである。合格なのでグラフでは試料２を○で示す。グラフ中の試料の○×は以下同じである。外周面粗度はＲａ０．０７μｍで試料１より粗く、外周部の加工変質層厚みが０．５ｍｍと試料１より厚い。高い歩留まりの原因は外周部の粗さ、加工変質層厚みによると考えられる。

［試料３（酸化物砥粒なし；ゴム砥石；ｄ＝１μｍ；Ｑ＝８２％）］
これまでと同じ５インチ直径（１２７ｍｍ）で８５０μｍ厚みの円形ＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、クロロプレンゴム（ＣＲ）を材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。ゴム砥石の空孔率は０％である。硬度は４０である。酸化物砥粒は用いない。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。ダイヤモンド砥粒は試料２と同じ３０００番手のものを用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１μｍである。ダイヤモンドが１００％で酸化物砥粒がない。機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄが増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ０．１５μｍであった。ダイヤモンド１００％だから機械的作用が大きく外周面が粗くなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝７μｍである。試料１、２に比べて反りが大きくなっている。反りの曲率半径はＲ＝２８６ｍである。外周面の加工変質層が１μｍあるので反りが減った。クラック発生率Ｃは２％である。試料１、２より少ない。加工変質層がｄ＝１μｍあるからである。試料１、２と同じようにして発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８２％であった。加工変質層厚みがｄ＝１μｍであり、試料１、２より大きい。それで反り、クラック発生、歩留まりの全ての点で改善されている。

［試料４（酸化物砥粒なし；ゴム砥石；ｄ＝２μｍ；Ｑ＝８４％）］
同じ寸法形状（５インチ径、８５０μｍ厚）のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）ののち、クロロプレンゴム（ＣＲ）を材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。硬度は少し硬く４５である。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。ダイヤモンド砥粒は試料１、２、３より粗い２０００番手（平均粒径７〜８μｍ）のものを用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝２μｍである。試料３に比べダイヤモンド砥粒がより粗いので機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄが増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ０．５μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒の砥石を使ったので外周面がより粗くなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝６μｍである（Ｒ＝３３３ｍ）。試料１、２、３に比べて反りが小さくなっている。外周面の加工変質層が２μｍあるので反りが減った。クラック発生率Ｃは０％である。試料１、２、３より少ない。全ての試料の中で最良のクラック抑制効果がある。加工変質層ｄ＝２μｍがクラック最小を与える。試料１、２、３と同じようにして発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８４％であった。加工変質層厚みがｄ＝２μｍであり、試料１、２、３より大きい。それで反り、クラック発生、歩留まりの全ての点で改善されている。加工変質層の厚みはｄ＝２μｍの近傍が最良の結果を与える。

［試料５（酸化物砥粒なし；ゴム砥石；ｄ＝３μｍ；Ｑ＝８５％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）ののち、クロロプレンゴム（ＣＲ）を材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。硬度は少し高く５０である。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。ダイヤモンド砥粒は試料１〜４より粗い１５００番手（平均粒径１０μｍ）のものを用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝３μｍである。試料１〜４に比べダイヤモンド砥粒がより粗いので機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄがさらに増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ１μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒の砥石を使ったので外周面がより粗くなった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝５μｍである（Ｒ＝４００ｍ）。試料１〜５の中で最小である。ｄが大きいので反りが減った。クラック発生率Ｃは１％である。この点でもｄ＝３μｍはよい結果を与えることが分かる。このウエハーの上に発光ダイオードを作製しチップ分離しパッケージに収納し発光試験した製品（デバイス）歩留まりはＱ＝８５％であった。製品歩留まりは試料５が最高である。反り、クラック発生、デバイス歩留まりの点でｄ＝３μｍは好ましい値である。

［試料６（酸化物砥粒なし；レジンボンド；ｄ＝６μｍ；Ｑ＝８０％）］
これまでと同じ寸法形状の（５インチ径８５０μｍ厚の）ＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）をボンド材とする砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。これは樹脂をボンディング材とするのでゴム砥石でなくレジンボンド砥石である。ボンディング材のＰＶＡ樹脂を発泡させ硬度を下げている。空孔率は４０％である。空孔が多いので柔軟なボンドとなっている。ゴム砥石と同じ手法では硬度を測定できない。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。試料１〜５より粗い８００番手（平均粒径１９μｍ）のものを用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝６μｍである。試料５に比べダイヤモンド砥粒がより粗いので機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄが二倍に増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ３μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒の砥石を使ったので外周面がより粗くなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝５μｍである（Ｒ＝４００ｍ）。反りは最小で試料５と同等である。最小Ｕを与えるのは４〜５μｍのｄであろう。外周面の加工変質層が試料１〜４より厚いので試料１〜４より反りが減った。クラック発生率Ｃは２％である。試料１、２より少なく試料４、５より大きく試料３と同等である。ゴム砥石でなくても発泡させ柔軟性を増やしたレジンをボンドとする砥石でもクラックの発生を抑制できるということが分かる。これまでの試料と同じようにして発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８０％であった。高い製品歩留まりである。
試料１〜６の結果は加工変質層厚みｄ＝１〜３μｍ程度が、クラック抑制、反り抑制、素子歩留まり向上という観点から優れて良い条件であることを示唆する。特に加工変質層厚みｄ＝２μｍが最大のクラック抑制を与え、歩留まりも高いことが分かる。

［試料７（酸化物砥粒なし：ｄ＝１０μｍ；Ｑ＝７０％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、クロロプレンゴム（ＣＲ）を材料とするゴム砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。硬度は高く硬く６０である。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。ダイヤモンド砥粒は試料１〜６より粗い６００番手（平均粒径２５μｍ）のものを用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１０μｍである。試料１〜６の間でもっとも厚い。試料６に比べダイヤモンド砥粒がより粗いので、機械的研削作用が大きく外周加工変質層厚みｄがさらに増えた。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ５μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒の砥石を使ったので外周面がより粗くなった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝１２μｍである（Ｒ＝１７０ｍ）。試料２〜６に比べて反りが大きくなっている。外周面加工変質層が増えると却って反りが大きくなる。クラック発生率Ｃは５％である。試料１より小さく試料２〜６より大きい。ｄ＜２μｍでｄが減るとクラック発生率は増え、ｄが増えるとクラック発生は減る。ｄ＝２μｍで最小になり、これよりｄが増えるとクラック発生率Ｃは却って増えるということが分かる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝７０％であった。ｄが大きすぎて製品歩留まりが低下している。歩留まりが８２％以上（Ｑ≧８２％）でなければならないとすると、加工変質層の望ましい厚みｄは１μｍ≦ｄ≦３μｍである。歩留まりが７０％以上であれば良いとすると、許されるｄの範囲は０．５μｍ≦ｄ≦１０μｍに広がる。その場合、試料１は不合格（×）、試料２〜７は合格（○）である。試料２〜５、７からゴム砥石のゴム硬度は４０〜６０の範囲が適することが分かる。

［試料８（酸化物砥粒なし；レジンボンド；ｄ＝１３μｍ；Ｑ＝５０％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、フェノール樹脂をボンド材とする砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。樹脂をボンディング材とするのでゴム砥石でなくレジンボンド砥石である。試料６と異なりフェノール樹脂をボンディング材とする。発泡させない。空孔率は０％である。ゴム砥石と同じ手法では硬度を測定できない。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。試料１〜６より粗く試料７と同じ６００番手（平均粒径２５μｍ）のダイヤモンド砥粒を用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１３μｍである。試料７に比べダイヤモンド砥粒の番手は同じであるが、砥石を基盤に固定するボンディング材が無発泡のフェノール樹脂で試料７より硬い。機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄが試料７より大きい。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ７μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒と、より硬いボンディング樹脂の砥石を使ったので外周面がより粗くなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝２５μｍである（Ｒ＝８０ｍ）。クラック発生率Ｃは１２％である。試料１〜７より大きい。無発泡のレジンボンド砥石は硬すぎクラックが発生してよくないことが分かる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝５０％であった。低い製品歩留まりである。歩留まりがＱ≧７０％を要求する場合、試料８は不合格である。
試料１〜８の結果は、クラック抑制、反り抑制、素子歩留まり向上という観点から加工変質層厚みｄ＝０．５μｍ〜１０μｍ程度が望ましいということを意味する。特にｄ＝１〜３μｍ程度が優れて良い条件であることが分かる。

［試料９（酸化物砥粒なし；メタルボンド；ｄ＝１８μｍ；Ｑ＝２０％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、銅錫合金（Ｃｕ−Ｓｎ）をボンド材とする砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。金属をボンディング材とするのでゴム砥石でなくメタルボンド砥石である。空孔率は０％である。ゴム砥石と同じ手法では硬度を測定できない。固定砥粒はダイヤモンド砥粒だけである。試料１〜６より粗く試料７、８と同じ６００番手（平均粒径２５μｍ）のダイヤモンド砥粒を用いた。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１８μｍである。試料７、８に比べダイヤモンド砥粒の番手は同じであるが、砥石を基盤に固定するボンディング材が銅錫合金でゴムや樹脂より硬いから、機械的研削作用が大きく加工変質層厚みｄが試料７、８より大きい。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ８μｍであった。目の粗いダイヤモンド砥粒とより硬いボンディング樹脂の砥石を使ったので外周面がより粗くなったのである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝５０μｍである（Ｒ＝４０ｍ）。クラック発生率Ｃは２６％である。試料１〜８より大きい。メタルボンド砥石は硬すぎて外周研削に向かないということが分かる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝２０％であった。極めて低い製品歩留まりである。試料９は不合格である。
試料１〜９の結果から、加工変質層厚みｄが２μｍ〜６μｍで反りＵは極小になり、６μｍ以上ではｄとともに反りＵも増えることが分かる。クラック発生率Ｃはｄ＝２μｍで極小で、ｄが２μｍ以上ではｄとともに増加する。製品歩留まりはｄ＝１〜３μｍで高くそれ以下でも以上でも歩留まりは低下する。

［試料１０（Ｆｅ_２Ｏ_３；メタルボンド；ｄ＝１３μｍ；Ｑ＝５２％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、銅錫合金（Ｃｕ−Ｓｎ）をボンド材とする砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。メタルボンド砥石である。空孔率は０％である。固定砥粒はダイヤモンド砥粒とＦｅ_２Ｏ_３砥粒である。ダイヤモンド砥粒８０％、Ｆｅ_２Ｏ_３砥粒２０％の配合比（重量％）である。ダイヤモンド砥粒は試料２と同じ細かい３０００番手（平均粒径５μｍ）を用いた。この比率も試料２と同じである。試料２と違うのはボンディング材である。試料２はクロロプレンゴム（ＣＲ）が、試料１０は銅錫がボンディング材である。ゴムボンド砥石とメタルボンド砥石の違いを明かにするためである。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１３μｍである。同じメタルボンドの試料９（ｄ＝１８μｍ）に比べｄが下がっている（１３μｍ）のはダイヤモンド砥粒が細かいことによる。試料２（ｄ＝０．５μｍ）より大きいのは、ゴムボンディングとメタルボンディングの違いによる。砥粒の番手、配合比が同じであるのにｄが０．５μｍと１３μｍというように大きく相違する。それは弾力性に富むゴムボンディングが優れて良いということである。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ１μｍであった。目の細かいダイヤモンド砥粒と酸化物砥粒を使うので面粗度は小さい。金属ボンドなので試料２より面粗度は大きくなった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝２８μｍである（Ｒ＝８０ｍ）。クラック発生率Ｃは１４％である。試料１〜８より大きく試料９より小さい。目の細かいダイヤモンド砥粒を使っても、メタルボンド砥石はボンド部分が硬すぎて外周研削に向かないということが分かる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝５２％であった。低い製品歩留まりである。要求製品歩留まりＱを８２％以上とするとｄの範囲は１μｍ≦ｄ≦３μｍ、７０％以上とするとｄの範囲は０．５μｍ≦ｄ≦１０μｍとなり、試料１０は不合格である。要求される製品歩留まりが５０％以上とすると、０．３μｍ≦ｄ≦１３μｍの範囲のｄが許される。

［試料１１（酸化物なし；電着；ｄ＝１６μｍ；Ｑ＝３５％）］］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、ダイヤモンド砥粒を電着した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。電着砥石である。空孔率は０％である。固定砥粒は細かい３０００番手ダイヤモンド砥粒１００％である。試料１０と違うのは酸化物を含まないこととボンディング材が違うことである。同じ番手のダイヤモンド砥石を固定したものであるがボンディング材を用いず電着する。チャンファー後の外周部の加工変質層の厚みはｄ＝１６μｍである。試料１０よりｄが大きくなるのは、電着のため剛性が増えたのとダイヤモンド砥粒比率が高いからである。外周研削後の外周部の面粗度はＲａ２μｍであった。電着なので試料３より面粗度は大きくなった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハーの反りはＵ＝４３μｍである（Ｒ＝４６ｍ）。クラック発生率Ｃは２２％である。反り、クラック発生率Ｃとも、試料９に次いで大きく、加工変質層厚みｄと強い相関があることを示唆する。目の細かいダイヤモンド砥粒を使っても電着砥石は硬過ぎて外周研削に向かないということが分かる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝３５％であった。許容できないほど低い製品歩留まりである。

試料１〜１１を見ると、外周部の表面粗さは加工変質層厚みｄと一義的な相関はなく、ダイヤモンド砥粒の大きさと比率に強く依存するようである。砥粒サイズが大きい（番手が小さい）ほど面粗度Ｒａは大きい。酸化物砥粒を含む場合は、ダイヤモンド砥粒のみの場合よりＲａは小さい。試料２、３、１０、１１を比べてボンディング剤がゴムの時に最も面粗度は低いが、メタルでも電着でもあまり大きな差はない。さらに面粗度Ｒａと反り、クラック発生率Ｃ、歩留まりとの間には強い相関はないようである。反り、クラック発生率、歩留まりを支配しているのは加工変質層厚みｄであることが分かる。

製品歩留まりＱが７０％以上を望むなら加工変質層厚みｄを０．５μｍ〜１０μｍにしなければならないということが分かる。歩留まりＱが８２％以上を期待するなら加工変質層厚みｄは１μｍ〜３μｍにしなければならない。反り（高さＵ）を最小にするのはｄ＝３μｍ〜６μｍである。クラック発生率Ｃを最小にするのはｄ＝２μｍである。これらの値は高い製品歩留まりを与えるｄの値の範囲に含まれる。だから高い歩留まり、低いクラック発生率、小さい反りを与えるにはｄ＝０．５μｍ〜１０μｍがよい。さらに望ましいのはｄ＝１〜３μｍである。

加工変質層ｄの厚みはダイヤモンド砥粒の比率が大きいと増え、ダイヤモンド砥粒が粗いほど増える。加工変質層厚みｄが大きいのは、電着、メタルボンド、レジンボンド、ゴムボンドの順である。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍを与えるには柔らかいゴムボンドが良い。レジンボンドでも発泡させて柔軟にしたものは利用できる（試料６）。ダイヤモンド砥石の番手は３０００番〜６００番の程度である。ｄをさらに減らすにはダイヤモンドの比率を減らし酸化物砥粒を増やすのが有効である。酸化物砥粒は化学的作用で窒化物の表面に軟質層を形成するため、外周研削加工の負荷を低減して加工変質層を抑制することができる。ｄ＝０．５μｍ〜１０μｍに対応する外周面粗度はＲａ０．０７μｍ〜Ｒａ５μｍである。ｄ＝１μｍ〜３μｍに対応する外周面面粗度はＲａ０．１５μｍ〜Ｒａ１μｍである。

図１４を見ると、外周部加工変質層厚みｄが１０μｍより大きいと反りが１２μｍを越え、ｄが０．３μｍ以下で反りが２０μｍを越えることがわかる。反りを１２μｍ以下にするにはｄ＝０．５μｍ〜１０μｍにすればよいことが分かる。ｄ＝１〜３μｍだと反りを７μｍ〜５μｍに抑制できる。

図１５を見ると、外周部加工変質層厚みｄが１０μｍを越えるとクラック発生率Ｃが５％を越える。ｄが０．３μｍ以下でクラック発生率Ｃが９％を越える。Ｃを５％〜０％にするにはｄが０．５μｍ〜１０μｍとすればよい。ｄ＝１〜３μｍならＣを２％〜０％にできる。

図１６を見ると、外周部加工変質層厚みｄが１０μｍを越えるとデバイス歩留まりＱが７０％未満となる。ｄが０．３μｍ以下で５２％以下となる。Ｑを７０％以上とするにはｄ＝０．５μｍ〜１０μｍとすればよい。ｄ＝１〜３μｍであればＱを８２％以上にできる。

［実施例３；試料１２〜１８：表２：図１７、１８、１９、２０、２８、２９］
試料１２〜１８はダイヤ砥粒は１０００番手に、ゴム砥石のゴム硬度は５０に固定し、酸化物を変えて外周研削し、外周部の酸素量、チッピング、デバイス歩留まりについて試験したものである。ウエハーの準備、加工の順、デバイス作製は実施例２と同じである。外周部の酸素濃度がウエハーやデバイスの出来具合にどのように影響するのかを調べた。表２にその結果を示す。外周部酸素量は原子比率（ａｔ％）で示す。チッピングというのは平面加工（研削、研磨）のときにウエハーの外周部が欠けたり割れたりするものである。デバイス歩留まりは、そのウエハー上に２ｍｍ角の発光ダイオードを作製し、通電試験して発光させたときの合否によって評価している。

外周研削に関し、クラック発生率と製品歩留まりで評価したとき外周部加工変質層厚みがｄ＝０．５μｍ〜１０μｍ、特にｄ＝１〜３μｍであるのが望ましいということと、ボンディング剤としてゴムが最適で発泡レジンでも可能であることが試料１〜１１で明らかになった。ボンディング材については明かになったが砥粒をどうするかという問題がある。砥粒としてダイヤモンド１００％も可能であるが、ダイヤモンドと酸化物砥粒の組み合わせとしてもよい。試料５〜６の中間の番手１０００のダイヤモンド砥粒と酸化物砥粒の混合砥粒をもつ砥石で外周研削し表面研削、表面研磨、表面エッチングした。その工程でのチッピング発生率、最終製品歩留まりを調べた。クラックは外周研削でのウエハー外周部の割れ欠けを意味する。チッピングというのはその後の表面加工でのウエハー外周部の割れ欠けを意味する。酸化物砥粒は化学的作用で窒化物の表面に軟質層を形成するため、外周研削加工の負荷を低減することができる。そのような利点の他に、外周研削後の平面加工において外周部の酸化層の存在がチッピングを防ぐ作用があるということも分かってきた。酸化物砥粒で外周研削すると、酸化物が存在することによりウエハーに靭性を与え平面加工での破損の確率を減らすようである。

これを確かめるため、種類と量の異なる酸化物砥粒をダイヤモンド砥粒に混合した砥石を使って外周研削した。砥石はゴム砥石に、ダイヤモンド砥粒は１０００番手に、ゴム砥石のゴム硬度は５０に揃えた。酸化物砥粒の種類と量を変えた。図１７は、試料１２〜１８において砥石に含まれるダイヤモンド砥粒（１００〜４０ｗｔ％）と酸化物砥粒（０〜６０ｗｔ％）の比率と、チャンファー後窒化ガリウムウエハー外周の酸素量の関係を示すグラフである。図１８は、試料１２〜１８において砥石に含まれるダイヤモンド砥粒（１００〜４０ｗｔ％）と酸化物砥粒（０〜６０ｗｔ％）の比率と、チャンファー後窒化ガリウムウエハー外周の加工変質層厚みの関係を示すグラフである。図１９は、試料１２〜１８において砥石に含まれるダイヤモンド砥粒（１００〜４０ｗｔ％）と酸化物砥粒（０〜６０ｗｔ％）の比率と、チャンファー後のウエハー平面加工におけるチッピング発生率ｐの関係を示すグラフである。図２０は、試料１２〜１８において砥石に含まれるダイヤモンド砥粒（１００〜４０ｗｔ％）と酸化物砥粒（０〜６０ｗｔ％）の比率と、デバイス歩留まりＱの関係を示すグラフである。図２８は、試料１２〜１８においてウエハー外周部に含まれる酸素量（ａｔ％）と、チャンファー後のウエハー平面加工におけるチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフである。図２９は、試料１２〜１８においてウエハー外周部に含まれる酸素量（ａｔ％）と、デバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフである。

［試料１２（酸化物なし；０％；ｄ＝５μｍ；ｐ＝２５％；Ｑ＝７３％）］
これまでと同じ５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒をクロロプレンゴム（ＣＲ）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝５μｍ、面粗度はＲａ１．５μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝１ａｔ％である。この酸素はチャンファー砥石からの混入でなく、エッチング、平面加工、洗浄による酸化、および雰囲気により自然酸化した可能性がある。チッピング発生率ｐは２５％である。２５％のウエハーは無駄になる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝７３％であった。ミラーウエハーに加工できた後の歩留まりは高い。しかしその前段階での平面加工時のチッピング発生率が高いのは望ましくない。より一層の工夫が必要である。

［試料１３（Ｆｅ_２Ｏ_３；２０ｗｔ％；ｄ＝２．５μｍ；ｐ＝５％；Ｑ＝７８％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒８０ｗｔ％と三二酸化鉄Ｆｅ_２Ｏ_３砥粒２０ｗｔ％の混合物をクロロプレンゴム（ＣＲ）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝２．５μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１２に比べｄが半減している。ダイヤモンド砥粒の量が少ないから機械的研削作用が弱くなりｄが減った。試料１２に比べ外周部面粗度も低い。柔らかい酸化物砥粒の作用で外周面がより平滑になった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝３ａｔ％である。試料１２の酸素濃度（１ａｔ％）の３倍である。酸化物砥粒の影響と考えられる。チッピング発生率ｐは５％である。試料１２に比べてチッピング発生率は１／５である。チッピング発生率が減ったのは外周部に酸化物が存在するからと考えられる。酸化物砥粒の化学作用でチャンファー時の内的な損傷を減らしそれがチッピングを抑えたということである。他の酸素残存試料でも同じことが言える。酸化物砥粒を使用する利点はここにある。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝７８％であった。チッピングが低く製品歩留まりが高いので望ましい。

［試料１４（Ｃｒ_２Ｏ_３；２０％；ｄ＝２μｍ；ｐ＝３％；Ｑ＝８５％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒８０ｗｔ％と三二酸化クロムＣｒ_２Ｏ_３砥粒２０ｗｔ％の混合物をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。試料１３と異なるのはクロムの酸化物砥粒を使うことだけである。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝２μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１２に比べｄが少なく、外周部面粗度も低い。ダイヤモンド砥粒の量が少ないから機械的研削作用が弱くなりｄが減り面粗度も低い。酸化物砥粒の作用で表面がより平滑になった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝５ａｔ％である。試料１２の５倍、試料１３の１．７倍である。チャンファーに酸化物砥粒を使用したので酸素濃度が高い。試料１２、１３の比較からＦｅ_２Ｏ_３よりＣｒ_２Ｏ_３の方が酸化効果が大きいことがわかる。チッピング発生率ｐは３％である。試料１２に比べてチッピング発生率は１／８である。チッピング発生率が減ったのは外周部に酸化物が存在するからである。酸化物砥粒を使用する利点である。試料１３（ｐ＝５％）より酸素量が多いのでチッピング発生率が少ないのであろう。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８５％であった。優れて高い歩留まりである。チッピングが低く製品歩留まりが高いので最も望ましい。

［試料１５（Ｆｅ_２Ｏ_３；３０％；ｄ＝２μｍ；ｐ＝２％；Ｑ＝８４％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒７０ｗｔ％とＦｅ_２Ｏ_３砥粒３０ｗｔ％の混合物をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝２μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１４とほぼ同じである。Ｆｅ_２Ｏ_３を使うが試料１３よりＦｅ_２Ｏ_３砥粒が３０％でダイヤモンド砥粒の量が少ないから機械的研削作用が弱くなりｄが減り面粗度も低い。柔らかい酸化物砥粒の作用で表面がより平滑になった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝１０ａｔ％である。Ｆｅ_２Ｏ_３を使う試料１３に比べより酸素濃度が高いがＦｅ_２Ｏ_３砥粒比率が多いからである。チッピング発生率ｐは２％である。酸化物砥粒を使わない試料１２に比べてチッピング発生率は１／１２である。酸化物砥粒を用いる試料１３、１４に比べてもチッピング発生率は低い。外周部酸素濃度がより高いからである。試料１２〜１５からチッピング発生を減らしているのはウエハー外周部に含まれた酸化物だということが分かる。酸化物砥粒を使用する利点である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８４％であった。優れて高い歩留まりである。チッピング発生率が低く製品歩留まりが高いので最も望ましい。

［試料１６（Ｃｒ_２Ｏ_３；３０％；ｄ＝１．５μｍ；ｐ＝３％；Ｑ＝８５％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒７０ｗｔ％とＣｒ_２Ｏ_３砥粒３０ｗｔ％の混合物をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝１．５μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１４と比べるとＣｒ_２Ｏ_３砥粒比率が多いのでダイヤモンド砥粒比率が減り、機械的研削作用が弱くなり加工変質層厚みｄは減る。面粗度Ｒａは試料１４、１５と同じである。面粗度はダイヤモンド：酸化物砥粒比率で決まり、酸化物の種類にはよらないということがわかる。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝１５ａｔ％である。Ｆｅ_２Ｏ_３を３０％使う試料１５に比べより酸素濃度が高いが、Ｆｅ_２Ｏ_３よりＣｒ_２Ｏ_３の方が酸化効果が大きいのであろう。チッピング発生率ｐは３％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８５％であった。優れて高い歩留まりである。チッピング発生率が低く製品歩留まりが高いので最も望ましい。試料１４、１６を比べるとＣｒ_２Ｏ_３砥粒の比率が２０、３０ｗｔ％であって相違するが、ｐ、Ｑは変わらない。Ｃｒ_２Ｏ_３の好ましい添加量が２０〜３０ｗｔ％にあるということである。

［試料１７（ＭｎＯ_２；４０％；ｄ＝１．５μｍ；ｐ＝５％；Ｑ＝８０％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒６０ｗｔ％と二酸化マンガンＭｎＯ_２砥粒４０ｗｔ％の混合物をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝１．５μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１２と比べるとダイヤモンド砥粒比率が減り、機械的研削作用が弱くなり加工変質層厚みｄは減る。面粗度Ｒａは試料１３〜１６と同じである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝２０ａｔ％である。４０％もの酸化物を含む砥粒を使うので酸素濃度が高い。チッピング発生率ｐは５％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８０％であった。優れて高い歩留まりである。チッピング発生率が低く製品歩留まりが高いので好ましい。試料１２〜１７の結果から二酸化マンガンの砥粒も外周研削砥石に利用できることがわかる。

［試料１８（Ｆｅ_２Ｏ_３；６０％；ｄ＝１μｍ；ｐ＝１５％；Ｑ＝６１％）］
５インチ径８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１０００番手ダイヤモンド砥粒４０ｗｔ％とＦｅ_２Ｏ_３砥粒６０ｗｔ％の混合物をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５０である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝１μｍ、面粗度はＲａ０．５μｍであった。試料１３、１５と同じＦｅ_２Ｏ_３を使うがＦｅ_２Ｏ_３砥粒が多くダイヤモンド砥粒の量が少ない。機械的研削作用が弱くなりｄが減る。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の酸素濃度はＯ＝２５ａｔ％である。試料１３、１５に比べより酸素濃度が高い。Ｆｅ_２Ｏ_３砥粒比率が多いからである。チッピング発生率ｐは１５％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝６１％であった。高い歩留まりではない。チッピング発生率が高く（ｐ＝１５％）製品歩留まりが低い（Ｑ＝６１％）ので不合格である。試料１８は、外周部の酸素濃度が高すぎると却ってチッピング発生率が増え、製品歩留まりが下がるということを示唆する。試料１２〜１８の結果からチッピング発生率ｐが５％以下で製品歩留まりが７０％以上であるためには、外周部酸素量Ｏは３ａｔ％〜２０ａｔ％であるということが分かる。チッピング発生率ｐが５％以下で製品歩留まりが８０％以上であるためには外周部酸素量はＯ＝５ａｔ％〜２０ａｔ％である。結果としての酸素量と酸化物砥粒の配合比の関係は酸化物の種類によって異なるが、酸化物砥粒は２０〜４０ｗｔ％がチッピングを減らすのに有効である。

図１７を見ると、チャンファー砥石に付けた酸化物砥粒が多くなるほどウエハー外周部酸素量が増えるということが分かる。試料１３、１４の比較、試料１５、１６の比較から、同じ重量比でもＣｒ_２Ｏ_３の方がＦｅ_２Ｏ_３より残留酸素量が多いことが分かる。クロム酸化物が鉄酸化物より反応性に富むこと、クロム酸化物が鉄酸化物よりも硬度が高く研削時の影響が大きいことが考えられる。

図１８を見ると、酸化物の比率が減るほど（ダイヤモンド比率が増えるほど）加工変質層厚みｄが増えることがわかる。ダイヤモンドの機械的作用が強く働きｄが増える。酸化物がダイヤモンドの機械的な破壊力を緩和していることが分かる。

図１９を見ると、酸化物比率が２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であるとチッピングを５％以下に抑えることができるということがわかる。ダイヤモンド砥粒だけ（試料１２）の場合は特にチッピングが頻度高く起こる。
図２８を見ると、酸素量が３ａｔ％〜２０ａｔ％であるとチッピングを５％以下に抑えることができるということが分かる。ダイヤモンド砥粒だけで加工して酸素量が１ａｔ％と少ない試料１２の場合は特にチッピングが頻度高く起こる。

図２０を見ると、酸化物比率が２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であるとデバイス歩留まりを７８％以上にできるということがわかる。
図２９を見ると、酸素量が３ａｔ％〜２０ａｔ％であると、デバイス歩留まりを７８％以上にできるということが分かる。

［実施例４；試料１９〜２６；表３；図２１、２２、２３，３０，３１］
ＧａＮウエハー外周研削に関しクラック発生率と製品歩留まりの観点から加工変質層厚みがｄ＝０．５μｍ〜１０μｍ、特にｄ＝１μｍ〜３μｍが良いこと、ゴムボンディング砥石が適していることがわかった。チッピングを下げ、歩留まりを上げるための望ましい外周部酸素濃度Ｏが３ａｔ％〜２０ａｔ％であることが分かった。外周部の酸素濃度を上げるためには砥石に酸化物砥粒を混合すると良いこともわかった。

試料１９〜２６については、酸化物の量と種類を変えた砥石を用いチャンファーしウエハー外周にどの程度の金属不純物の存在が許容できるのかを調べた。表３において金属量というのはチャンファー後の試料の外周部の金属量のことである。

図２１は試料１９〜２６について外周部加工変質層厚みｄと外周部金属量ｍ（ａｔ％）の関係を示すグラフである。破線のｄ＝１０μｍは本発明の臨界の値を示す。

図２２は試料１９〜２６について外周部加工変質層厚みｄとチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフである。破線のｄ＝１０μｍは本発明の臨界の値を示す。

図２３は試料１９〜２６について外周部加工変質層厚みｄとデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフである。破線のｄ＝１０μｍは本発明の臨界の値を示す。図３０は試料１９〜２６について外周部金属量ｍとチッピング発生率ｐ（％）の関係を示すグラフである。図３１は試料１９〜２６について外周部金属量ｍとデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示すグラフである。

［試料１９（酸化物なし；０％；ｄ＝９μｍ；ｐ＝２２％；Ｑ＝９０％）］
これまでと同じ５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝９μｍ、面粗度はＲａ４μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝０ａｔ％である。金属酸化物を使わないので金属不純物が入らない。チッピング発生率ｐは２２％である。２２％のウエハーは無駄になる。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝９０％であった。歩留まりはよいがその前段階での平面研削時のチッピング発生が高いので望ましくない。ダイヤモンド砥粒の粒径が比較的大きいために機械的な衝撃が強く現れ、内的な損傷を生じことが考えられる。

［試料２０（Ｆｅ_２Ｏ_３；０．１％；ｄ＝７μｍ；ｐ＝８％；Ｑ＝９２％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒を８０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３砥粒２０ｗｔ％の混合からなる砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝７μｍ、面粗度はＲａ２μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝０．１ａｔ％である。チッピング発生率ｐは８％である。これは受容できる値である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝９２％であった。チッピング発生率ｐは低く歩留まりＱも高い。これは合格である。鉄酸化物を使うので鉄（Ｆｅ）が外周に０．１ａｔ％残留する。金属や酸素の存在はｄを下げｐを下げる。それは金属、酸素自体が結晶を補強すること、チャンファーにおける内的な損傷を緩和することが考えられる。

［試料２１（Ｃｒ_２Ｏ_３；０．２％；ｄ＝７μｍ；ｐ＝４％；Ｑ＝９０％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒を８０ｗｔ％、Ｃｒ_２Ｏ_３砥粒２０ｗｔ％の混合からなる砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝７μｍ、面粗度はＲａ２μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝０．２ａｔ％である。チッピング発生率ｐは４％である。これは受容できる値である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝９０％であった。チッピング発生率ｐは低く歩留まりＱも高いからこれは合格である。酸化クロムを使うので、クロム（Ｃｒ）が外周に０．２ａｔ％残留する。金属、酸素の残留はｐを下げｄを減らす。酸素、金属の存在は結晶構造を補強するということ、チャンファーにおける内的な損傷を緩和することが考えられる。

［試料２２（ＺｎＯ；３％；ｄ＝７μｍ；ｐ＝７％；Ｑ＝８８％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒を８０ｗｔ％、ＺｎＯ砥粒２０ｗｔ％の混合からなる砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝７μｍ、面粗度はＲａ２μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝３ａｔ％である。チッピング発生率ｐは７％である。これは受容できる値である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８８％であった。チッピング発生率ｐは低く歩留まりＱも高いからこれは合格である。酸化亜鉛を使うので、亜鉛（Ｚｎ）が外周に３ａｔ％残留する。亜鉛、酸素の存在がｐとｄを下げる。酸素、金属の存在は結晶構造を補強すること、チャンファーにおける内的な損傷を緩和することが考えられる。

［試料２３（ＣｕＯ；５％；ｄ＝７μｍ；ｐ＝１５％；Ｑ＝８５％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒を８０ｗｔ％、ＣｕＯ砥粒２０ｗｔ％の混合からなる砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝７μｍ、面粗度はＲａ２μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝５ａｔ％である。チッピング発生率ｐは１５％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝８５％であった。チッピング発生率ｐは低いとはいえないが歩留まりＱが高いのでこれは許容できる。
銅（Ｃｕ）は外周に５ａｔ％残留する。金属、酸素の存在はｐを下げｄを減らす。酸素、金属の残留は結晶構造を補強するということ、チャンファーにおける内的な損傷を緩和することが考えられる。試料２０〜２３を比べると同じように酸化物の比率は２０ｗｔ％であるのに、残存金属量ｍは、Ｃｕ（５ａｔ％）、Ｚｎ（３ａｔ％）、Ｃｒ（０．２ａｔ％）、Ｆｅ（０．１ａｔ％）の順序で多い。これは化学反応の反応性や、砥粒の硬さ、洗浄での除去されやすさの影響がある。

［試料２４（ＣｕＯ；８％；ｄ＝５μｍ；ｐ＝１５％；Ｑ＝６５％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、６００番手ダイヤモンド砥粒を５０ｗｔ％、ＣｕＯ砥粒５０ｗｔ％の混合からなる砥粒をＣＲ（クロロプレンゴム）で基盤に固定した砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。空孔率は０％である。ゴム硬度は５５である。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝５μｍ、面粗度はＲａ２μｍであった。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝８ａｔ％である。チッピング発生率ｐは１５％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝６５％であった。チッピング発生率ｐが高く歩留まりＱが低いのでこれは不適である。ＣｕＯを５０％も含ませると不純物が増加するのでデバイス歩留まりを下げるのであろう。チッピング発生率ｐを最小にする金属量はｍ＝０．２ａｔ％、歩留まりＱを最大にする金属量はｍ＝０．１である。金属量が多ければ良いというものでもなくｍ＝０．１〜５ａｔ％が良い。より好ましくはｍ＝０．１〜３ａｔ％である。

試料１９〜２３を比較すると、酸化物を適切量含ませた砥石で外周研削するほうがダイヤモンド砥粒だけの砥石より後工程でのチッピング発生を減らすことができるということがわかる。

金属が外周に存在してチッピングを防止するのであろう。製品歩留まりは変わらない。

ダイヤモンド砥粒が１００％の試料１９でｄ＝９μｍ、ダイヤモンド砥粒の比率が８０％である試料２０〜２３はｄ＝７μｍであるから、加工変質層の厚みｄはダイヤモンド砥粒の分量によって決まるようである。

［試料２５（酸化物なし；１０％；ｄ＝１２μｍ；ｐ＝２５％；Ｑ＝３５％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１５００番手ダイヤモンド砥粒を１００ｗｔ％の砥粒を鉄（Ｆｅ）系のボンディング材で基盤に固定したメタルボンド砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝１２μｍ、面粗度はＲａ４μｍであった。加工変質層厚みｄ、面粗度が大きいのはダイヤモンドの比率が高くてメタルボンドだからである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝１０ａｔ％である。酸化物砥粒はないがボンディング材が鉄であるから外周部に１０ａｔ％の鉄が残留する。チッピング発生率ｐは２５％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝３５％であった。チッピング発生率ｐは高く歩留まりＱが低いのでこれは不適である。チッピング発生率が高く歩留まりが低いのは加工変質層ｄが厚過ぎる（ｄ＝１２μｍ）のと金属濃度が高過ぎる（１０ａｔ％）からである。その原因はメタルボンドだからである。メタルボンド砥石は不適だということである。

［試料２６（酸化物なし；１２％；ｄ＝１４μｍ；ｐ＝３０％；Ｑ＝２２％）］
５インチ径、８５０μｍ厚のＧａＮウエハーを裏面研削（Ａ）、裏面エッチング（Ｂ）の後、１５００番手ダイヤモンド砥粒をニッケルを用いた電着によって基盤に固定した電着砥石を用いて外周研削した（チャンファーＣ）。外周研削後の外周部の加工変質層厚みはｄ＝１４μｍ、面粗度はＲａ４μｍであった。加工変質層厚みｄ、面粗度が大きいのはダイヤモンドの比率が高くて剛性の高い電着砥石だからである。チャンファーのあと表面研削（Ｄ）し、表面を研磨（Ｅ）し、表面をエッチング（Ｆ）して表面の加工変質層を除去し表面を平滑にした。ウエハー外周部の金属濃度はｍ＝１２ａｔ％である。酸化物砥粒はないがニッケルを用いて電着しているので、ニッケルが一部削られ外周部に１２ａｔ％のニッケルが残留する。チッピング発生率ｐは３０％である。発光ダイオードを作製した製品歩留まりはＱ＝２２％であった。チッピング発生率ｐは高く歩留まりＱが低いのでこれは不適である。チッピング発生率が高く歩留まりが低いのは加工変質層ｄが厚過ぎるｄ＝１４μｍ）のと金属濃度が高過ぎる（１２ａｔ％）からである。その原因は電着砥石を用いた加工だからである。電着砥石は不適だということである。

試料１９〜２６からチッピング発生率を１５％以下にし、製品歩留まりを８０％以上にするには、加工変質層が１０μｍ以下で金属量ｍが０．１〜５ａｔ％であることがわかる。ｍ＝０．１〜３ａｔ％ならチッピングを８％以下に、歩留まりを８８％以上にできる。

図２４は試料１〜２６の全てについての加工変質層厚みｄ（μｍ）と外周部面粗度Ｒａ（μｍ）の関係を示す。

ｄが大きくなると面粗度も大きくなる。ダイヤモンド砥粒が粗く酸化物比率が小さいと物理作用が強くなるためｄが大きくなり、面粗度も大きくなる。それで大体ｄとＲａは比例して増減する。

しかしｄとＲａが比例する主系列とは別に試料１０、１１のような比例関係から離脱したものもある。これはメタルボンド、電着砥石のようにボンド剤が高剛性のものは、面粗度は低くなっても加工変質層ｄが厚くなるということである。

メタルボンド、電着砥石はＧａＮウエハーのチャンファーに不適である。チャンファー加工の良否を判断するために外周部面粗度Ｒａよりも加工変質層厚みｄの方が適していることがわかる。図３０は試料１９〜２６について外周部金属量ｍ（ａｔ％）とチッピング発生率ｐ（％）の関係を示す。 金属量が０．１ａｔ％〜５ａｔ％であればチッピング発生率ｐを１５％以下にできる。図３１は試料１９〜２６について外周部金属量（ａｔ％）とデバイス歩留まりＱ（％）の関係を示す。外周部の金属量が０〜５ａｔ％であれば、デバイス歩留まりＱを８５％以上にできる。

ｄ 外周部加工変質層厚み
Ｗ ウエハー
Ｍ 加工変質層
Ｅ 外周部
Ｓ 側面
Ｔ テープ砥石
Ｇ ゴム砥石
Ｈ ゴム砥石
Ｕ 反り（周辺部に対する中心高さ）
Ｙ 基板作製プロセス歩留まり
Ｃ クラック発生率
ｐ チッピング発生率
ｍ 外周部金属量
Ｏ 外周部酸素量
Ｑ デバイス面内歩留まり
Ｄ ウエハー直径

Claims (7)

1. 外周部に結晶構造が歪んだ層である加工変質層が残存し、残存する加工変質層の厚みが０．５μｍ〜１０μｍであり、表面が鏡面であることを特徴とする窒化物半導体ウエハー。
2. 外周部の面粗度がＲａ０．０７μｍ〜Ｒａ３μｍであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体ウエハー。
3. 外周部の酸素量が３ａｔ％〜２０ａｔ％であることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の窒化物半導体ウエハー。
4. 外周部の金属量が０．１ａｔ％〜５％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窒化物半導体ウエハー。
5. 外周部にゴム砥石によって形成された面取り部を有し、外周部の面取り部に結晶構造が歪んだ層である加工変質層が残存し、残存する加工変質層の厚みが１μｍ〜３μｍであり、表面が鏡面であることを特徴とする窒化物半導体ウエハー。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体ウエハーの上に窒化物半導体薄膜をエピタキシャル成長させ、電極を形成し、チップ分離して作製することを特徴とする窒化物半導体デバイスの製造方法。
7. 請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体ウエハーの上にエピタキシャル成長させた窒化物半導体薄膜と、電極を備えることを特徴とする窒化物半導体デバイス。

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