JP2011077508A - 窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工歪がない窒化物半導体基板を、反り量を制御しながら再現性よく高効率で製造する方法を提供する。
【解決手段】互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＢ面を湾曲させ、湾曲したままの状態でＢ面を平坦化し、その後にＡ面側から荷重をかけてプレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化し、基板を取り外す。
【選択図】図１
【解決手段】互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＢ面を湾曲させ、湾曲したままの状態でＢ面を平坦化し、その後にＡ面側から荷重をかけてプレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化し、基板を取り外す。
【選択図】図１
Description
本発明は、青色発光素子の基板等として使用される窒化物半導体基板の製造方法に関する。特に、反り量を調整することが可能な窒化物半導体基板の加工方法に関する。
窒化ガリウム（ＧａＮ）をはじめとする窒化物半導体結晶は、発光ダイオード及びレーザーダイオード等の発光デバイスやＨＥＭＴ及びＨＢＴ等の高周波及び高出力の電子デバイスに適用される物質として有用である。このため、結晶性が良くて表面が平坦な窒化物半導体基板を、なるべく個体差を小さくしながら再現性良く製造することが必要とされている。
窒化物半導体結晶は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシ法（ＭＢＥ法）あるいはハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）といったエピタキシャル成長の手法により、基板上に育成される。一般に、平坦なＧａＮ単結晶基板のＧａ面上にエピタキシャル層を成長させた場合、形成されるエピタキシャル構造によっては、基板のエピタキシャル層側の面（Ｇａ面）が凹形状に大きく反ってしまうことがある。デバイスはフォトリソグラフィによって製作するため、エピタキシャル成長後の基板は反りが少ないことが望まれる。また、エピタキシャル成長後の工程のハンドリングのしやすさという点でも、基板の反りが少ないことが望まれる。さらに、窒化物半導体をエピタキシャル成長させるための基板として用いる場合には、Ｇａ面が凹になった基板だと基板裏面とサセプタが点接触となる等して不安定になるうえ、基板裏面とサセプタとの空隙に原料ガスが回りこむ等の不都合も生じるため、基板はできるだけ平坦であることが望まれる。このため、基板の反り量をできるだけ小さくなるように調整することが必要とされている。
一方、窒化物半導体基板は、敢えて反りがある状態で使用することが望まれる場合もある。上記のように、平坦なＧａＮ単結晶基板のＧａ面上にエピタキシャル層を成長させた場合、基板のエピタキシャル層側の面（Ｇａ面）が凹形状に反ってしまうことがある。そこで、あらかじめエピタキシャル層側の面が凸形状に反っている基板を用意して、その上にエピタキシャル層を成長させれば、成長後に平坦な結晶が得られる。このとき用いる基板の反り量は、目的とする厚みにエピタキシャル成長させたときに平坦になるように制御する必要がある。このため、窒化物半導体基板の反り量を所望の範囲に調整することは、窒化物半導体の利用価値を高めるために極めて重要である。
そこで、窒化物半導体基板の反り量を調整する技術がこれまでに幾つか提案されている。
一般に、窒化物半導体基板の表面を研削して加工変質層を形成すると、研削表面が周縁方向に広がるために基板に反りが生じる。すなわち、平坦な面を研削して加工変質層を形成すると、研削面が凸形状となるように基板に反りが生じる。この原理を利用して、窒化物半導体基板の凹形状に反った面を研削して加工変質層を与えることにより、凹形状を緩和して平坦な形状に近づけることが提案されている。また、窒化物半導体基板の凹形状に反った面を研削していったん凸形状にし、エッチングして加工変質層の一部を除去することにより平坦な形状に近づけることも提案されている。さらに、このような研削とエッチングを両面で行うことにより、一段と平坦な形状に近づけやすくすることも提案されている（特許文献１参照）。
一般に、窒化物半導体基板の表面を研削して加工変質層を形成すると、研削表面が周縁方向に広がるために基板に反りが生じる。すなわち、平坦な面を研削して加工変質層を形成すると、研削面が凸形状となるように基板に反りが生じる。この原理を利用して、窒化物半導体基板の凹形状に反った面を研削して加工変質層を与えることにより、凹形状を緩和して平坦な形状に近づけることが提案されている。また、窒化物半導体基板の凹形状に反った面を研削していったん凸形状にし、エッチングして加工変質層の一部を除去することにより平坦な形状に近づけることも提案されている。さらに、このような研削とエッチングを両面で行うことにより、一段と平坦な形状に近づけやすくすることも提案されている（特許文献１参照）。
一方、これとは異なり、基板に荷重をかけて研削した後に荷重を解放することにより、復元しようとする内部応力を利用して反りを調整する技術も提案されている。具体的には、ＧａＮ単結晶基板のＧａ面に予め加工歪を与えて凸形状にした後、平坦なプレートにＧａ面が接触するように無荷重で貼付けた状態で基板のＮ面を加工歪フリーの平坦に加工し、次いでプレートから基板を取り外し、取り外した基板をプレートにＮ面が接触するように荷重をかけて貼付けた状態でＧａ面を加工歪フリーの平坦に加工し、その後に荷重を解放してプレートから基板を取り外して仕上げる加工方法が提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、提案されている従来の反り量調整技術には、解決すべき課題が存在する。
特許文献１に記載される方法では、製造される窒化物半導体基板の表面に加工歪が残留するため、これがデバイスを作製する際の障害になることがある。また、加工歪が残留したまま窒化物半導体基板をその後のプロセスに使用すると、温度変化や圧力変化などの影響を受けて基板にクラックが生じることもある。さらに、窒化物半導体基板の加工歪を完全に除去してしまうと、反り量が変化してしまう。このため、窒化物半導体基板の用途に制約が多く、利用価値を高めることができないという問題がある。
特許文献１に記載される方法では、製造される窒化物半導体基板の表面に加工歪が残留するため、これがデバイスを作製する際の障害になることがある。また、加工歪が残留したまま窒化物半導体基板をその後のプロセスに使用すると、温度変化や圧力変化などの影響を受けて基板にクラックが生じることもある。さらに、窒化物半導体基板の加工歪を完全に除去してしまうと、反り量が変化してしまう。このため、窒化物半導体基板の用途に制約が多く、利用価値を高めることができないという問題がある。
また、特許文献２に記載される方法は、平坦化の過程で研削する窒化物半導体結晶の量が多くなりがちで、無駄が多い。また、製造される窒化物半導体基板の径が小さくなってしまい、大きな径の基板を製造しにくい。さらに、製造される基板の個体差が大きいため、均質な基板を大量に製造するには不向きである。このため、この方法は工業生産するデバイス製造用には適していない方法であり、用途は限られている。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、基板の反り量を制御した窒化物半導体基板を加工歪を残留させずに再現性よく製造する方法を提供すること、特に、限られたサイズの結晶から効率よく大きな径の窒化物半導体基板を製造する方法を提供することを目的として鋭意検討を行った。
その結果、互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＢ面を凸状に湾曲させ、湾曲したままの状態でＢ面を平坦化し、その後、平坦なプレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化して基板を取り外すことにより、上記課題を解決できることを見出して、以下の本発明を提供するに至った。
［１］ 下記（ａ）〜（ｄ）の工程を順に含み、かつ、下記Ｂ面平坦化工程後にＢ面の歪を除去するＢ面歪除去工程と、下記Ａ面平坦化工程後にＡ面の歪を除去するＡ面歪除去工程を含むことを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
（ａ）互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶をＢ面が凸形状になるように湾曲させる湾曲工程
（ｂ）湾曲したままの状態でＢ面を平坦化するＢ面平坦化工程
（ｃ）プレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化するＡ面平坦化工程
（ｄ）Ｂ面をプレートから剥離するＢ面剥離工程
（ａ）互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶をＢ面が凸形状になるように湾曲させる湾曲工程
（ｂ）湾曲したままの状態でＢ面を平坦化するＢ面平坦化工程
（ｃ）プレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化するＡ面平坦化工程
（ｄ）Ｂ面をプレートから剥離するＢ面剥離工程
［２］ 前記湾曲工程において、Ｂ面に歪を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする［１］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［３］ 前記湾曲工程において、湾曲プレート上にＡ面を接面固定してＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする［１］または［２］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［４］ 前記湾曲工程において、Ａ面側にＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする［１］または［２］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［５］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［６］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［７］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［８］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［９］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１０］Ｂ面平坦化工程を、湾曲したままの状態でＡ面側をプレート面に接触固定させた状態で行い、かつ、Ａ面をプレートから剥離するＡ面剥離工程をＡ面平坦化工程実施前に行うことを特徴とする［１］〜［９］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１１］ Ａ面剥離工程の前にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする［１０］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１２］ Ａ面剥離工程の後にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする［１０］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１３］ 窒化物半導体が窒化ガリウムであることを特徴とする［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１４］ ［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の製造方法により製造される窒化物半導体基板。
［３］ 前記湾曲工程において、湾曲プレート上にＡ面を接面固定してＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする［１］または［２］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［４］ 前記湾曲工程において、Ａ面側にＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする［１］または［２］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［５］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［６］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［７］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［８］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［９］ 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１０］Ｂ面平坦化工程を、湾曲したままの状態でＡ面側をプレート面に接触固定させた状態で行い、かつ、Ａ面をプレートから剥離するＡ面剥離工程をＡ面平坦化工程実施前に行うことを特徴とする［１］〜［９］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１１］ Ａ面剥離工程の前にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする［１０］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１２］ Ａ面剥離工程の後にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする［１０］に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１３］ 窒化物半導体が窒化ガリウムであることを特徴とする［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
［１４］ ［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の製造方法により製造される窒化物半導体基板。
本発明の製造方法によれば、加工歪がない窒化物半導体基板を、反り量を制御しながら再現性よく高効率で製造することができる。特に、限られたサイズの結晶から効率よく大きな径の窒化物半導体基板を、個体差が小さい状態で製造することができる。
以下、本発明の窒化物半導体基板の製造方法について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例であり、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また第１３族金属は、周期表第１３族金属を意味する。さらに接面固定は、窒化物半導体結晶の表面全体がプレート表面に沿って接した状態で固定されることを意味する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また第１３族金属は、周期表第１３族金属を意味する。さらに接面固定は、窒化物半導体結晶の表面全体がプレート表面に沿って接した状態で固定されることを意味する。
［出発物と製造物］
本発明の製造方法は、結晶から窒化物半導体基板を製造する方法である。
本発明の製造方法における出発物である結晶は、窒化物半導体結晶を意味する。好ましくは第１３族金属窒化物結晶であり、より好ましくはＧａxＡｌyＩｎ1-x-yＮ（式中０＜ｘ≦１）で表される結晶である。
本発明の製造方法は、結晶から窒化物半導体基板を製造する方法である。
本発明の製造方法における出発物である結晶は、窒化物半導体結晶を意味する。好ましくは第１３族金属窒化物結晶であり、より好ましくはＧａxＡｌyＩｎ1-x-yＮ（式中０＜ｘ≦１）で表される結晶である。
本発明の製造方法では、窒化物半導体結晶の互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面に処理を行いながら、最終的に窒化物半導体基板を製造する。本発明では、出発物である窒化物半導体結晶のＡ面とＢ面を、特にＡ２面、Ｂ２面という。窒化物半導体結晶のＡ２面は、ウルツ鉱型構造における｛０００１｝面（Ｃ面）、｛１１−２０｝面（Ａ面）、｛１−１０２｝面（Ｒ面）、｛１０−１０｝面（Ｍ面）および｛２０−２１｝面（Ｓ面）のいずれかに平行であってもよいし、何れかの面とのなす角であるオフ角があってもよい。一方、本発明の製造方法を行うことにより製造される窒化物半導体基板のＡ面とＢ面を、特にＡ１面、Ｂ１面という。Ａ１面、Ｂ１面は、例えば図１（１ａ）に示すように、出発物である窒化物半導体結晶内に含まれており、本発明を実施することにより表面に現れる面である。半導体デバイスを形成するためにエピタキシャル層を形成する面はＡ１面であってもよいし、Ｂ１面であってもよい。Ａ１とＢ１は同じ曲率を持つ面である。
本発明の製造方法による製造物である窒化物半導体基板は、特に、半導体デバイスを形成するためにエピタキシャル層を形成しうる面を有する結晶である。本発明の製造方法では、アズグロウン結晶からスライス・研削・研磨・化学機械的研磨などの加工を実施して基板を得るが、本発明において加工途中の結晶は基板とは言わず結晶と呼ぶこととする。
以下において、本発明の製造方法の必須工程である湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面歪除去工程について順に説明する。
以下において、本発明の製造方法の必須工程である湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面歪除去工程について順に説明する。
［湾曲工程］
湾曲工程は、Ｂ面が凸形状になるように湾曲させることができればその湾曲の形成方法は特に限定されず、例えば歪を利用した方法、湾曲プレートを利用した方法、圧縮力を利用した方法などが挙げられる。
歪を利用した湾曲工程は、互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＢ面に歪を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させる工程である。
Ｂ面に加える歪と歪の形成方法は、Ｂ面が凸形状になって結晶全体が湾曲するものであればその種類は特に制限されない。歪の形成方法として、研削、研磨、スライスなどを挙げることができる。具体的には、ビトリファイド砥石、ダイヤモンド遊離砥粒、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤを用いて処理する方法などを例示することができる。
湾曲工程は、Ｂ面が凸形状になるように湾曲させることができればその湾曲の形成方法は特に限定されず、例えば歪を利用した方法、湾曲プレートを利用した方法、圧縮力を利用した方法などが挙げられる。
歪を利用した湾曲工程は、互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＢ面に歪を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させる工程である。
Ｂ面に加える歪と歪の形成方法は、Ｂ面が凸形状になって結晶全体が湾曲するものであればその種類は特に制限されない。歪の形成方法として、研削、研磨、スライスなどを挙げることができる。具体的には、ビトリファイド砥石、ダイヤモンド遊離砥粒、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤを用いて処理する方法などを例示することができる。
Ｂ面に歪を形成する際には、Ａ面側をプレートに接するように貼り付けて行うことが好ましい。歪は、Ｂ面のみに形成してもよいし、Ｂ面とＡ面の両方に形成してもよい。Ａ面に歪を形成する際には、Ｂ面側をプレートに接するように貼り付けて行うことが好ましい。また、両面に歪を形成する場合は、それぞれの面の歪の形成手段や形成方法は同一であっても異なっていてもよい。なお、本発明の方法においてプレートとは、研削・研磨・スライス時に装置に取付けるために結晶を貼り付けるプレートを意味する。歪を形成する際に結晶を貼り付けるプレート面は、研削・研磨・スライス後に均一な基板厚みを得るために平坦なものが好ましい。また、プレートへの貼り付けや固定は、ワックス等を介して行ってもよいし、両面接着性のフィルムを介して行ってもよい。
本発明の方法において、歪とは研削・研磨で砥粒が結晶表面を削り取ったり、スライスしたりした後に生じるマイクロクラックあるいは転位により生じるものであり、その結果結晶表面に生じる張力を「歪力」と呼ぶこととし、ここでは結晶内部に生じる「内部応力」とは区別することとする。マイクロクラックあるいは転位は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）やカソードルミネッセンス（ＣＬ）法で確認することができる。歪は基板の反り量に影響を与え、研削・研磨時の砥粒の大きさや研削速度、基板に加わる圧力等により変化する。歪力すなわち結晶表面に生じる張力の大きさは結晶の反り量・縦弾性係数・基板形状から推察できるが、面αと面βをもつ基板の表裏の歪力の大小を比較する場合は、反り量の方向から容易に推察でき、面αが凸になるように反っている場合は面αの歪力は面βの歪力よりも大きいと表現する。
湾曲プレートを利用した湾曲工程は、互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＡ面を湾曲プレート上に接面固定し、Ｂ面が凸形状になるように湾曲させる工程である。
湾曲プレートは１ｍ以上の曲率半径を有し、好ましくは６．２５〜６２．５ｍの曲率半径を有した凸形状のプレートである。湾曲プレートの好ましい曲率半径は、湾曲プレートに接面固定する前の窒化物半導体結晶の反り量と、目的とする窒化物半導体基板の反り量に応じて決定される。ここで、湾曲プレートとは図９に示すように、窒化物半導体結晶を支持する面が凸形状に湾曲しているプレートである。また、湾曲プレートの曲率半径は、凸形状に湾曲している面Ｓの曲率半径のことを指す。湾曲プレートの素材は加工中変形しない材料であれば種類は特に制限されない。具体的にはセラミック、アルミ合金等が挙げられる。
湾曲プレートは１ｍ以上の曲率半径を有し、好ましくは６．２５〜６２．５ｍの曲率半径を有した凸形状のプレートである。湾曲プレートの好ましい曲率半径は、湾曲プレートに接面固定する前の窒化物半導体結晶の反り量と、目的とする窒化物半導体基板の反り量に応じて決定される。ここで、湾曲プレートとは図９に示すように、窒化物半導体結晶を支持する面が凸形状に湾曲しているプレートである。また、湾曲プレートの曲率半径は、凸形状に湾曲している面Ｓの曲率半径のことを指す。湾曲プレートの素材は加工中変形しない材料であれば種類は特に制限されない。具体的にはセラミック、アルミ合金等が挙げられる。
圧縮力を利用した湾曲工程は、互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶のＡ面側にＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加え、Ｂ面が凸形状になるように湾曲させる工程である。
例えば、図１０（ａ）に示すようにＡ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域Ｒ１をＡ面の中心４１を通る結晶の中心軸方向へ押圧したり、Ａ面を覆う領域Ｒ２にＡ面の中心４１に向かう応力をかけたりすることにより、Ａ面の周縁４２からＡ面の中心４１に向かう圧縮力を加えることができる。その具体的な態様は特に制限されないが、Ａ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域Ｒ１に塗布したワックスあるいはＡ面を覆う領域Ｒ２に塗布したワックスを冷却して硬化する際のワックスの収縮により圧縮力を加える態様などが挙げられる。
例えば、図１０（ａ）に示すようにＡ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域Ｒ１をＡ面の中心４１を通る結晶の中心軸方向へ押圧したり、Ａ面を覆う領域Ｒ２にＡ面の中心４１に向かう応力をかけたりすることにより、Ａ面の周縁４２からＡ面の中心４１に向かう圧縮力を加えることができる。その具体的な態様は特に制限されないが、Ａ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域Ｒ１に塗布したワックスあるいはＡ面を覆う領域Ｒ２に塗布したワックスを冷却して硬化する際のワックスの収縮により圧縮力を加える態様などが挙げられる。
湾曲工程においていずれの方法を採用した場合であっても、本発明の湾曲工程によって図１（１ｂ）に示すようにＢ面が凸形状になるように湾曲し、Ｂ１面とＡ１面が平面ないしは略平面となる。したがって、湾曲工程後の反り量が、最終的に製造される窒化物半導体基板の反り量に大きな影響を与える。他の製造条件を一定にした場合は、湾曲工程後の反り量を制御することにより、最終的に製造される窒化物半導体基板の反り量を制御することができる。このため、あらかじめ両者の関係を明らかにしておけば、目的とする反り量を有する窒化物半導体基板を製造するために必要な反り量を有する結晶が得られるように、湾曲工程を制御すればよい。例えば、本発明の必須工程である湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程を行った後の結晶の反り量と、当該結晶に対してさらにＡ面歪除去工程およびＢ面歪除去工程を実施した後の反り量の関係をあらかじめグラフ化しておき（例えば図１１）、その相関に基づいて湾曲工程後に実現すべき結晶の反り量を設定することができる。そして、設定した反り量が湾曲工程後に得られるようにするためには、例えば以下のような手段を採用することができる。
例えば、歪を利用した湾曲工程を実施する場合、結晶の反り量と厚みとの間に相関があるため、結晶の厚みを制御することにより特定の反り量を実現することができる。結晶の反り量と厚みの相関は、例えば図１２のようなグラフで表すことができる。したがって、あらかじめこのような相関関係を把握しておけば、任意の結晶の反り量を実現することが可能である。
また、湾曲プレートを利用した湾曲工程を実施する場合、特定の結晶の反り量が得られるような曲率半径を有する湾曲プレートを用意して使用すればよい。特定の結晶の反り量が得られるような曲率半径は、数学的に求めることができるため、任意の結晶の反り量を実現することが可能である。例えば、湾曲プレートに接面固定する前の結晶の反り量（ｈ１）を測定しておき、湾曲プレートに接面固定後に実現したい結晶の反り量（ｈ２）との差の絶対値（Δｈ＝｜ｈ１−ｈ２｜）を下記の式（１）に代入することにより得られる曲率半径を、湾曲プレートの曲率半径とすることができる。
湾曲プレートの曲率半径＝（Δｈ／２）＋（３１２．５／Δｈ） （単位：ｍｍ） ・・・（１）
たとえば、ｈ１が−０．０１ｍｍ、ｈ２が０．０２ｍｍである場合には、Δｈは０．０３ｍｍとなり、使用する湾曲プレートとして最適な曲率半径は１０４１７ｍｍとなる。なお、ここでの反り量は、Ａ面が凸の場合を＋とし、Ａ面が凹の場合を−として表記したものである。
湾曲プレートの曲率半径＝（Δｈ／２）＋（３１２．５／Δｈ） （単位：ｍｍ） ・・・（１）
たとえば、ｈ１が−０．０１ｍｍ、ｈ２が０．０２ｍｍである場合には、Δｈは０．０３ｍｍとなり、使用する湾曲プレートとして最適な曲率半径は１０４１７ｍｍとなる。なお、ここでの反り量は、Ａ面が凸の場合を＋とし、Ａ面が凹の場合を−として表記したものである。
また、圧縮力を利用した湾曲工程を実施する場合、特定の結晶の反り量となるように圧縮力の大きさを制御すればよい。したがって、あらかじめ結晶の反り量と圧縮力の関係を把握しておけば、任意の結晶の反り量を実現することが可能である。
これらの湾曲工程を実施するための手段は、複数種を組み合わせて用いてもよい。例えば、歪を利用した湾曲工程を実施した後に湾曲プレートを利用した湾曲工程を実施したり、歪を利用した湾曲工程を実施した後に圧縮力を利用した湾曲工程を実施したりすることが可能である。このように複数種の手段を組み合わせることによって、より効率良く正確に結晶反り量を制御することが可能になる。
なお、本発明における反り量とは、図１３に示すように円盤状の面を凹面が下になるように平面上に置いたときの平面と凹面中心部の距離をいう。なお、反り量はこれ以外にも曲率で表現することも可能である。また、反り量測定時の結晶形状は円盤状に限ったものではない。
［Ｂ面平坦化工程］
Ｂ面平坦化工程は、湾曲工程にて湾曲したままの状態で結晶のＢ面を平坦な面にする工程である。湾曲したままの状態とは、例えば、湾曲工程で得られた結晶の湾曲形状（反り量）を維持したまま無荷重でプレートに固定した状態、湾曲プレートに接面固定した状態及びＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加えプレートに固定した状態を意味する。プレートに固定することは必ずしも必要とされないが、プレートに固定した方が平坦化を効率よく安定に進めることができる。固定はＡ面側をプレートに接触させて行うことが好ましく、Ｂ面平坦化工程後であってＡ面平坦化工程前にプレートから剥離する（Ａ面剥離工程）。なお、Ａ面剥離工程と後述するＢ面歪除去工程の前後は問わない。
Ｂ面平坦化工程は、湾曲工程にて湾曲したままの状態で結晶のＢ面を平坦な面にする工程である。湾曲したままの状態とは、例えば、湾曲工程で得られた結晶の湾曲形状（反り量）を維持したまま無荷重でプレートに固定した状態、湾曲プレートに接面固定した状態及びＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加えプレートに固定した状態を意味する。プレートに固定することは必ずしも必要とされないが、プレートに固定した方が平坦化を効率よく安定に進めることができる。固定はＡ面側をプレートに接触させて行うことが好ましく、Ｂ面平坦化工程後であってＡ面平坦化工程前にプレートから剥離する（Ａ面剥離工程）。なお、Ａ面剥離工程と後述するＢ面歪除去工程の前後は問わない。
平坦化は、結晶のＢ面を研削・機械研磨、あるいは化学的機械的研磨することにより行うことができる。例えば、ビトリファイド砥石を用いる方法などを例示することができる。
Ｂ面平坦化工程を行うことにより、図１（１ｂ）と（１ｃ）に示すように、凸形状をしている領域１１が除去され、Ｂ１面が形成される。
Ｂ面平坦化工程を行うことにより、図１（１ｂ）と（１ｃ）に示すように、凸形状をしている領域１１が除去され、Ｂ１面が形成される。
［Ａ面平坦化工程］
Ａ面平坦化工程は、プレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化する工程である。ここで用いられるプレートは平坦なプレートであることが好ましく、Ａ面側から荷重をかけてプレート上にＢ面を接面固定することが好ましい。ここでは、歪を利用した湾曲工程を用いた場合に行うＢ面平坦化工程とは異なり、結晶に荷重をかけたり、張力をかけたりして平坦なプレート上にＢ面を接面するように強制的に変形する。ここでいうＢ面とは、すでに形成されているＢ１面のことである。Ｂ１面がプレートに接面することにより、Ｂ１面とＡ１面が平行になる。このため、プレートと平行に結晶を研削・研磨することにより、容易にＢ１面と平行なＡ１面を形成することができる。Ａ面平坦化工程を実施することによって、Ａ１面とＡ２面の間の領域１３が除去される（図１（１ｄ）および（１ｅ）参照）。
Ａ面平坦化工程は、プレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化する工程である。ここで用いられるプレートは平坦なプレートであることが好ましく、Ａ面側から荷重をかけてプレート上にＢ面を接面固定することが好ましい。ここでは、歪を利用した湾曲工程を用いた場合に行うＢ面平坦化工程とは異なり、結晶に荷重をかけたり、張力をかけたりして平坦なプレート上にＢ面を接面するように強制的に変形する。ここでいうＢ面とは、すでに形成されているＢ１面のことである。Ｂ１面がプレートに接面することにより、Ｂ１面とＡ１面が平行になる。このため、プレートと平行に結晶を研削・研磨することにより、容易にＢ１面と平行なＡ１面を形成することができる。Ａ面平坦化工程を実施することによって、Ａ１面とＡ２面の間の領域１３が除去される（図１（１ｄ）および（１ｅ）参照）。
［Ｂ面剥離工程］
Ｂ面剥離工程は、プレートに接面固定しているＢ面をプレートから剥離する工程である。本発明の製造方法では、Ａ面側から荷重をかけたりしてプレート上にＢ面を接面固定しているため、プレートからＢ面を剥離すると、プレートによる荷重から解放される。このため、Ｂ面に歪が無い状態で剥離すると、結晶の内部応力の緩和によりＢ面が凹状態に向かう。
一方、プレート上にＢ面を接面固定している間に、Ａ面平坦化工程（図１ｅ）や場合によっては下記のＡ面歪除去工程（図１ｆ）が実施されることがある。Ａ面から歪が除去されるとＡ面は凸状態に向かう歪力が無くなる。この状態でＢ面剥離工程を実施すると、Ａ面・Ｂ面の両方に歪力が存在しないため、結晶内部応力が緩和する方向に結晶形状が変化し、Ｂ面が凹状態に湾曲することになる。
また、例えば図４ｄに示すようにＡ面・Ｂ面共に歪が有る状態でＢ面剥離工程を実施すると、Ａ面が凸状態に向かうＡ面歪力と、Ｂ面が凸状態に向かうＢ面歪力、および結晶内部応力のバランスで何れかの方向に湾曲することになる。
したがって、Ｂ面を接面工程する際に加える荷重の大きさや湾曲工程における湾曲量が、Ｂ面剥離工程においていずれの方向にどの程度湾曲するかを左右することになる。
Ｂ面剥離工程は、プレートに接面固定しているＢ面をプレートから剥離する工程である。本発明の製造方法では、Ａ面側から荷重をかけたりしてプレート上にＢ面を接面固定しているため、プレートからＢ面を剥離すると、プレートによる荷重から解放される。このため、Ｂ面に歪が無い状態で剥離すると、結晶の内部応力の緩和によりＢ面が凹状態に向かう。
一方、プレート上にＢ面を接面固定している間に、Ａ面平坦化工程（図１ｅ）や場合によっては下記のＡ面歪除去工程（図１ｆ）が実施されることがある。Ａ面から歪が除去されるとＡ面は凸状態に向かう歪力が無くなる。この状態でＢ面剥離工程を実施すると、Ａ面・Ｂ面の両方に歪力が存在しないため、結晶内部応力が緩和する方向に結晶形状が変化し、Ｂ面が凹状態に湾曲することになる。
また、例えば図４ｄに示すようにＡ面・Ｂ面共に歪が有る状態でＢ面剥離工程を実施すると、Ａ面が凸状態に向かうＡ面歪力と、Ｂ面が凸状態に向かうＢ面歪力、および結晶内部応力のバランスで何れかの方向に湾曲することになる。
したがって、Ｂ面を接面工程する際に加える荷重の大きさや湾曲工程における湾曲量が、Ｂ面剥離工程においていずれの方向にどの程度湾曲するかを左右することになる。
［Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程］
Ａ面歪除去工程とは、Ａ面平坦化工程後にＡ面表面に残存している加工歪を除去する工程である。また、Ｂ面歪除去工程とは、Ｂ面平坦化工程後にＢ面表面に残存している加工歪を除去する工程である。Ａ面とＢ面の歪除去工程は、それぞれ機械研磨、化学的機械的研磨、あるはエッチングにより行うことができる。これらの工程を実施することによって、最終的に加工歪がない窒化物半導体基板を得ることができる。
Ａ面歪除去工程とは、Ａ面平坦化工程後にＡ面表面に残存している加工歪を除去する工程である。また、Ｂ面歪除去工程とは、Ｂ面平坦化工程後にＢ面表面に残存している加工歪を除去する工程である。Ａ面とＢ面の歪除去工程は、それぞれ機械研磨、化学的機械的研磨、あるはエッチングにより行うことができる。これらの工程を実施することによって、最終的に加工歪がない窒化物半導体基板を得ることができる。
Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程は、それぞれＡ面平坦化工程後とＢ面平坦化工程後であれば本発明の製造方法のいずれの段階で行ってもよい。したがって、プレートから剥離する前に行っても後に行っても構わない。好ましいのは、Ａ面平坦化工程後に続けてＡ面歪除去工程を行い、Ｂ面歪除去工程後に続けてＢ面歪除去工程を行う態様である。これらの場合には、同じ面を効率よく一気に処理できるというメリットがある。また、Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程を互いに続けて行うことも好ましい。Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程は、ほぼ同様にして行うことができるため、続けて行うことにより効率を上げることができる。
［その他の工程］
本発明の製造方法には、上記以外の工程が含まれていてもよい。例えば、湾曲工程を行う前に窒化物半導体結晶を洗浄する工程や研磨する工程が含まれていてもよい。また、窒化物半導体結晶を所望の形状に整える工程が含まれていてもよい。その他に、裏面を粗化する工程が含まれていてもよい。
本発明の製造方法には、上記以外の工程が含まれていてもよい。例えば、湾曲工程を行う前に窒化物半導体結晶を洗浄する工程や研磨する工程が含まれていてもよい。また、窒化物半導体結晶を所望の形状に整える工程が含まれていてもよい。その他に、裏面を粗化する工程が含まれていてもよい。
［工程の実施順序］
本発明の製造方法では、湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程をこの順に行う。また、Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程を、それぞれＡ面平坦化工程後とＢ面平坦化工程後のいずれかの段階で行う。このような本発明の製造方法の具体的な工程順序として、以下の６つの態様を挙げることができる。これらの態様は、順に後述する実施例１〜６と図１〜６に対応している。
本発明の製造方法では、湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程をこの順に行う。また、Ａ面歪除去工程とＢ面歪除去工程を、それぞれＡ面平坦化工程後とＢ面平坦化工程後のいずれかの段階で行う。このような本発明の製造方法の具体的な工程順序として、以下の６つの態様を挙げることができる。これらの態様は、順に後述する実施例１〜６と図１〜６に対応している。
＜第１態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面平坦化工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面剥離工程
＜第２態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 →Ａ面歪除去工程
＜第３態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程
＜第４態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面歪除去工程
＜第５態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面歪除去工程
＜第６態様の製造方法＞
歪と湾曲プレートを利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面歪除去工程
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面平坦化工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面剥離工程
＜第２態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 →Ａ面歪除去工程
＜第３態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程
＜第４態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ａ面歪除去工程 → Ｂ面歪除去工程
＜第５態様の製造方法＞
歪を利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面歪除去工程
＜第６態様の製造方法＞
歪と湾曲プレートを利用した湾曲工程 → Ｂ面平坦化工程→ Ａ面平坦化工程 → Ｂ面剥離工程 → Ｂ面歪除去工程 → Ａ面歪除去工程
上記の６つの態様のうち、第１および第２の態様にはＢ面の歪除去を化学的機械研磨で行う場合、プレートから剥離しないで効率よく一気に実施できるという利点がある。また、第１および第３の態様にはＡ面の歪除去を化学的機械研磨で行う場合、プレートから剥離しないで効率よく一気に実施できるという利点がある。
［反り量の制御］
本発明の製造方法によって、反り量を制御することが可能である。あらかじめ本発明の特定の製造条件と反り量との関係を調べておけば、当該製造条件を調整することにより容易に窒化物半導体基板の反り量を制御することができる。そのような製造条件は特に制限されるものではないが、Ａ面をアズグロウン結晶面あるいはエッチングまたは化学機械的研磨により歪がない面としたときに、Ｂ面を＃４００〜＃２０００のダイヤモンド砥石で研削する条件などが挙げられる。
本発明の製造方法によって、反り量を制御することが可能である。あらかじめ本発明の特定の製造条件と反り量との関係を調べておけば、当該製造条件を調整することにより容易に窒化物半導体基板の反り量を制御することができる。そのような製造条件は特に制限されるものではないが、Ａ面をアズグロウン結晶面あるいはエッチングまたは化学機械的研磨により歪がない面としたときに、Ｂ面を＃４００〜＃２０００のダイヤモンド砥石で研削する条件などが挙げられる。
以下に実施例、比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例を示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
実施例１〜６と比較例１、２の製造工程は、図１〜６と図７、８にそれぞれ示されている。図１および図７における「Ｂ２面」はＧａ面とし、「Ａ２面」はＮ面として加工を実施した。また、図２〜図６、図８における「Ｂ２面」はＮ面とし、「Ａ２面」はＧａ面として加工を実施した。各実施例と比較例では、最終的にＢ１面とＡ１面を有する窒化物半導体基板を製造した。
なお、実施例および比較例で用いたセラミックスプレートは、平板状のプレートである。
実施例１〜６と比較例１、２の製造工程は、図１〜６と図７、８にそれぞれ示されている。図１および図７における「Ｂ２面」はＧａ面とし、「Ａ２面」はＮ面として加工を実施した。また、図２〜図６、図８における「Ｂ２面」はＮ面とし、「Ａ２面」はＧａ面として加工を実施した。各実施例と比較例では、最終的にＢ１面とＡ１面を有する窒化物半導体基板を製造した。
なお、実施例および比較例で用いたセラミックスプレートは、平板状のプレートである。
［実施例１］
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凹形状に反った基板を得ることを目的として実施した。
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凹形状に反った基板を得ることを目的として実施した。
（１）準備工程
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工した。ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の前面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。Ｎ面側の加工歪を除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に結晶を浸し、エッチングを行った。以上の準備工程を行うことにより、図１に示す結晶１ａおよび、図７に示す結晶７ａを得た。
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工した。ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の前面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。Ｎ面側の加工歪を除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に結晶を浸し、エッチングを行った。以上の準備工程を行うことにより、図１に示す結晶１ａおよび、図７に示す結晶７ａを得た。
（２）湾曲工程
ワックスを用い、準備工程で得たＧａＮ結晶のＮ面側がセラミックスプレートと接するように貼り付けた。ビトリファイド砥石（＃６００）を用いて、Ｇａ面側を厚みが８５０μｍになるまで加工した。ここでは、事前に結晶厚みと反りの関係を図１２のように調査しておき、５０μｍ反らせるには８５０μｍの結晶厚みまで加工すればよいことを把握しておいた。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。取り外した後の結晶はＧａ面が凸形状になるように反っており、反り量は５１μｍであった。以上の湾曲工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｂを得た。
ワックスを用い、準備工程で得たＧａＮ結晶のＮ面側がセラミックスプレートと接するように貼り付けた。ビトリファイド砥石（＃６００）を用いて、Ｇａ面側を厚みが８５０μｍになるまで加工した。ここでは、事前に結晶厚みと反りの関係を図１２のように調査しておき、５０μｍ反らせるには８５０μｍの結晶厚みまで加工すればよいことを把握しておいた。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。取り外した後の結晶はＧａ面が凸形状になるように反っており、反り量は５１μｍであった。以上の湾曲工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｂを得た。
（３）Ｇａ面平坦化工程
ワックスを用い、セラミックスプレートにＮ面側が対向するように貼り付けた。ワックスが軟化している間、結晶中心は無加重のまま結晶外周をピンセットで押さえて結晶端部がセラミックスプレートに接するようにし、冷却してワックスを軟化させるときは無加重で貼り付けた。冷却後、反り量を保ったまま貼り付けられていることを、厚み計で確認した。反り量は、基板中心のセラミックスプレートからの基板高さと、結晶外周の基板高さの差から求め、５０μｍであった。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工した。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｃを得た。
ワックスを用い、セラミックスプレートにＮ面側が対向するように貼り付けた。ワックスが軟化している間、結晶中心は無加重のまま結晶外周をピンセットで押さえて結晶端部がセラミックスプレートに接するようにし、冷却してワックスを軟化させるときは無加重で貼り付けた。冷却後、反り量を保ったまま貼り付けられていることを、厚み計で確認した。反り量は、基板中心のセラミックスプレートからの基板高さと、結晶外周の基板高さの差から求め、５０μｍであった。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工した。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｃを得た。
（４）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶をセラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｄを得た。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶をセラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｄを得た。
（５）Ｎ面平坦化工程
Ｇａ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した。以上のＮ面平坦化工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｅを得た。
Ｇａ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した。以上のＮ面平坦化工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｅを得た。
（６）Ｎ面歪除去工程
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行った。ワックスを用い、セラミックスプレートにＧａ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付けた。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去した。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｆを得た。
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行った。ワックスを用い、セラミックスプレートにＧａ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付けた。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去した。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図１に示す結晶１ｆを得た。
（７）Ｇａ面剥離工程
基板をセラミックスプレートから取り外し、アルコールで洗浄した。以上のＧａ面剥離工程を行うことにより、図１に示す窒化物半導体基板３１を得た。
製造された窒化物半導体基板３１は、径が４９．８〜５０．０ｍｍ程度で大きく、Ｇａ面が凹形状になっており、反り量は６４μｍであった。個体差はほとんどなかった。
基板をセラミックスプレートから取り外し、アルコールで洗浄した。以上のＧａ面剥離工程を行うことにより、図１に示す窒化物半導体基板３１を得た。
製造された窒化物半導体基板３１は、径が４９．８〜５０．０ｍｍ程度で大きく、Ｇａ面が凹形状になっており、反り量は６４μｍであった。個体差はほとんどなかった。
［実施例２］
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
（１）準備工程
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工する。ワックスを用い、結晶をＮ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付ける。その後、ビトリファイド砥石を用いてＧａ面側の前面が平坦になるまで加工する。その後、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去する。
以上の準備工程を行うことにより、図２〜５に示す結晶２ａ〜５ａを得る。
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工する。ワックスを用い、結晶をＮ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付ける。その後、ビトリファイド砥石を用いてＧａ面側の前面が平坦になるまで加工する。その後、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去する。
以上の準備工程を行うことにより、図２〜５に示す結晶２ａ〜５ａを得る。
（２）湾曲工程
ワックスを用い、準備工程で得たＧａＮ結晶のＧａ面側がセラミックスプレートと接するように貼り付ける。ビトリファイド砥石（＃６００）を用いて、Ｎ面側を厚みが９５０μｍになるまで加工する。ここでは、事前に結晶厚みと反りの関係を調査しておき、３０μｍ反らせるには９５０μｍの結晶厚みまで加工すればよいことを把握しておいた。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。取り外した後の結晶はＮ面が凸形状になるように反っており、反り量は３２μｍである。以上の湾曲工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｂを得る。
ワックスを用い、準備工程で得たＧａＮ結晶のＧａ面側がセラミックスプレートと接するように貼り付ける。ビトリファイド砥石（＃６００）を用いて、Ｎ面側を厚みが９５０μｍになるまで加工する。ここでは、事前に結晶厚みと反りの関係を調査しておき、３０μｍ反らせるには９５０μｍの結晶厚みまで加工すればよいことを把握しておいた。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。取り外した後の結晶はＮ面が凸形状になるように反っており、反り量は３２μｍである。以上の湾曲工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｂを得る。
（３）Ｎ面平坦化工程
ワックスを用い、セラミックスプレートにＧａ面側が対向するように貼り付ける。ワックスが軟化している間、結晶中心は無加重のまま結晶外周をピンセットで押さえて結晶端部がセラミックスプレートに接するようにし、冷却してワックスを軟化させるときは無加重で貼り付ける。冷却後、反り量を保ったまま貼り付けられていることを、厚み計で確認する。反り量は、基板中心のセラミックスプレートからの基板高さと、結晶外周の基板高さの差から求め、３１μｍである。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＮ面平坦化工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｃを得る。
ワックスを用い、セラミックスプレートにＧａ面側が対向するように貼り付ける。ワックスが軟化している間、結晶中心は無加重のまま結晶外周をピンセットで押さえて結晶端部がセラミックスプレートに接するようにし、冷却してワックスを軟化させるときは無加重で貼り付ける。冷却後、反り量を保ったまま貼り付けられていることを、厚み計で確認する。反り量は、基板中心のセラミックスプレートからの基板高さと、結晶外周の基板高さの差から求め、３１μｍである。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＮ面平坦化工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｃを得る。
（４）Ｎ面歪除去工程
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶をセラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｄを得る。
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶をセラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｄを得る。
（５）Ｇａ面平坦化工程
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付ける。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｅを得る。
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付ける。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｅを得る。
（６）Ｎ面剥離工程
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、Ｎ面が凹形状になっている結晶を得る。すなわち、以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｆを得る。
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、Ｎ面が凹形状になっている結晶を得る。すなわち、以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図２に示す結晶２ｆを得る。
（７）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、Ｎ面側を研磨用セラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付け、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶を研磨用セラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図２に示す窒化物半導体基板３２を得る。製造される窒化物半導体基板３２は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、Ｎ面側を研磨用セラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付け、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去し、結晶を研磨用セラミックスプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図２に示す窒化物半導体基板３２を得る。製造される窒化物半導体基板３２は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
［実施例３］
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例２の（１）〜（３）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例２の（１）〜（３）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
（４）Ｇａ面平坦化工程
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付ける。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｄを得る。
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付ける。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工する。以上のＧａ面平坦化工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｄを得る。
（５）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去する。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｅを得る。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施して加工歪を除去する。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｅを得る。
（６）Ｎ面剥離工程
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、Ｎ面がやや凸形状になっている結晶を得る。すなわち、以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｆを得る。
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、Ｎ面がやや凸形状になっている結晶を得る。すなわち、以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図３に示す結晶３ｆを得る。
（７）Ｎ面歪除去工程
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図３に示す窒化物半導体基板３３を得る。
製造される窒化物半導体基板３３は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図３に示す窒化物半導体基板３３を得る。
製造される窒化物半導体基板３３は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
［実施例４］
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例３の（１）〜（４）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例３の（１）〜（４）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
（５）Ｎ面剥離工程
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図４に示す結晶４ｅを得る。
基板をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去する。以上のＮ面剥離工程を行うことにより、図４に示す結晶４ｅを得る。
（６）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付ける。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外す。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図４に示す結晶４ｆを得る。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付ける。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外す。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図４に示す結晶４ｆを得る。
（７）Ｎ面歪除去工程
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図４に示す窒化物半導体基板３４を得る。
製造される窒化物半導体基板３４は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図４に示す窒化物半導体基板３４を得る。
製造される窒化物半導体基板３４は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
［実施例５］
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例４の（１）〜（５）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
本実施例は、アズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施する。
実施例４の（１）〜（５）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施する。
（６）Ｎ面歪除去工程
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図５に示す結晶５ｆを得る。
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去する。以上のＮ面歪除去工程を行うことにより、図５に示す結晶５ｆを得る。
（７）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付ける。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外す。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図５に示す窒化物半導体基板３５を得る。
製造される窒化物半導体基板３５は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付ける。ダイヤモンド遊離砥粒による研磨を実施する。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくする。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外す。以上のＧａ面歪除去工程を行うことにより、図５に示す窒化物半導体基板３５を得る。
製造される窒化物半導体基板３５は、径が大きく、Ｇａ面が凸形状になっており、個体差はほとんどない。
［実施例６］
本実施例は、湾曲プレートを用いアズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施した。
本実施例は、湾曲プレートを用いアズグロウンＧａＮ結晶を加工することによって、Ｇａ面が凸形状に反った基板を得ることを目的として実施した。
（１）準備工程
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工した（図６の結晶６ａ）。
２インチ以上で厚み２ｍｍのアズグロウン結晶の外周部をビトリファイド砥石を用いて直径５０ｍｍに加工した（図６の結晶６ａ）。
（２）湾曲工程
ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の全面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。ワックスを用い、平坦なプレートにＮ面側を接面固定し、Ｇａ面側の全面が平坦かつ厚み６００μｍになるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図６に示す結晶６ｂを得た。この結晶の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量４４μｍで凹状に反っていた。
あらかじめ作成しておいた歪除去前（図６の結晶６ｆ）の反り量と歪除去後（図６の結晶６ｈ）の反り量の関係（図１１）から、歪除去後にＧａ面が反り量２０μｍで凸状の反りを有した基板を作製するには歪除去前のＧａ面が反り量６μｍで凹状であればよいことがわかる。ここで上記の式（１）を利用すると、湾曲プレートに接面固定する前の結晶の反り量（ｈ１＝−４４μｍ）と、湾曲プレートに接面固定後に実現したい結晶の反り量（ｈ２＝−６μｍ）との差の絶対値（Δｈ＝｜ｈ１−ｈ２｜）が３８μｍであることから、曲率半径が８．２ｍの湾曲プレートに結晶６ｂを接面固定することが適切であることがわかる。
設備の都合上、本実施例では曲率半径が略８ｍの湾曲プレートを使用することとした。ワックスを用い、結晶６ｂのＧａ面側を曲率半径が略８ｍの湾曲プレートと接するように貼り付けた。計算上、Ｎ面側が凸形状で４０μｍの反り量を有する状態で固定され、図６に示す結晶６ｃを得た。
ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の全面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。ワックスを用い、平坦なプレートにＮ面側を接面固定し、Ｇａ面側の全面が平坦かつ厚み６００μｍになるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図６に示す結晶６ｂを得た。この結晶の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量４４μｍで凹状に反っていた。
あらかじめ作成しておいた歪除去前（図６の結晶６ｆ）の反り量と歪除去後（図６の結晶６ｈ）の反り量の関係（図１１）から、歪除去後にＧａ面が反り量２０μｍで凸状の反りを有した基板を作製するには歪除去前のＧａ面が反り量６μｍで凹状であればよいことがわかる。ここで上記の式（１）を利用すると、湾曲プレートに接面固定する前の結晶の反り量（ｈ１＝−４４μｍ）と、湾曲プレートに接面固定後に実現したい結晶の反り量（ｈ２＝−６μｍ）との差の絶対値（Δｈ＝｜ｈ１−ｈ２｜）が３８μｍであることから、曲率半径が８．２ｍの湾曲プレートに結晶６ｂを接面固定することが適切であることがわかる。
設備の都合上、本実施例では曲率半径が略８ｍの湾曲プレートを使用することとした。ワックスを用い、結晶６ｂのＧａ面側を曲率半径が略８ｍの湾曲プレートと接するように貼り付けた。計算上、Ｎ面側が凸形状で４０μｍの反り量を有する状態で固定され、図６に示す結晶６ｃを得た。
（３）Ｎ面平坦化工程
湾曲工程で得られた湾曲した結晶をビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した（図６結晶６ｄ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。
湾曲工程で得られた湾曲した結晶をビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した（図６結晶６ｄ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。
（４）Ｇａ面平坦化工程
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工した（図６結晶６ｅ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図６に示す結晶６ｆを得た。得られた結晶６ｆの反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量１９μｍで凹状に反っていた。
Ｎ面側がセラミックスプレートに接面するように貼付け機で全面荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｇａ面側の全面が平坦になるまで加工した（図６結晶６ｅ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図６に示す結晶６ｆを得た。得られた結晶６ｆの反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量１９μｍで凹状に反っていた。
（５）Ｎ面歪除去工程
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去することにより、図６に示す結晶６ｇを得た。
Ｎ面の研削ダメージを除去するため、ＫＯＨ水溶液（４７％、１２０℃）に基板を浸し、エッチングを行い、加工歪を除去することにより、図６に示す結晶６ｇを得た。
（６）Ｇａ面歪除去工程
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付けた。ダイヤモンド遊離砥粒によるＧａ面の研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外して、図６に示す窒化物半導体基板３６を得た。得られた窒化物半導体基板３６の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が１０μｍ凸状に反っていた。
Ｇａ面の研削ダメージを除去するため、研磨用セラミックスプレートにＮ面が対向するように貼付け機で全面荷重をかけて貼り付けた。ダイヤモンド遊離砥粒によるＧａ面の研磨を実施した。数段階に分けて研磨を実施し、徐々にダイヤモンド粒径を小さくした。最終仕上げ加工として、コロイダルシリカスラリーによるポリッシングを実施し、加工歪を除去して、基板をプレートから取り外して、図６に示す窒化物半導体基板３６を得た。得られた窒化物半導体基板３６の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が１０μｍ凸状に反っていた。
［比較例１］
本比較例において、特開２００７−２８４２８３号公報（特許文献２）に記載される技術思想に基づいて、窒化物半導体基板の製造を試みた。
実施例１の（１）〜（２）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施した。
本比較例において、特開２００７−２８４２８３号公報（特許文献２）に記載される技術思想に基づいて、窒化物半導体基板の製造を試みた。
実施例１の（１）〜（２）と同じ工程を実施し、その後、以下の工程を実施した。
（３）Ｎ面平坦化工程
ワックスを用い、Ｇａ面側がセラミックスプレートに接するように無荷重で貼り付けＮ面を平坦化しようとしたが、Ｇａ面が凸形状をしているため、プレートに対して姿勢が図７（７ｃ）に示すように安定せず、その後の加工により結晶径が小さくなることは容易に想定できたため、加工を継続することはできなかった。
ワックスを用い、Ｇａ面側がセラミックスプレートに接するように無荷重で貼り付けＮ面を平坦化しようとしたが、Ｇａ面が凸形状をしているため、プレートに対して姿勢が図７（７ｃ）に示すように安定せず、その後の加工により結晶径が小さくなることは容易に想定できたため、加工を継続することはできなかった。
［比較例２］
本比較例では、実施例６における湾曲プレートを用いずに平坦なプレートのみを用いた点を変更して、窒化物半導体基板の製造を試みた。
すなわち、実施例６の（２）湾曲工程と（３）Ｎ面平坦化工程を下記の工程に差し替えて、工程（１）および（４）〜（６）は実施例６と同じ工程を実施した。
本比較例では、実施例６における湾曲プレートを用いずに平坦なプレートのみを用いた点を変更して、窒化物半導体基板の製造を試みた。
すなわち、実施例６の（２）湾曲工程と（３）Ｎ面平坦化工程を下記の工程に差し替えて、工程（１）および（４）〜（６）は実施例６と同じ工程を実施した。
（２）湾曲工程
ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の全面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。ワックスを用い、平坦なプレートにＮ面側を接面固定し、Ｇａ面側の全面が平坦かつ厚み６００μｍになるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図８に示す結晶８ｂを得た。得られた結晶の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量３０μｍで凹状に反っていた。
ワックスを用い、結晶をＧａ面側がセラミックスプレートと接触するように貼付けた。その後、ビトリファイド砥石を用いてＮ面側の全面が平坦になるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。ワックスを用い、平坦なプレートにＮ面側を接面固定し、Ｇａ面側の全面が平坦かつ厚み６００μｍになるまで加工した。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去することにより、図８に示す結晶８ｂを得た。得られた結晶の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量３０μｍで凹状に反っていた。
（３）Ｎ面平坦化工程
湾曲工程で得られた湾曲した結晶のＧａ面側が平板プレートに接面するように貼付け機で全荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した（図８結晶８ｄ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。
湾曲工程で得られた湾曲した結晶のＧａ面側が平板プレートに接面するように貼付け機で全荷重をかけながらワックスで貼り付けた。ビトリファイド砥石を用いて、Ｎ面側の全面が平坦になるまで加工した（図８結晶８ｄ）。結晶をプレートから取り外し、アルコールを用いてワックスを除去した。
比較例２により最終的に得られた窒化物半導体基板３８の反り量をニデック製ＦＴ−１７を用いて測定した結果、Ｇａ面が反り量１８μｍで凹状に反っていた。目標であるＧａ面が凸形状の基板の製造はできなかった。
本発明の製造方法によれば、加工歪がない窒化物半導体基板を、反り量を制御しながら再現性よく高効率で製造することができる。特に、限られたサイズの結晶から効率よく大きな径の窒化物半導体基板を、個体差が小さい状態で製造することができる。このため、本発明の製造方法により製造される窒化物半導体基板は、デバイスの製造用や窒化物半導体のエピタキシャル成長用として幅広く利用されうる。したがって、本発明の産業上の利用可能性は高い。
１〜８ 結晶
１１ 結晶中のＢ１面とＢ２面に挟まれる領域
１２ 結晶中のＢ１面とＡ１面に挟まれる領域
１３ 結晶中のＡ１面とＡ２面に挟まれる領域
２０ 加工歪
３１〜３６、３８ 窒化物半導体基板
４１ Ａ面の中心
４２ Ａ面の周縁
Ｐ プレート
Ｐ１ 湾曲プレート
Ｓ 凸形状の湾曲面
Ｌ 荷重
ｈ 反り量
Ｒ１ Ａ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域
Ｒ２ Ａ面を覆う領域
１１ 結晶中のＢ１面とＢ２面に挟まれる領域
１２ 結晶中のＢ１面とＡ１面に挟まれる領域
１３ 結晶中のＡ１面とＡ２面に挟まれる領域
２０ 加工歪
３１〜３６、３８ 窒化物半導体基板
４１ Ａ面の中心
４２ Ａ面の周縁
Ｐ プレート
Ｐ１ 湾曲プレート
Ｓ 凸形状の湾曲面
Ｌ 荷重
ｈ 反り量
Ｒ１ Ａ面の周縁４２とその近傍の結晶側面を含む領域
Ｒ２ Ａ面を覆う領域
Claims (14)
- 下記（ａ）〜（ｄ）の工程を順に含み、かつ、下記Ｂ面平坦化工程後にＢ面の歪を除去するＢ面歪除去工程と、下記Ａ面平坦化工程後にＡ面の歪を除去するＡ面歪除去工程を含むことを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
（ａ）互いに表裏の関係にあるＡ面とＢ面を有する窒化物半導体結晶をＢ面が凸形状になるように湾曲させる湾曲工程
（ｂ）湾曲したままの状態でＢ面を平坦化するＢ面平坦化工程
（ｃ）プレート上にＢ面を接面固定したうえでＡ面を平坦化するＡ面平坦化工程
（ｄ）Ｂ面をプレートから剥離するＢ面剥離工程 - 前記湾曲工程において、Ｂ面に歪を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記湾曲工程において、湾曲プレート上にＡ面を接面固定してＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記湾曲工程において、Ａ面側にＡ面の周縁からＡ面の中心に向かう圧縮力を加えてＢ面が凸形状になるように湾曲させることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程の順に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ａ面歪除去工程、Ｂ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 湾曲工程、Ｂ面平坦化工程、Ａ面平坦化工程、Ｂ面剥離工程、Ｂ面歪除去工程、Ａ面歪除去工程の順に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- Ｂ面平坦化工程を、湾曲したままの状態でＡ面側をプレート面に接触固定させた状態で行い、かつ、Ａ面をプレートから剥離するＡ面剥離工程をＡ面平坦化工程実施前に行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- Ａ面剥離工程の前にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- Ａ面剥離工程の後にＢ面歪除去工程を行うことを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 窒化物半導体が窒化ガリウムであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の製造方法により製造される窒化物半導体基板。
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2010
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