JP2017149633A - Ramo4 substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a higher quality substrate.SOLUTION: An RAMOsubstrate consists of a single crystal body represented by a general formula RAMO(where, R represents one or more trivalent elements selected from a group consisting of Sc, In, Y and lanthanoid elements; A represents one or more trivalent elements selected from a group consisting of Fe(III), Ga and Al; and M represents one or more divalent elements selected from a group consisting of Mg, Mn, Fe(II), Co, Cu, Zn and Cd) and has an epitaxial growth surface on at least one surface. The epitaxial growth surface has a plurality of cleaved surfaces distributed with regularity and separated from each other.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明はRAMO基板およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a RAMO 4 substrate and a manufacturing method thereof.

一般式RAMOで表される単結晶体(一般式において、Rは、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Aは、Fe(III)、Ga、およびAlからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Mは、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す)からなるRAMO基板の1つとして、ScAlMgO基板が知られている。ScAlMgO基板は、GaN等の窒化物半導体の成長基板として用いられる(例えば、特許文献1参照)。図1は、特許文献1に記載された従来のScAlMgO基板の製造方法を示す例である。図1に示されるように、従来のScAlMgO基板は、ScAlMgOバルク材料を、劈開することにより製造されていた。 A single crystal represented by the general formula RAMO 4 (in the general formula, R represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Sc, In, Y, and lanthanoid elements; Represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe, (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd. A ScAlMgO 4 substrate is known as one of RAMO 4 substrates composed of one or more divalent elements selected from the group consisting of: The ScAlMgO 4 substrate is used as a growth substrate for a nitride semiconductor such as GaN (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 shows an example of a conventional method for manufacturing a ScAlMgO 4 substrate described in Patent Document 1. As shown in FIG. 1, a conventional ScAlMgO 4 substrate has been manufactured by cleaving a ScAlMgO 4 bulk material.

特開2015−178448号公報JP-A-2015-178448

しかしながら、劈開だけでは、所望の表面形状を有するRAMO基板が得られ難かった。そこで、より高品質な基板が求められている。つまり、本開示は、より高品質な基板を提供することを目的とする。 However, it has been difficult to obtain a RAMO 4 substrate having a desired surface shape only by cleavage. Therefore, a higher quality substrate is required. That is, the present disclosure aims to provide a higher quality substrate.

上記目的を達成するために、本開示は、一般式RAMOで表される単結晶体(一般式において、Rは、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Aは、Fe(III)、Ga、およびAlからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Mは、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す)からなるRAMO基板であり、少なくとも一方の面にエピタキシャル成長面を有し、前記エピタキシャル成長面が、規則性を持って分布する、互いに分離した複数の劈開面を有する、RAMO基板を提供する。 To achieve the above object, the present disclosure provides a single crystal represented by the general formula RAMO 4 (in the general formula, R is one selected from the group consisting of Sc, In, Y, and a lanthanoid element) Or A represents a plurality of trivalent elements, A represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe ( II), a RAMO 4 substrate that represents one or more divalent elements selected from the group consisting of Co, Cu, Zn, and Cd, and has an epitaxial growth surface on at least one surface, A RAMO 4 substrate is provided in which an epitaxial growth surface has a plurality of cleaved surfaces separated from each other distributed regularly.

本開示によれば、より高品質なRAMO基板を提供できる。 According to the present disclosure, a higher quality RAMO 4 substrate can be provided.

従来のScAlMgO基板の製造工程の図Diagram of manufacturing process of conventional ScAlMgO 4 substrate 図2Aは、従来のScAlMgO基板の側面図、図2Bは、当該ScAlMgO基板の平面図2A is a side view of a conventional ScAlMgO 4 substrate, and FIG. 2B is a plan view of the ScAlMgO 4 substrate. 従来の劈開のみで形成したエピタキシャル成長面の平面度測定結果の図Figure of flatness measurement result of epitaxial growth surface formed only by conventional cleavage 本開示の実施の形態のScAlMgO基板の製造工程の図Diagram of manufacturing process of ScAlMgO 4 substrate according to the embodiment of the present disclosure 2μmダイヤモンドスラリーを用い、ScAlMgO劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result when using a 2 μm diamond slurry and polishing the cleaved surface of ScAlMgO 4 0.125μmダイヤモンドスラリーを用い、ScAlMgO劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result when the ScAlMgO 4 cleaved surface is polished using a 0.125 μm diamond slurry コロイダルシリカを用い、ScAlMgO劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図Figure of flatness measurement results when the colloidal silica is used to polish the cleaved surface of ScAlMgO 4 0.5μmダイヤモンド固定砥粒加工を用い、ScAlMgO劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図Figure of flatness measurement result when polishing the ScAlMgO 4 cleaved surface using 0.5 μm diamond fixed abrasive processing 本開示の実施の形態における凹凸形成工程による研削加工後の平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result after grinding by the unevenness formation process in the embodiment of the present disclosure 本開示の実施の形態における劈開面形成工程後の平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result after the cleavage plane formation process in the embodiment of the present disclosure 本開示の単一の劈開面を有するScAlMgO基板のAFM測定結果の図FIG. 4 is a diagram of AFM measurement results of a ScAlMgO 4 substrate having a single cleaved surface of the present disclosure 図12Aは、本実施の形態のScAlMgO基板の複数の劈開面を有するエピタキシャル成長面の平面図、図12Bは、当該ScAlMgO基板の側面図FIG. 12A is a plan view of an epitaxial growth surface having a plurality of cleavage planes of the ScAlMgO 4 substrate of this embodiment, and FIG. 12B is a side view of the ScAlMgO 4 substrate. エピタキシャル成長面形成時にかかる力の説明図Explanatory diagram of force applied when forming epitaxial growth surface 本開示の実施の形態のScAlMgO基板のAFM測定結果の図Figure of AFM measurement results of ScAlMgO 4 substrate embodiment of the present disclosure 2つの隣接する劈開面のX方向断面拡大図X direction cross-sectional enlarged view of two adjacent cleavage planes 梨地形状を有するScAlMgO基板の図Illustration of ScAlMgO 4 substrate with matte shape 梨地形状を有するScAlMgO基板の部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of a ScAlMgO 4 substrate having a matte shape

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

はじめに、本開示に至った知見を述べる。引用文献1に示されるように、従来は、ScAlMgOバルク材料を劈開することで、ScAlMgO基板を作製していた。しかしながら、劈開だけでは、ScAlMgO基板のGaN成長を行うためのエピタキシャル成長面に高さ500nm以上の段差が生じやすかった。高さ500nm以上の段差部分がエピタキシャル成長面に存在すると、基板上に結晶をエピタキシャル成長させる際に不具合が発生する。基板のエピタキシャル成長面に高さ500nm以上の段差が存在する場合の弊害について説明する。高さ500nm以上の段差が存在するエピタキシャル成長面にGaN等の結晶を作製すると、高さ500nm以上の段差部分で違う結晶方位となる。例えば、エピタキシャル成長面上にMOCVD(Metal−Organic Chemical Vapor Deposition)法でLED発光層に用いられるInGaN層を形成すると、インジウムの組成が段差部分と平坦部とで変化してしまう。そしてインジウムの組成が変わると、LED素子としての発光波長と輝度が変わる。その結果、LED素子として発光ムラが発生し、輝度低下が起きてしまう。 First, the knowledge that led to the present disclosure will be described. As shown in the cited document 1, conventionally, the ScAlMgO 4 substrate was produced by cleaving the ScAlMgO 4 bulk material. However, only by cleavage, a step having a height of 500 nm or more was likely to occur on the epitaxial growth surface for GaN growth of the ScAlMgO 4 substrate. If a stepped portion having a height of 500 nm or more exists on the epitaxial growth surface, a problem occurs when a crystal is epitaxially grown on the substrate. An adverse effect when a step having a height of 500 nm or more exists on the epitaxial growth surface of the substrate will be described. When a crystal such as GaN is formed on an epitaxial growth surface having a step having a height of 500 nm or more, different crystal orientations are formed in the step portion having a height of 500 nm or more. For example, when an InGaN layer used for an LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface by a MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) method, the composition of indium changes between the stepped portion and the flat portion. When the composition of indium changes, the emission wavelength and brightness of the LED element change. As a result, light emission unevenness occurs as the LED element, resulting in a decrease in luminance.

次に、従来の高さ500nm以上の段差を有するScAlMgO基板の詳細と、その問題について説明する。図2Aは、従来のScAlMgO基板001の側面図であり、図2Bは、当該基板001の平面図である。図2Aおよび図2Bに示されるように、ScAlMgO基板001のエピタキシャル成長面002には段差部003が構成されている。ここで、段差部003の高さは500nm以上である。図3に従来の製造方法、つまり劈開で形成したScAlMgO基板001のエピタキシャル成長面002の平面度の測定データを示す。当該データはφ40mmのScAlMgO基板001の同一平面内で直交するXY軸でレーザー反射式測長機(三鷹光器製NH−3MA)を用いて取得したデータである。図3において、矢印で示される部分が500nm以上の凹凸部である。ScAlMgO基板では、劈開時の劈開方向の剥がし力がばらつくことで、同一原子層での劈開が起こらず、結果的に、500nm以上の段差からなる凹凸部が生じると考えられる。 Next, details of the conventional ScAlMgO 4 substrate having a level difference of 500 nm or more and the problem will be described. FIG. 2A is a side view of a conventional ScAlMgO 4 substrate 001, and FIG. 2B is a plan view of the substrate 001. As shown in FIGS. 2A and 2B, a stepped portion 003 is formed on the epitaxial growth surface 002 of the ScAlMgO 4 substrate 001. Here, the height of the stepped portion 003 is 500 nm or more. FIG. 3 shows measurement data of the flatness of the epitaxial growth surface 002 of the ScAlMgO 4 substrate 001 formed by the conventional manufacturing method, that is, cleavage. The data is data obtained by using a laser reflection type length measuring device (NH-3MA manufactured by Mitaka Kogyo Co., Ltd.) with XY axes orthogonal in the same plane of the φ40 mm ScAlMgO 4 substrate 001. In FIG. 3, the portion indicated by the arrow is a concavo-convex portion of 500 nm or more. In the ScAlMgO 4 substrate, the peeling force in the cleavage direction at the time of cleavage varies, so that cleavage in the same atomic layer does not occur, and as a result, an uneven portion having a step of 500 nm or more is generated.

そこで、本開示では、高さ500nm以上の段差を除去する工程を含む製造方法を提供する。また特に、エピタキシャル成長面に規則性を持って分布する、互いに分離した複数の劈開面を形成する工程を含む製造方法を提供する。   Therefore, the present disclosure provides a manufacturing method including a step of removing a step having a height of 500 nm or more. In particular, the present invention provides a manufacturing method including a step of forming a plurality of cleaved surfaces separated from each other and distributed regularly on an epitaxial growth surface.

図4に本実施の形態に係るScAlMgO基板の製造工程を示す。本開示の製造方法では、ScAlMgOバルク材料を準備する工程(バルク材料準備工程)と、それを劈開によって分断し基板を形成する工程(劈開工程)と、基板のエピタキシャル成長面に対応する面を加工する工程(凹凸形成工程および劈開面形成工程)とを含む。 FIG. 4 shows a manufacturing process of the ScAlMgO 4 substrate according to the present embodiment. In the manufacturing method of the present disclosure, a step of preparing a ScAlMgO 4 bulk material (bulk material preparation step), a step of dividing the substrate by cleavage to form a substrate (cleavage step), and processing a surface corresponding to the epitaxial growth surface of the substrate (Steps for forming irregularities and cleaving surface forming steps).

例えば、バルク材料準備工程において、高周波誘導加熱型チョクラルスキー炉を用いて製造された単結晶ScAlMgOインゴットを準備する。インゴットの製造方法としては、例えば、出発原料として、純度が4N(99.99%)であるSc、AlおよびMgOを、所定のモル比で配合する。そして、直径100mmのイリジウム製の坩堝に、当該出発原料3400gを投入する。次に、原料を投入した坩堝を、高周波誘導加熱型チョクラルスキー炉の育成炉に投入し、この炉内を真空にする。その後、窒素を導入し、炉内が大気圧となった時点で坩堝の加熱を開始する。そして、ScAlMgOの融点に達するまで12時間かけて徐々に加熱して材料を溶融させる。次に、(0001)方位に切り出したScAlMgO単結晶を種結晶として用い、この種結晶を坩堝内の融液近くまで降下させる。そして、種結晶を一定の回転速度で回転させながら徐々に降下させ、種結晶の先端を融液に接触させて温度を徐々に降下させながら、引き上げ速度0.5mm/hの速度で種結晶を上昇させて(0001軸方向に引き上げ)、結晶成長を行う。これにより、直径50mm、直胴部の長さ50mmの単結晶インゴットが得られる。 For example, in the bulk material preparation step, a single crystal ScAlMgO 4 ingot manufactured using a high-frequency induction heating type Czochralski furnace is prepared. As an ingot production method, for example, Sc 2 O 3 , Al 2 O 3 and MgO having a purity of 4N (99.99%) are blended as a starting material at a predetermined molar ratio. Then, 3400 g of the starting material is put into an iridium crucible having a diameter of 100 mm. Next, the crucible charged with the raw material is put into a growth furnace of a high-frequency induction heating type Czochralski furnace, and the inside of the furnace is evacuated. Thereafter, nitrogen is introduced, and heating of the crucible is started when the inside of the furnace reaches atmospheric pressure. Then, the material is melted by gradually heating over 12 hours until the melting point of ScAlMgO 4 is reached. Next, the ScAlMgO 4 single crystal cut in the (0001) direction is used as a seed crystal, and the seed crystal is lowered to near the melt in the crucible. Then, the seed crystal is gradually lowered while rotating at a constant rotational speed, and the seed crystal is pulled at a speed of 0.5 mm / h while the tip is brought into contact with the melt and the temperature is gradually lowered. The crystal is grown by raising it (raising in the 0001 axis direction). Thereby, a single crystal ingot having a diameter of 50 mm and a length of the straight body portion of 50 mm is obtained.

ここで、ScAlMgO単結晶について説明する。ScAlMgO単結晶は、岩塩型構造(111)面的なScO層と、六方晶(0001)面的なAlMgO層とが交互に積層した構造となっている。六方晶(0001)面的な2層は、ウルツ鉱型構造と比較して平面的になっており、面内の結合と比較して、上下層間の結合は、0.03nmほど長く、結合の力が弱い。このため、ScAlMgO単結晶は、(0001)面で劈開することができる。この特性を利用し、劈開によってバルク材料を分断し、板状態を準備する工程(劈開工程)を行うことができる。 Here, the ScAlMgO 4 single crystal will be described. The ScAlMgO 4 single crystal has a structure in which a rock salt structure (111) -plane ScO 2 layer and a hexagonal (0001) -plane AlMgO 2 layer are alternately stacked. The hexagonal (0001) plane two layers are planar compared to the wurtzite structure, and the bond between the upper and lower layers is about 0.03 nm longer than the in-plane bond. The power is weak. For this reason, the ScAlMgO 4 single crystal can be cleaved in the (0001) plane. Utilizing this characteristic, a step of cleaving the bulk material by cleavage and preparing a plate state (cleavage step) can be performed.

ただし、ScAlMgO単結晶の劈開に関する性質は、劈開工程を容易に実施可能とする反面、従来の加工方法による劈開面の加工を困難にする。つまり、従来の加工方法では、劈開面に形成される高さ500nm以上の凹凸を除去できなかった。その理由を説明する。説明に際し、一般的にGaN等の半導体基板に対しては、表面の凹凸を500nm未満にできるとされる加工を、ScAlMgO基板に対して実施した例を紹介する。加工エリアは、10mm角とする。 However, the properties related to the cleavage of the ScAlMgO 4 single crystal make it easy to carry out the cleavage process, but make it difficult to process the cleavage plane by a conventional processing method. That is, with the conventional processing method, the unevenness with a height of 500 nm or more formed on the cleavage plane could not be removed. The reason will be explained. In the description, an example will be introduced in which processing is performed on a ScAlMgO 4 substrate, which is generally considered to have a surface roughness of less than 500 nm for a semiconductor substrate such as GaN. The processing area is 10 mm square.

まず、従来の粗研磨加工に用いられる直径2μmサイズのダイヤモンドスラリー(砥粒)を用い、ScAlMgOの劈開面をラップ研磨加工した結果を図5に示す。図5は加工した面の断面形状の平坦度を前述のレーザー反射式測長機により、X方向に測定した結果である。図5に示されるように、当該加工を行うと、表面に500nm以上の凹凸が発生することがわかる。ラップ研磨加工ではダイヤモンドスラリーがScAlMgO表面を転がることにより、転がった部分の材料を微小に除去する。しかし、単結晶ScAlMgOは、多数のScO層とAlMgO層との積層体であるために、加工力のばらつきにより部分的に深い層で剥がれが発生すると考えられる。そのため、図5に示されるように、500nm以上の凹凸が発生したと考察される。 First, FIG. 5 shows the result of lapping the cleaved surface of ScAlMgO 4 using a diamond slurry (abrasive grains) having a diameter of 2 μm used in conventional rough polishing. FIG. 5 shows the result of measuring the flatness of the cross-sectional shape of the processed surface in the X direction with the laser reflection type length measuring device. As shown in FIG. 5, it can be seen that when the processing is performed, irregularities of 500 nm or more are generated on the surface. In the lapping process, the diamond slurry rolls on the surface of the ScAlMgO 4 so that the material of the rolled part is removed minutely. However, since the single crystal ScAlMgO 4 is a laminate of a large number of ScO 2 layers and AlMgO 2 layers, it is considered that peeling occurs partially in a deep layer due to variations in processing force. Therefore, as shown in FIG. 5, it is considered that unevenness of 500 nm or more occurred.

通常、このような加工力のバラツキを低減するためには、砥粒サイズを許容できる凹凸のサイズよりも小さくすることが有効とされる。そこで、砥粒として、直径0.125μmサイズのダイヤモンドスラリーを用い、ScAlMgOの劈開面をラップ研磨加工した結果を図6に示す。このときのX方向の平坦度の測定方法は直径2μmサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図6に示されるように、砥粒サイズを、許容できる凹凸サイズ(500nm)よりも小さくしても、500nm以上の凹凸が生じた。 Usually, in order to reduce such variation in processing force, it is effective to make the abrasive grain size smaller than the size of the irregularities that can be tolerated. Thus, FIG. 6 shows the result of lapping the cleaved surface of ScAlMgO 4 using a diamond slurry having a diameter of 0.125 μm as abrasive grains. The measurement method of the flatness in the X direction at this time was the same as that in the case of polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 6, even when the abrasive grain size was made smaller than the allowable uneven size (500 nm), unevenness of 500 nm or more was generated.

一方、砥粒種の硬さや形状も、被研磨面の表面形状に影響を与える。そこで、ダイヤモンドよりもやわらかく、かつ、形状がより球に近いコロイダルシリカ砥粒を用い、研磨加工を実施した結果を図7に示す。研磨加工は、一般的なGaN単結晶の加工時の加圧力1000Paで行った。このときのX方向の平坦度の測定方法は、直径2μmサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図7に示されるように、当該方法によれば、微小な凹凸の除去はできたが、こちらも500nm以上の凹凸は除去出来なかった。   On the other hand, the hardness and shape of the abrasive grains also affect the surface shape of the surface to be polished. Accordingly, FIG. 7 shows the result of polishing using colloidal silica abrasive grains that are softer than diamond and have a shape closer to a sphere. The polishing process was performed at a pressure of 1000 Pa when processing a general GaN single crystal. The measurement method of the flatness in the X direction at this time was the same as that in the case of polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 7, according to the method, although the minute unevenness could be removed, the unevenness of 500 nm or more could not be removed.

以上のように、いずれの遊離砥粒を用いた研磨加工によっても、ScAlMgO基板のエピタキシャル成長面の凹凸を500nm未満にすることができなかった。 As described above, the unevenness of the epitaxial growth surface of the ScAlMgO 4 substrate could not be made less than 500 nm by polishing using any loose abrasive grains.

そこで、直径0.5μmサイズのダイヤモンド固定砥粒を用い、研削加工を行った。その結果を図8に示す。X方向の平坦度の測定方法は、直径2μmサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図8に示されるように、固定砥粒を用いても500nm以上の凹凸が発生した。   Therefore, grinding was performed using diamond fixed abrasive grains having a diameter of 0.5 μm. The result is shown in FIG. The method for measuring the flatness in the X direction was the same as that for polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 8, irregularities of 500 nm or more were generated even when fixed abrasive grains were used.

これらの結果から、従来の加工方法では、ScAlMgO基板の表面を500nm以上の凹凸を含まないような平滑面に加工できないことがわかる。これは劈開で生じた凹凸を除去しようとしても、全体に占める平坦面の割合が大きいと、平坦面を加工する際に、一部の領域(凹凸)に加工負荷が集中しやすくなる。そして、表面ではなく、より表面から深い内部で劈開による割れが発生する。そして、割れ部分が除去されることによって、新しい凹凸が形成されると考えられる。また、平坦面の割合が高い場合には、内部で劈開しないような荷重を加えただけでは、劈開工程で生じた凹凸をほとんど除去出来ない。 From these results, it can be seen that the conventional processing method cannot process the surface of the ScAlMgO 4 substrate into a smooth surface that does not include irregularities of 500 nm or more. Even if it is going to remove the unevenness | corrugation which arose by cleavage, when the ratio of the flat surface which occupies for the whole is large, when processing a flat surface, it will become easy to concentrate processing load on one part area | region (unevenness | corrugation). Then, cracks due to cleavage occur not inside the surface but inside deeper from the surface. And it is thought that a new unevenness | corrugation is formed by removing a crack part. Moreover, when the ratio of the flat surface is high, the unevenness generated in the cleavage process can hardly be removed only by applying a load that does not cleave inside.

そこで本開示では、ScAlMgO材料の特徴に鑑み、以下に詳述する加工方法(凹凸形成工程および劈開面形成工程)を採用する。具体的には、ScAlMgO基板のエピタキシャル成長面とする領域全面に一定の高さの凹凸形状を形成する(凹凸形成工程)。次いで、研磨時の加圧力を段階的に小さくしていくことで、研磨時の加圧力のばらつきの絶対量を小さくする。そして、内部での劈開を防止しつつ、凹凸形成工程で形成した一定の高さの凹凸形状を徐々に小さくし、互いに分離した複数の劈開面を形成する(劈開面形成工程)。 Therefore, in the present disclosure, in view of the characteristics of the ScAlMgO 4 material, a processing method (an unevenness forming step and a cleavage plane forming step) described in detail below is adopted. Specifically, a concavo-convex shape having a certain height is formed over the entire region of the ScAlMgO 4 substrate as an epitaxial growth surface (concave / convex formation step). Next, the absolute amount of variation in the applied pressure during polishing is reduced by gradually reducing the applied pressure during polishing. Then, while preventing internal cleavage, the uneven shape having a certain height formed in the unevenness forming step is gradually reduced to form a plurality of cleavage surfaces separated from each other (cleavage surface forming step).

すなわち、本開示の製造方法では、ScAlMgO単結晶体を(0001)面で劈開して得られたScAlMgO板状体を準備する工程(劈開工程)と、ScAlMgO板状体に500nm以上の凹凸を形成する工程(凹凸形成工程)と、前記500nm以上の凹凸を研磨して、規則性を持って分布する、互いに分離した複数の劈開面(500nm未満の凹凸)を形成する工程(劈開面形成工程)と、を少なくとも行う。 That is, in the manufacturing method of the present disclosure, a step of preparing a ScAlMgO 4 plate obtained by cleaving a ScAlMgO 4 single crystal in the (0001) plane (cleaving step), and a ScAlMgO 4 plate with a thickness of 500 nm or more A step of forming irregularities (irregularity forming step) and a step of polishing the irregularities of 500 nm or more to form a plurality of cleaved surfaces separated from each other (irregularities of less than 500 nm) distributed regularly. Forming step).

本開示では、凹凸形成工程において、当該工程終了後にエピタキシャル成長面とする領域に存在する、連続して凹凸の高さが500nm以下である領域(以下、「平坦部」とも称する)の面積がいずれも1mm以下となるように、凹凸形状をエピタキシャル成長面の全面に分布させる。凹凸形成工程で1mmより大きい平坦部を形成してしまうと、劈開面形成工程において、加工負荷の集中によって内部で劈開し、高さ500nmよりも大きい凹凸が発生するからである。また、凹凸形成工程で形成する複数の凹凸の凸部の高さの差が±0.5μm以下の範囲に収まることが好ましい。高さのばらつきがこの範囲内に入るような均一な高さの凹凸を全面に形成することで、劈開面形成工程によって徐々に凹凸の高さを低くでき、エピタキシャル成長面とする領域に、互いに分離した複数の劈開面を形成できる。 In the present disclosure, in the unevenness forming process, the area of the region where the height of the unevenness is continuously 500 nm or less (hereinafter, also referred to as “flat portion”) present in the region to be the epitaxial growth surface after the process is finished. The uneven shape is distributed over the entire epitaxial growth surface so as to be 1 mm 2 or less. This is because if a flat portion larger than 1 mm 2 is formed in the unevenness forming step, the cleavage surface forming step is cleaved inside due to concentration of processing load, and unevenness having a height of more than 500 nm is generated. Moreover, it is preferable that the difference in height between the convex portions of the plurality of concave and convex portions formed in the concave and convex forming step is within a range of ± 0.5 μm or less. By forming unevenness with a uniform height over the entire surface so that the variation in height falls within this range, the height of the unevenness can be gradually reduced by the cleavage plane forming process, and separated into areas to be epitaxial growth surfaces A plurality of cleavage planes can be formed.

具体的には、凹凸形成工程において、500nm以上の凹凸を、第1砥粒を用いて形成する。そして、劈開面形成工程において、500nm未満の凹凸(複数の劈開面)を、前記第1砥粒よりも硬度の低い第2砥粒を用いて形成する。   Specifically, in the unevenness forming step, unevenness of 500 nm or more is formed using the first abrasive grains. In the cleavage plane forming step, irregularities (a plurality of cleavage planes) of less than 500 nm are formed using the second abrasive grains having a hardness lower than that of the first abrasive grains.

より詳細には、一定の高さの凹凸形状を加工する凹凸形成工程では、砥粒サイズの大きいダイヤモンド固定砥粒を用いた研削加工を行う。砥粒としては♯300以上♯20000以下(好ましくは#600)のダイヤモンド砥粒を使用する。この範囲のサイズのダイヤモンド砥粒を用いた加工によれば、加工面の凹凸の高さの差を±5μm以下の範囲に収められる。また、凹凸形成工程における加工条件は、砥石回転数500min―1以上50000min―1以下(好ましくは1800min―1)、ScAlMgO基板回転数10min―1以上300min―1以下(好ましくは100min―1)、加工速度0.01μm/秒以上1μm/秒以下(好ましくは0.3μm/秒)で加工除去量が1μm以上300μm以下(好ましくは20μm)とすることが好ましい。図9に、♯600のダイヤモンド砥粒を用い、砥石回転数1800min―1、ScAlMgO基板回転数100min―1、加工速度0.3μm/秒、加工除去量20μmで加工したときの断面形状の平坦度を測定した結果を示す。図9は、加工面のX方向の平坦度を、前述と同様の方法で測定した結果である。図9に示されるように、凹凸形成工程を行うと、エピタキシャル成長面とする領域に1mm以上の平坦部(凹凸の高さが500nm以下である領域が1mm以上連続した箇所)は生じず、規則正しい凹凸形状を形成することが出来ている。 More specifically, in the concavo-convex forming step of processing a concavo-convex shape having a constant height, grinding using diamond fixed abrasive grains having a large abrasive grain size is performed. As the abrasive grains, diamond abrasive grains of # 300 or more and # 20000 or less (preferably # 600) are used. According to processing using diamond abrasive grains having a size in this range, the difference in height of the unevenness on the processed surface can be kept within a range of ± 5 μm or less. The processing conditions in the roughening step, the grinding wheel rotational speed 500 min -1 or more 50000Min -1 or less (preferably 1800 min -1), ScAlMgO 4 substrate rotational speed 10min -1 or 300 min -1 or less (preferably 100 min -1), It is preferable that the processing removal amount is 1 μm or more and 300 μm or less (preferably 20 μm) at a processing speed of 0.01 μm / second or more and 1 μm / second or less (preferably 0.3 μm / second). FIG. 9 shows a flat cross-sectional shape when machining with # 600 diamond abrasive grains, grinding wheel rotation speed 1800 min −1 , ScAlMgO 4 substrate rotation speed 100 min −1 , machining speed 0.3 μm / second, machining removal amount 20 μm. The result of measuring the degree is shown. FIG. 9 shows the result of measuring the flatness in the X direction of the processed surface by the same method as described above. As shown in FIG. 9, when the unevenness forming step is performed, a flat portion of 1 mm 2 or more (a portion where the unevenness height is 500 nm or less is continuous 1 mm 2 or more) does not occur in the region to be the epitaxial growth surface, Regular irregularities can be formed.

次に凹凸形成工程で形成した凹凸を徐々に除去する工程について説明する。加圧力を段階的に弱めた研磨を行うことで、前述の凹凸形成工程によって形成された高さ500nm以上の凹凸を除去しつつ、高さ500nm未満の凹凸を形成することができる。ここで、高さ500nm以上の凹凸の除去は、砥粒としてコロイダルシリカを主成分とするスラリーを用い、回転数10min―1以上1000min―1以下(好ましくは60min−1)、スラリー供給量0.02ml/分以上2ml/分以下(好ましくは0.5ml/分)、研磨パッドとして不織布パッドを用いることで行うことができる。加圧力は、凹凸が多い場合は凸部に加工力が選択的に集中しやすいことから、初期には10000Pa以上20000Pa以下の範囲、凸部が平坦になってくるにつれて5000Pa以上10000Pa未満とし、最終的に加圧力の範囲を5000Pa未満とすることが好ましい。このように段階的に加圧力を低減することで、内部での劈開を生じさせることなくエピタキシャル成長面とする領域から高さ500nm以上の凹凸を除去することが出来る。このとき、最終的な加圧力を、1000Pa以上5000Pa未満とすると、エピタキシャル成長面に単一の劈開面のみが形成されやすくなる。 Next, a process of gradually removing the unevenness formed in the unevenness forming process will be described. By performing polishing with stepwise weakening of the applied pressure, it is possible to form unevenness with a height of less than 500 nm while removing unevenness with a height of 500 nm or more formed by the above-described unevenness forming step. Here, the removal of the height 500nm or more irregularities, using a slurry composed mainly of colloidal silica as abrasive grains, the rotational speed 10min -1 or more 1000min -1 or less (preferably 60min -1), the slurry supply amount 0. It can be performed by using a nonwoven fabric pad as a polishing pad at a rate of 02 ml / min to 2 ml / min (preferably 0.5 ml / min). Since the processing force tends to concentrate selectively on the convex portion when there are many irregularities, the initial pressure is in the range of 10,000 Pa to 20,000 Pa in the initial stage, and is 5000 Pa to less than 10,000 Pa as the convex portion becomes flat. In particular, the range of the applied pressure is preferably less than 5000 Pa. By reducing the applied pressure stepwise in this way, it is possible to remove unevenness having a height of 500 nm or more from the region to be the epitaxial growth surface without causing internal cleavage. At this time, if the final pressure is 1000 Pa or more and less than 5000 Pa, only a single cleaved surface is likely to be formed on the epitaxial growth surface.

最初に加圧力を15000Paで3分間研磨加工を行い、次に加圧力を8000Paに下げて5分間研磨加工を行い、最後に加圧力を1000Paに下げて10分間研磨加工を行った結果を図10に示す。図10は加工後のエピタキシャル成長面のX方向の平坦度を前述と同様の方法で測定した表面形状測定結果である。また、図11にエピタキシャル成長面の10μm角の範囲についてAFM(原子間力顕微鏡)によって測定した表面形状測定結果を示す。図11に示されるように、10μm角の範囲において500nm以上の凹凸は無く、最大高さを示すRmaxが6.42nmであるように50nm以上の凹凸も観察されない。なおRqは0.179nmである。さらに詳細に形状分析を行った図11より、100μmの微小な領域において表面粗さRaが0.139nmであり、50nm以上の凹凸のない極平滑面を形成できていることがわかる。上記方法で形成されるScAlMgO基板の100μmの範囲における表面粗さRaは0.08nm以上0.5nm以下である。なお上記表面粗さRaは、BRUKER社のDimension Iconで、ISO13565−1に準拠して測定した値である。 First, polishing is performed for 3 minutes at a pressure of 15000 Pa, then polishing is performed for 5 minutes with the pressure reduced to 8000 Pa, and finally polishing is performed for 10 minutes with the pressure reduced to 1000 Pa. FIG. Shown in FIG. 10 shows the surface shape measurement result obtained by measuring the flatness in the X direction of the epitaxially grown surface after processing by the same method as described above. Further, FIG. 11 shows the surface shape measurement result measured by AFM (Atomic Force Microscope) in the range of 10 μm square of the epitaxial growth surface. As shown in FIG. 11, there is no unevenness of 500 nm or more in the range of 10 μm square, and no unevenness of 50 nm or more is observed such that Rmax indicating the maximum height is 6.42 nm. Rq is 0.179 nm. From FIG. 11 in which the shape analysis was performed in more detail, it can be seen that an extremely smooth surface having a surface roughness Ra of 0.139 nm and an unevenness of 50 nm or more can be formed in a minute region of 100 μm 2 . The surface roughness Ra in the range of 100 μm 2 of the ScAlMgO 4 substrate formed by the above method is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less. The surface roughness Ra is a value measured in accordance with ISO 13565-1 with a Dimension Icon from BRUKER.

このように劈開で生じた凹凸を無くし平滑面を得るためには、劈開で形成された平滑面をあえて規則性のある凹凸形状に加工(凹凸形成工程)し、その後劈開が生じない加工で少しずつ除去していくことで実現できる。つまり、本開示によれば、従来の工法では実現できなかった、凹凸の高さが500nm未満、さらには凹凸の高さが50nm以下であるエピタキシャル成長面を有するScAlMgO基板が得られる。上記の方法で得られる基板の表面における10μm角(100μm)の範囲内での表面粗さRaは0.08nm以上0.5nm以下である。そして、例えば本基板のエピタキシャル成長面にLED発光層を形成した場合、前述したような組成の変化や、それによるLED素子の発光ムラや輝度低下といった問題が生じない。さらに、凹凸の高さが50nm以下であることにより、例えばエピタキシャル成長面にLED発光層を形成した後の電極形成時に、凹凸に起因した形成不良(段差部でのエッチング残りなど)が抑制されるため、本基板を用いて製造するLEDなどのデバイスの製造歩留りが向上する。 In order to eliminate the unevenness caused by cleavage in this way and obtain a smooth surface, the smooth surface formed by cleavage is intentionally processed into a regular uneven shape (irregularity forming step), and then a little processing is performed without cleavage. This can be achieved by removing them one by one. That is, according to the present disclosure, it is possible to obtain a ScAlMgO 4 substrate having an epitaxial growth surface that has an uneven height of less than 500 nm and an uneven height of 50 nm or less, which could not be realized by a conventional method. The surface roughness Ra within the range of 10 μm square (100 μm 2 ) on the surface of the substrate obtained by the above method is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less. For example, when the LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface of the substrate, there are no problems such as the change in composition as described above, the light emission unevenness of the LED element, and the decrease in luminance. Furthermore, since the height of the unevenness is 50 nm or less, for example, formation defects (such as etching residue at the step portion) due to the unevenness are suppressed during electrode formation after the LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface. The production yield of devices such as LEDs manufactured using this substrate is improved.

ここで、ScAlMgO基板のエピタキシャル成長面には、上述したような、単一の(0001)面(劈開面)が形成されてもよいが、エピタキシャル成長面に欠陥や異物などの偶発的な結晶成長の種となる部分が存在すると、エピタキシャル成長面に例えばMOCVD法でGaNの気相成長を行う際に、偶発的な結晶成長の種にGa原子が集まり、局所的な不均一成長が発生することがある。そこで、本開示では、これを防止するため、エピタキシャル成長面が、互いに段差によって分離して規則的に分布する複数の劈開面を有するように上記加工を行うことが好ましい。 Here, as described above, a single (0001) plane (cleavage plane) may be formed on the epitaxial growth surface of the ScAlMgO 4 substrate. However, incidental crystal growth such as defects and foreign substances may occur on the epitaxial growth surface. If there is a seed portion, Ga atoms may collect in the seed of the accidental crystal growth and cause local non-uniform growth when performing vapor phase growth of GaN on the epitaxial growth surface by, for example, MOCVD. . Therefore, in the present disclosure, in order to prevent this, it is preferable to perform the above processing so that the epitaxial growth surface has a plurality of cleaved surfaces that are regularly separated from each other by steps.

エピタキシャル成長面に、規則的に分布する複数の劈開面を有することの利点を以下説明する。ScAlMgO基板上に、MOCVD法でGaNの気相成長を行う場合、Ga原料はメチル基と一部結合した状態でエピタキシャル成長面の劈開面である(0001)面を移動(マイグレーション)する。そして、安定な位置があればその位置に止まり、メチル基との結合を切り、Nと結合してエピタキシャル成長していく。そのためエピタキシャル成長面に複数の劈開面を形成し、互いに隣りあう劈開面の段差部分を上記安定な位置として活用することで、エピタキシャル成長の安定化を行える。また複数の劈開面を規則的に作ることにより、エピタキシャル成長面においてMOCVD法でエピタキシャル成長を行う際に、一様にきれいな成長を行えるという利点がある。 The advantage of having a plurality of regularly distributed cleavage planes on the epitaxial growth surface will be described below. When vapor phase growth of GaN is carried out on the ScAlMgO 4 substrate by MOCVD, the Ga raw material moves (migrates) the (0001) plane which is the cleavage plane of the epitaxial growth plane in a state of being partially bonded to the methyl group. If there is a stable position, it stops at that position, breaks the bond with the methyl group, bonds with N, and grows epitaxially. Therefore, the epitaxial growth can be stabilized by forming a plurality of cleavage planes on the epitaxial growth surface and utilizing the step portions of the cleavage surfaces adjacent to each other as the stable position. In addition, by regularly forming a plurality of cleavage planes, there is an advantage that uniform and clean growth can be performed when epitaxial growth is performed on the epitaxial growth surface by the MOCVD method.

図12Aに複数の劈開面060を有するエピタキシャル成長面002を具備するScAlMgO基板001の平面図を示し、図12BにScAlMgO基板001の側面図を示す。図12Aに示されるように、劈開面060は長尺状の形状をしており、複数の劈開面は、エピタキシャル成長面002に平行に規則正しく形成することが好ましい。劈開面060のX方向の幅が劈開面幅061、隣接する劈開面間の段差高さが劈開面間高さ062である。 FIG. 12A shows a plan view of the ScAlMgO 4 substrate 001 having an epitaxial growth surface 002 having a plurality of cleavage planes 060, and FIG. 12B shows a side view of the ScAlMgO 4 substrate 001. As shown in FIG. 12A, the cleavage plane 060 has an elongated shape, and the plurality of cleavage planes are preferably formed regularly in parallel with the epitaxial growth plane 002. The width in the X direction of the cleavage plane 060 is the cleavage plane width 061, and the height of the step between adjacent cleavage planes is the height between cleavage planes 062.

ここで、劈開面幅061は、MOCVD法を用いてエピタキシャル成長させる際にGa原料が安定な位置である劈開面の段差部までマイグレーションできるように設定することが好ましい。具体的には、MOCVD法を用いてGaN結晶エピタキシャル成長を行う場合、劈開面幅を1.5nm以上500nm以下の範囲とすると、エピタキシャル成長面全面に一様なエピタキシャル膜を形成することができる。なぜならば、劈開面幅が1.5nm未満であるとエピタキシャル成長させる際のGa原料の安定な位置が原料分子サイズに非常に近接する。そのため、一様なエピタキシャル膜が得られるステップフロー成長(各段差部から横方向にエピタキシャル成長が進展する、一様なエピタキシャル膜が得られる成長モード)が実現できないことがある。また、劈開面幅が500nm以上であると、当該幅がMOCVD法でのGa原料のGaN表面でのマイグレーション距離(Ga原料分子がエピタキシャル成長面の表面に付着してから、N原料であるNH分子と反応してGaNとなるまでの間に、エピタキシャル成長面の表面上でGa原料分子が移動する距離)よりはるかに大きくなるため、同様にステップフロー成長が実現できないためである。さらに、劈開面幅を5nm以上150nm以下の範囲とすると、エピタキシャル成長面全面一様に、結晶方位バラツキが小さく、不純物濃度が一様な良好なエピタキシャル膜を形成することができる。なぜならば、劈開面幅を5nm以上150nm以下の範囲とした場合、MOCVD法でのGa原料のGaN表面でのマイグレーション距離と合致しているため、表面に付着したGa原料分子の大部分が劈開面の段差部までマイグレーションする。そして、ステップフロー成長がScAlMgO基板のエピタキシャル成長面全面で良好に進行し、下地の結晶方位を維持して一様なエピタキシャル膜が成長するためである。 Here, it is preferable to set the cleavage plane width 061 so that the Ga source can be migrated to the stepped portion of the cleavage plane where the Ga material is stable when epitaxial growth is performed using the MOCVD method. Specifically, when performing GaN crystal epitaxial growth using the MOCVD method, a uniform epitaxial film can be formed on the entire epitaxial growth surface when the cleavage plane width is in the range of 1.5 nm to 500 nm. This is because when the cleavage plane width is less than 1.5 nm, the stable position of the Ga raw material when epitaxially growing is very close to the raw material molecule size. Therefore, step flow growth in which a uniform epitaxial film is obtained (a growth mode in which a uniform epitaxial film is obtained in which epitaxial growth progresses laterally from each stepped portion) may not be realized. Further, if the cleavage plane width is 500 nm or more, the width is the migration distance on the GaN surface of the Ga raw material by the MOCVD method (the NH 3 molecule that is the N raw material after the Ga raw material molecules adhere to the surface of the epitaxial growth surface). This is because step flow growth cannot be realized in the same manner because the distance is much larger than the distance traveled by the Ga source molecules on the surface of the epitaxial growth surface until it becomes GaN by reacting with. Furthermore, when the cleavage plane width is in the range of 5 nm or more and 150 nm or less, a good epitaxial film with uniform crystal concentration variation and uniform impurity concentration can be formed uniformly on the entire epitaxial growth surface. This is because when the cleavage plane width is in the range of 5 nm to 150 nm, the migration distance on the GaN surface of the Ga raw material in the MOCVD method matches the GaN surface, so that most of the Ga raw material molecules attached to the surface are the cleavage plane. Migrate to the step part. This is because step flow growth proceeds well over the entire epitaxial growth surface of the ScAlMgO 4 substrate, and a uniform epitaxial film is grown while maintaining the underlying crystal orientation.

本開示において、劈開面幅061を1.5nm以上500nm以下となるように加工する方法(劈開面形成工程)を説明する。複数の劈開面からなる表面を加工する場合の加工状態の図を図13に示す。図13はエピタキシャル成長面002のX方向断面図であり、砥粒070へ加工時にかかる力の向きは、砥粒070がX方向に動く力とZ方向に動く力の合成ベクトルからなる合力となる。この場合、砥粒移動方向と劈開面に角度が出来る。エピタキシャル成長面002全面で見た場合、砥粒070にかかる力のベクトルに対して、ある方向では加工しやすく、ある方向では加工しにくいというように傾斜角の大きさによって加工状態が異なる。そのため、各劈開面060に凹凸を作らないためには、最も加工が難しい劈開方向と砥粒にかかる力のベクトル方向の開き角θが大きい状態を勘案して加圧力を設定する必要がある。そのため、劈開面を複数に分離しない場合と比べてより低圧の状態で最終加工する必要がある。具体的には、上記の凹凸を徐々に除去する工程において、最終的な加圧力の範囲を20Pa以上3000Pa以下の範囲とすることで、複数の劈開面を形成することができる。   In the present disclosure, a method (cleaved surface forming step) for processing the cleaved surface width 061 to be 1.5 nm or more and 500 nm or less will be described. FIG. 13 shows a processing state when processing a surface composed of a plurality of cleavage planes. FIG. 13 is a cross-sectional view of the epitaxial growth surface 002 in the X direction. The direction of the force applied to the abrasive grain 070 during processing is a resultant force composed of a combined vector of the force that moves the abrasive grain 070 in the X direction and the force that moves in the Z direction. In this case, an angle can be formed between the abrasive grain moving direction and the cleavage plane. When viewed on the entire epitaxial growth surface 002, the processing state varies depending on the size of the inclination angle such that the vector of force applied to the abrasive grain 070 is easy to process in a certain direction and difficult to process in a certain direction. Therefore, in order not to make unevenness on each cleaved surface 060, it is necessary to set the pressing force in consideration of a state where the cleaving direction which is the most difficult to process and the opening angle θ in the vector direction of the force applied to the abrasive grains are large. Therefore, it is necessary to perform final processing at a lower pressure than in the case where the cleavage plane is not separated into a plurality. Specifically, in the step of gradually removing the unevenness, a plurality of cleavage planes can be formed by setting the final pressure range to 20 Pa or more and 3000 Pa or less.

すなわち、複数の劈開面は、前述の凹凸を徐々に除去する工程において、コロイダルシリカを主成分とするスラリーと不織布からなる研磨パッドを用い、前記研磨パッドの回転数10min―1以上1000min―1以下、スラリー供給量0.02ml/分以上2ml/分以下、加圧力1000Pa以上20000Pa以下とすることで形成される。より詳細には、前記複数の劈開面は、前述の凹凸を徐々に除去する工程において、加圧力が、10000Pa以上20000Pa以下、5000Pa以上10000Pa未満、20Pa以上3000Pa以下、となるように、加圧力を順に弱めることで形成される。 That is, the plurality of cleavage surfaces, in the step of gradually removing the aforementioned irregularities, using a polishing pad made from the slurry and the nonwoven fabric composed mainly of colloidal silica, the rotational speed 10min -1 or more 1000min -1 or less of the polishing pad The slurry is supplied at a rate of 0.02 ml / min to 2 ml / min and a pressure of 1000 Pa to 20000 Pa. More specifically, in the step of gradually removing the above-described unevenness, the plurality of cleaved surfaces are subjected to a pressure so that the pressure is 10,000 Pa or more and 20000 Pa or less, 5000 Pa or more and less than 10,000 Pa, 20 Pa or more and 3000 Pa or less. It is formed by weakening in order.

図14に、上記の凹凸を徐々に除去する工程において、最後の加圧力を200Paに下げ10分間研磨加工を行ったものの結果を示す。最後の加圧条件以外は、前述の図11で示されるScAlMgO基板を得たときの条件と同じである。図14は10μm角(100μm)の範囲においてAFMによって測定した表面形状測定結果である。図14に示されるように、エピタキシャル成長面002は長尺状の複数の劈開面で形成されていることがわかる。 FIG. 14 shows the result of performing polishing for 10 minutes with the last applied pressure lowered to 200 Pa in the step of gradually removing the unevenness. Except for the final pressing condition, the conditions are the same as those for obtaining the ScAlMgO 4 substrate shown in FIG. FIG. 14 shows the surface shape measurement result measured by AFM in the range of 10 μm square (100 μm 2 ). As shown in FIG. 14, it can be seen that the epitaxial growth surface 002 is formed of a plurality of elongated cleavage surfaces.

ここで劈開面幅061を1.5nm以上500nm以下とする際の最終加圧力は20Pa以上3000Pa以下の範囲としたが、劈開面幅061を5nm以上150nm以下とする場合は砥粒にかかる加圧力の合成ベクトルと劈開方向との開き角θが小さくなることから、最終加圧力を100Pa以上2800Pa以下の範囲に設定するとよい。つまり、劈開面幅061を5nm以上150nm以下とする場合には、10000Pa以上20000Pa以下、5000Pa以上10000Pa未満、100Pa以上2800Pa以下、の順に加工が進むにつれ加圧力を弱めるようにして形成する。   Here, the final pressing force when the cleavage plane width 061 is set to 1.5 nm or more and 500 nm or less is set in a range of 20 Pa or more and 3000 Pa or less. Since the opening angle θ between the resultant vector and the cleavage direction becomes small, the final pressure should be set in the range of 100 Pa to 2800 Pa. That is, when the cleavage plane width 061 is 5 nm or more and 150 nm or less, it is formed such that the applied pressure is reduced as the processing proceeds in the order of 10,000 Pa to 20000 Pa, 5000 Pa to less than 10,000 Pa, and 100 Pa to 2800 Pa.

ここで、劈開面間高さ062について説明する。図15に2つの隣接する劈開面のX方向断面拡大図を示す。図15においてMgAlO原子層081およびScO原子層082からなるScAlMgO基板では、ScO原子層082が1層であるのに対してMgAlO層081が2層重なっており、MgAlO層081の層の間が劈開面となる。そのため、最表面はMgAlO層081の1層で形成される。劈開面間高さ062はScAlMgO原子配列から考えられる劈開部の特徴より、MgAlO原子層081が2層分とScO原子層082が1層分の厚みが最小単位である。つまり、これが図11の劈開面間高さ062の最小単位となり、具体的には、約0.8nmである。 Here, the height between cleavage surfaces 062 will be described. FIG. 15 shows an enlarged cross-sectional view in the X direction of two adjacent cleavage planes. In FIG. 15, in the ScAlMgO 4 substrate composed of the MgAlO 2 atomic layer 081 and the ScO 2 atomic layer 082, the ScO 2 atomic layer 082 is one layer, whereas the MgAlO 2 layer 081 is overlapped, and the MgAlO 2 layer 081 is overlapped. Between the layers is a cleavage plane. Therefore, the outermost surface is formed of one layer of the MgAlO 2 layer 081. The height between cleavage planes 062 is the smallest unit of thickness for two layers of MgAlO 2 atomic layers 081 and one layer of ScO 2 atomic layers 082 based on the characteristics of the cleavage portion considered from the ScAlMgO 4 atomic arrangement. That is, this is the minimum unit of the height between cleavage planes 062 in FIG. 11, specifically about 0.8 nm.

これに加え、MOCVD法を用いてGaN結晶エピタキシャル成長を行う場合、段差部の壁面からのエピタキシャル成長を抑制するため、劈開面間高さは、一定の高さ以下であることが望ましい。段差部の壁面は、劈開面とは結晶方位が異なる。そのため、壁面にエピタキシャル成長した結晶は、劈開面にエピタキシャル成長した結晶に対して、その不純物濃度が異なったり、当該結晶が多結晶発生の起因となってエピタキシャル成長の歩留りが低減したりする、という問題が起こるためである。具体的には、劈開面間高さを前記最小単位の1倍から10倍の範囲とすると、多結晶発生が抑制され、エピタキシャル成長の歩留りが向上する。すなわち、劈開面間高さ062は、0.8nm以上8nm以下とすることが好ましい。劈開面間高さ062を0.8nm以上8nm以下に形成するためには、最終加圧力で加工した結果のエピタキシャル成長面に対して100μmの範囲をAFMで測定し、表面粗さRaが0.08nm以上1.5nm以下になるように加工し形成する。 In addition, when performing GaN crystal epitaxial growth using the MOCVD method, it is desirable that the height between the cleavage planes is not more than a certain height in order to suppress epitaxial growth from the wall surface of the stepped portion. The wall surface of the step portion has a crystal orientation different from that of the cleavage plane. Therefore, the crystal epitaxially grown on the wall surface has a problem that the impurity concentration is different from that of the crystal epitaxially grown on the cleavage plane, or the yield of epitaxial growth is reduced due to the generation of polycrystals. Because. Specifically, when the height between the cleavage planes is in the range of 1 to 10 times the minimum unit, the generation of polycrystal is suppressed and the yield of epitaxial growth is improved. That is, the cleavage plane height 062 is preferably 0.8 nm or more and 8 nm or less. In order to form the cleavage plane height 062 between 0.8 nm and 8 nm, the range of 100 μm 2 is measured by AFM with respect to the epitaxial growth surface obtained as a result of processing with the final pressure, and the surface roughness Ra is 0. It is processed and formed to have a thickness of 08 nm to 1.5 nm.

さらに、劈開面間高さを前記最小単位の1倍から4倍の範囲とすると、多結晶抑制に加えて、エピタキシャル成長面全面で不純物濃度が一様な良好なエピタキシャル膜が得られる。すなわち、劈開面間高さ062は、0.8nm以上3.2nm以下とすることがより好ましい。劈開面間高さ062を0.8nm以上3.2nm以下に形成するためには、最終加圧力で加工した結果のエピタキシャル成長面に対して100μmの範囲をAFMで測定し、表面粗さRaが0.08nm以上1.0nm以下になるように加工し形成する。 Furthermore, when the height between the cleavage planes is in the range of 1 to 4 times the minimum unit, a good epitaxial film having a uniform impurity concentration over the entire epitaxial growth surface can be obtained in addition to the polycrystal suppression. That is, the cleavage plane height 062 is more preferably 0.8 nm or more and 3.2 nm or less. In order to form the cleavage plane height of 062 between 0.8 nm and 3.2 nm, the range of 100 μm 2 is measured by AFM with respect to the epitaxial growth surface as a result of processing with the final pressure, and the surface roughness Ra is Processed and formed to be 0.08 nm or more and 1.0 nm or less.

ここで、本方法の詳細を総括する。凹凸形成工程では、前記500nm以上の凹凸を、♯300以上♯2000以下のダイヤモンド砥粒の付着した砥石を用いて、次の加工条件で形成する。砥石回転数は500min―1以上50000min―1以下、ScAlMgO板状体回転数は10min―1以上300min―1以下、加工速度は0.01μm/秒以上1μm/秒以下、加工除去量は1μm以上300μm以下とする。また、劈開面形成工程では、複数の劈開面(500nm未満の凹凸)を、コロイダルシリカを主成分とするスラリーと不織布からなる研磨パッドを用い、次の加工条件で形成する。研磨パッドの回転数は10min―1以上1000min―1以下、スラリー供給量は0.02ml/分以上2ml/分以下、加圧力は20Pa以上20000Pa以下とする。更に、複数の劈開面(前記500nm未満の凹凸)は、加圧力を10000Pa以上20000Pa以下、5000Pa以上10000Pa未満、20Pa以上3000Pa以下、の順に、加工が進むにつれ弱めることでより正確に形成できる。なお、単一の劈開面を形成する場合には、上記劈開面形成工程の最終の加圧力を1000Pa以上5000Pa未満とする。 Here, the details of this method are summarized. In the unevenness forming step, the unevenness of 500 nm or more is formed under the following processing conditions using a grindstone to which diamond abrasive grains of # 300 or more and # 2000 or less are attached. Grindstone rotation speed 500 min -1 or more 50000Min -1 or less, ScAlMgO 4 plate member rotational speed 10min -1 or 300 min -1 or less, the processing speed of 0.01 [mu] m / sec or more 1 [mu] m / sec, machining removal amount is more than 1 [mu] m 300 μm or less. In the cleavage plane forming step, a plurality of cleavage planes (irregularities of less than 500 nm) are formed under the following processing conditions using a polishing pad made of a slurry mainly composed of colloidal silica and a nonwoven fabric. Rotational speed of the polishing pad 10min -1 or more 1000min -1 or less, the slurry feed rate 0.02 ml / min to 2 ml / min or less, pressure is not more than 20000Pa than 20 Pa. Furthermore, a plurality of cleavage planes (the unevenness of less than 500 nm) can be formed more accurately by weakening the pressing force in the order of 10,000 Pa to 20,000 Pa or less, 5000 Pa to 10000 Pa, 20 Pa to 3000 Pa in order. In addition, when forming a single cleavage plane, the final applied pressure in the cleavage plane formation step is set to 1000 Pa or more and less than 5000 Pa.

なお、エピタキシャル成長面は一方の面(表面)のみに形成すればよい。一方の面(表面)のみを研磨することで、工程の簡略化を実現できる。この場合、他方の面(裏面)側には、500nm以上の凹凸が形成されたまま残置される。ただし、両面にエピタキシャル成長面を形成してもよい。この場合、両面にGaN等の窒化物半導体のエピタキシャル成長を行うことができる。   Note that the epitaxial growth surface may be formed only on one surface (surface). By polishing only one surface (surface), the process can be simplified. In this case, the other surface (back surface) side is left with an unevenness of 500 nm or more formed. However, an epitaxial growth surface may be formed on both sides. In this case, nitride semiconductor such as GaN can be epitaxially grown on both sides.

本開示のScAlMgO基板では、図16に示されるように、一方の面、すなわち、エピタキシャル成長面002の裏面は梨地形状090であってもよい。図16は梨地形状090を有するScAlMgO基板001を示す。ScAlMgO基板の裏面に梨地形状090があることによって、ScAlMgO基板001の表裏の識別が可能となる。また、ScAlMgO基板001を搬送する際に、梨地形状090が滑り止めとして働き、搬送時にScAlMgO基板001が滑ってぶつかることによって生じる傷や欠けを抑制することが出来る。梨地形状090は、エピタキシャル成長面002よりも表面粗さRaが大きく、エピタキシャル成長面002に、複数の劈開面060が形成される場合でも梨地形状090の表面粗さが最も大きい。具体的には、単一の劈開面からなるエピタキシャル成長面002の表面粗さRaは通常、0.08nm以上0.5nm以下であり、複数の劈開面を有する場合は0.08nm以上1.5nm以下である。これに対して、梨地形状の090の表面粗さは、500nm以上8000nm以下である。なお、これらの表面粗さは100μmの領域内での測定値である。図17に梨地形状090の拡大図を示す。 In the ScAlMgO 4 substrate of the present disclosure, as shown in FIG. 16, one surface, that is, the back surface of the epitaxial growth surface 002 may have a matte shape 090. FIG. 16 shows a ScAlMgO 4 substrate 001 having a satin shape 090. ScAlMgO 4 on the rear surface of the substrate by the presence of satin shape 090, it is possible to identify the front and back of ScAlMgO 4 substrate 001. Further, when the ScAlMgO 4 substrate 001 is transported, the matte shape 090 acts as a slip stopper, and it is possible to suppress scratches and chips caused by the ScAlMgO 4 substrate 001 slipping and colliding during transport. The matte shape 090 has a surface roughness Ra larger than that of the epitaxial growth surface 002, and even when a plurality of cleaved surfaces 060 are formed on the epitaxial growth surface 002, the surface texture 090 has the largest surface roughness. Specifically, the surface roughness Ra of the epitaxial growth surface 002 composed of a single cleavage plane is usually 0.08 nm or more and 0.5 nm or less, and when having a plurality of cleavage planes, 0.08 nm or more and 1.5 nm or less. It is. On the other hand, the surface roughness of the satin-shaped 090 is 500 nm or more and 8000 nm or less. These surface roughnesses are measured values in a region of 100 μm 2 . FIG. 17 shows an enlarged view of the satin shape 090.

更に、エピタキシャル成長面001は凹凸形状の高さが500nm以下であるのに対して、梨地形状090は凹凸形状の高さとしては500nm以上であることが好ましい。凹凸高さは、前述のレーザー反射式測長機で測定される値である。ScAlMgO基板のエピタキシャル成長面の裏面が凹凸の高さ500nm以上の梨地形状でない場合、エピタキシャル成長面側にデバイス構造や配線構造のパターンを形成するための露光処理を行う際、ScAlMgO基板が透明であることに起因して、裏面から光が反射し、露光に影響を与えることがある。また、ハンドリング時に表裏の判別が困難で間違える可能性がある、製造装置のステージなど平坦面に基板を設置した際にスリップしやすい、といった問題が発生することがある。 Furthermore, the epitaxial growth surface 001 preferably has a concavo-convex shape height of 500 nm or less, whereas the satin shape 090 preferably has a concavo-convex shape height of 500 nm or more. The uneven height is a value measured by the above-described laser reflection type length measuring machine. When the back surface of the epitaxial growth surface of the ScAlMgO 4 substrate is not a matte shape having a concavo-convex height of 500 nm or more, the ScAlMgO 4 substrate is transparent when performing an exposure process for forming a pattern of a device structure or a wiring structure on the epitaxial growth surface side. As a result, light may be reflected from the back surface, affecting exposure. In addition, there may be a problem that it is difficult to discriminate between the front and the back during handling, and that the substrate is likely to slip when placed on a flat surface such as a stage of a manufacturing apparatus.

梨地形状090は表面に均一に凹凸を形成する加工工法で形成できる。具体的には、砥粒サイズの大きいダイヤモンド固定砥粒を用いた研削加工で形成できる。砥粒として、♯100以上♯2000以下のダイヤモンド砥粒を使用する。より好ましくは#600のダイヤモンド砥粒を用いる。すなわち、梨地形状090を有する基板は、ScAlMgO単結晶体を(0001)面で劈開して得られたScAlMgO板状体を準備する工程と、ScAlMgO板状体の一方の面(表面)を研磨してエピタキシャル成長面を形成する工程と、前記エピタキシャル成長面と反対側の面(裏面)を加工して前記エピタキシャル成長面よりも表面粗さの大きい梨地面を形成する工程と、を行うことで得られる。梨地面は、♯100以上♯2000以下のダイヤモンド砥粒の付着した砥石を用いて、砥石回転数500min―1以上50000min―1以下、ScAlMgO板状体回転数10min―1以上300min―1以下、加工速度0.01μm/秒以上1μm/秒以下、加工除去量1μm以上300μm以下、の加工条件で形成される。好ましくは、♯600のダイヤモンド砥粒により凹凸の差をより小さく出来る。好ましい加工条件として、砥石回転数1800min―1、ScAlMgO基板回転数100min―1、加工速度0.3μm/秒で加工除去量が20μmとなるように加工を実施する。 The satin shape 090 can be formed by a processing method that uniformly forms irregularities on the surface. Specifically, it can be formed by grinding using diamond fixed abrasive grains having a large abrasive grain size. As abrasive grains, diamond abrasive grains of # 100 or more and # 2000 or less are used. More preferably, # 600 diamond abrasive grains are used. That is, a substrate having a satin shape 090 includes a step of preparing a ScAlMgO 4 plate obtained by cleaving a ScAlMgO 4 single crystal at a (0001) plane, and one surface (surface) of the ScAlMgO 4 plate. And polishing the surface to form an epitaxial growth surface, and processing the surface (back surface) opposite to the epitaxial growth surface to form a textured surface having a surface roughness larger than that of the epitaxial growth surface. It is done. Mat surface, using the attached grindstone ♯100 more ♯2000 following diamond abrasive grains, grinding wheel rotational speed 500 min -1 or more 50000Min -1 or less, ScAlMgO 4 plate member rotation speed 10min -1 or 300 min -1 or less, It is formed under processing conditions of a processing speed of 0.01 μm / second to 1 μm / second and a processing removal amount of 1 μm to 300 μm. Preferably, the difference in unevenness can be further reduced by # 600 diamond abrasive grains. As preferable processing conditions, the processing is performed so that the processing removal amount becomes 20 μm at a grinding wheel rotational speed of 1800 min −1 , ScAlMgO 4 substrate rotational speed of 100 min −1 , a processing speed of 0.3 μm / second.

また加工による加工変質層の影響を取り除くために、加工変質層を形成する研削加工やブラスト加工、を実施してもよい。   Moreover, in order to remove the influence of the work-affected layer due to processing, grinding or blasting for forming the work-affected layer may be performed.

ここで、エピタキシャル成長面とは、基板となる結晶の上に別の結晶をエピタキシャル成長させる面であり、例えば、基板の外周から5mm以上内側の領域とすることができる。エピタキシャル成長とは、下地の基板の結晶面にそろえて新たに結晶を配列させる結晶の成長様式である。このエピタキシャル成長面には、MOCVD法やMOVPE(Metal−organic Vapor Phase epitaxy)法、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法等の気相成長法や、フラックス法等の液相成長法でIII族窒素化合物などの化合物半導体の結晶を成長させることができる。   Here, the epitaxial growth surface is a surface on which another crystal is epitaxially grown on the crystal to be the substrate, and can be, for example, a region 5 mm or more inside from the outer periphery of the substrate. Epitaxial growth is a crystal growth mode in which crystals are newly aligned with the crystal plane of the underlying substrate. On this epitaxial growth surface, a group III nitrogen compound is formed by a vapor phase growth method such as MOCVD method, MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) method, HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method, or liquid phase growth method such as flux method. The compound semiconductor crystal can be grown.

なお、ScAlMgO基板にエピタキシャル成長させる方法として、GaNのMOCVD成長を説明したが、GaNにAlやInを添加したAlGaInN系結晶成長でも同様の効果がある。 Although GaN MOCVD growth has been described as a method for epitaxial growth on a ScAlMgO 4 substrate, AlGaInN-based crystal growth in which Al or In is added to GaN has the same effect.

また、成長方法もMOCVDに限らず他のHVPE成長や、MOCVD成長後にHVPE成長を行うなど、成長手法の併用でも良い。成長温度も500〜600℃程度の低温でAlGaInN系バッファ層を成長させた後に、1000℃以上の高温でGaN結晶成長を行ってもよい。   Further, the growth method is not limited to MOCVD, and other HVPE growth, or HVPE growth after MOCVD growth may be used together. After growing the AlGaInN buffer layer at a low temperature of about 500 to 600 ° C., the GaN crystal may be grown at a high temperature of 1000 ° C. or higher.

上記AlGaInN系結晶層上に同AlGaInN系のヘテロ接合などを作成し発光デバイス、パワーデバイス等を形成しても良い。   A light emitting device, a power device, or the like may be formed by forming an AlGaInN heterojunction on the AlGaInN crystal layer.

(その他の実施の形態)
なお、上述の実施形態では、一般式RAMOで表される単結晶体からなる基板のうち、ScAlMgOの単結晶体から得られる基板について説明したが、本開示は、これに限定されない。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the substrate obtained from the single crystal of ScAlMgO 4 is described among the substrates formed of the single crystal represented by the general formula RAMO 4. However, the present disclosure is not limited to this.

なお、本開示の基板は、一般式RAMOで表されるほぼ単一結晶材料で構成される。上記一般式において、Rは、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素(原子番号67−71)から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Aは、Fe(III)、Ga、およびAlから選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、MはMg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdから選択される一つまたは複数の二価の元素を表す。なお、ほぼ単一結晶材料とは、エピタキシャル成長面を構成するRAMOが90at%以上含まれ、かつ、任意の結晶軸に注目したとき、エピタキシャル成長面のどの部分においてもその向きが同一であるような結晶質固体をいう。ただし、局所的に結晶軸の向きが変わっているものや、局所的な格子欠陥が含まれるものも、単結晶として扱う。なお、Oは酸素である。ただし、上記の通り、RはSc、AはAl、MはMgとするのが望ましい。 Note that the substrate of the present disclosure is made of a substantially single crystal material represented by the general formula RAMO 4 . In the above general formula, R represents one or more trivalent elements selected from Sc, In, Y, and a lanthanoid element (atomic number 67-71), and A represents Fe (III), Ga , And one or more trivalent elements selected from Al, wherein M is one or more divalent elements selected from Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd Represents an element. Note that the almost single crystal material includes 90 at% or more of RAMO 4 constituting the epitaxial growth surface, and when attention is paid to an arbitrary crystal axis, the direction is the same in any part of the epitaxial growth surface. A crystalline solid. However, those in which the orientation of the crystal axis is locally changed and those containing local lattice defects are also treated as single crystals. O is oxygen. However, as described above, it is desirable that R is Sc, A is Al, and M is Mg.

基板上へMOCVC気相成長時でLED発光層を成長されLED素子を製造するにあたり、本開示に係る基板を利用することで、LED素子として発光ムラが発生し、輝度の低下を防ぐことが出来る。   When the LED light emitting layer is grown on the substrate and the LED light emitting layer is grown to manufacture the LED element, by using the substrate according to the present disclosure, the light emitting unevenness is generated as the LED element, and the luminance can be prevented from being lowered. .

001 ScAlMgO基板
002 エピタキシャル成長面
003 段差部
060 劈開面
061 劈開面幅
062 劈開面間高さ
070 砥粒
081 MgAlO原子層
082 ScO原子層
090 梨地形状
001 ScAlMgO 4 substrate 002 Epitaxial growth surface 003 Stepped portion 060 Cleaved surface 061 Cleaved surface width 062 Cleaved surface height 070 Abrasive grain 081 MgAlO 2 atomic layer 082 ScO 2 atomic layer 090 Pear-like shape

Claims (15)

一般式RAMOで表される単結晶体(一般式において、Rは、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Aは、Fe(III)、Ga、およびAlからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Mは、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す)からなるRAMO基板であり、
少なくとも一方の面にエピタキシャル成長面を有し、
前記エピタキシャル成長面が、規則性を持って分布する、互いに分離した複数の劈開面を有する、RAMO基板。
A single crystal represented by the general formula RAMO 4 (in the general formula, R represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Sc, In, Y, and lanthanoid elements; Represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe, (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd. A RAMO 4 substrate comprising one or more divalent elements selected from the group consisting of:
Having an epitaxial growth surface on at least one surface;
The RAMO 4 substrate, wherein the epitaxial growth surface has a plurality of cleaved surfaces separated from each other distributed with regularity.
前記複数の劈開面は、それぞれ長尺形状である、
請求項1に記載のRAMO基板。
Each of the plurality of cleavage planes has an elongated shape.
The RAMO 4 substrate according to claim 1.
前記各劈開面の幅が、1.5nm以上500nm以下である、
請求項2に記載のRAMO基板。
The width of each cleavage plane is 1.5 nm or more and 500 nm or less,
The RAMO 4 substrate according to claim 2.
前記各劈開面の幅が、5nm以上150nm以下である、
請求項2に記載のRAMO基板。
The width of each cleavage plane is 5 nm or more and 150 nm or less,
The RAMO 4 substrate according to claim 2.
隣接する前記劈開面どうしが、0.8nm以上8nm以下ずつ離間している、
請求項3または4に記載のRAMO基板。
The adjacent cleavage planes are separated by 0.8 nm or more and 8 nm or less,
The RAMO 4 substrate according to claim 3 or 4.
前記劈開面内の100μmの領域における表面粗さRaが、0.08nm以上1.5nm以下である、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のRAMO基板。
The surface roughness Ra in the region of 100 μm 2 in the cleavage plane is 0.08 nm or more and 1.5 nm or less.
The RAMO 4 substrate according to any one of claims 1 to 5.
前記一般式におけるRがScであり、AがAlであり、MがMgである、
請求項1〜6のいずれか一項に記載のRAMO基板。
R in the general formula is Sc, A is Al, and M is Mg.
The RAMO 4 substrate according to any one of claims 1 to 6.
隣接する前記劈開面どうしの間に、AlMgO層が露出している、
請求項7に記載のRAMO基板。
Between adjacent cleaved surfaces, an AlMgO 2 layer is exposed,
The RAMO 4 substrate according to claim 7.
一般式RAMOで表される単結晶体(一般式において、Rは、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Aは、Fe(III)、Ga、およびAlからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Mは、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す)を(0001)面で劈開して、RAMO板状体を準備する劈開工程と、
前記RAMO板状体に高さ500nm以上の凹凸を形成する凹凸形成工程と、
前記高さ500nm以上の凹凸を研磨して、規則性を持って分布する、互いに分離した複数の劈開面を形成する劈開面形成工程と、
を含む、RAMO基板の製造方法。
A single crystal represented by the general formula RAMO 4 (in the general formula, R represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Sc, In, Y, and lanthanoid elements; Represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe, (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd. Cleaving at (0001) plane to prepare a RAMO 4 plate-like body, which represents one or more divalent elements selected from the group consisting of:
An unevenness forming step of forming unevenness having a height of 500 nm or more on the RAMO 4 plate;
Cleaving the irregularities having a height of 500 nm or more to form a plurality of cleaved surfaces separated from each other and distributed with regularity; and
A method for manufacturing a RAMO 4 substrate.
前記凹凸形成工程は、第1砥粒で前記RAMO板状体を研削する工程であり、
前記劈開面形成工程は、前記第1砥粒より硬度が低い第2砥粒で、前記高さ500nm以上の凹凸を研磨する工程である、
請求項9のRAMO基板の製造方法。
The concavo-convex forming step is a step of grinding the RAMO 4 plate with the first abrasive grains,
The cleavage plane forming step is a step of polishing the unevenness having a height of 500 nm or more with a second abrasive grain having a hardness lower than that of the first abrasive grain.
The method for manufacturing the RAMO 4 substrate according to claim 9.
前記劈開面形成工程において、研磨時の加圧力を段階的に弱めることにより前記複数の劈開面を形成する、
請求項9または10に記載のRAMO基板の製造方法。
In the cleavage plane forming step, the plurality of cleavage planes are formed by gradually reducing the pressure applied during polishing.
The method for producing a RAMO 4 substrate according to claim 9 or 10.
前記凹凸形成工程において、
♯300以上♯2000以下のダイヤモンド砥粒が付着した砥石を用いて、
前記砥石の回転数500min―1以上50000min―1以下、
前記RAMO板状体の回転数10min―1以上300min―1以下、
加工速度0.01μm/秒以上1μm/秒以下、かつ
加工除去量1μm以上300μm以下、
の条件で研削を行い、
前記劈開面形成工程において、
コロイダルシリカを主成分とするスラリーおよび不織布からなる研磨パッドを用いて、
前記研磨パッドの回転数10min―1以上1000min―1以下、
スラリー供給量0.02ml/分以上2ml/分以下、かつ
加圧力1000Pa以上20000Pa以下、
の条件で研磨を行う、
請求項9〜11いずれか一項に記載のRAMO基板の製造方法。
In the irregularity forming step,
Using a grindstone with diamond abrasive grains of # 300 or more and # 2000 or less,
The number of revolutions of the grindstone is 500 min −1 or more and 50000 min −1 or less,
The RAMO 4 plate body rotational speed 10min -1 or 300 min -1 or less,
Processing speed 0.01 μm / second or more and 1 μm / second or less, and processing removal amount 1 μm or more and 300 μm or less,
Grinding under the conditions of
In the cleavage plane forming step,
Using a polishing pad made of a slurry and non-woven fabric based on colloidal silica,
Rpm 10min -1 or more of the polishing pad 1000min -1 or less,
Slurry supply rate 0.02 ml / min or more and 2 ml / min or less, and pressing force 1000 Pa or more and 20000 Pa or less,
Polishing under the conditions of
The manufacturing method of the RAMO 4 board | substrate as described in any one of Claims 9-11.
前記劈開面形成工程において、加圧力を、10000Pa以上20000Pa以下、5000Pa以上10000Pa未満、20Pa以上3000Pa以下、の順に段階的に弱める、
請求項11または12に記載のRAMO基板の製造方法。
In the cleavage plane forming step, the applied pressure is gradually reduced in the order of 10,000 Pa to 20000 Pa, 5000 Pa to less than 10,000 Pa, 20 Pa to 3000 Pa,
The manufacturing method of the RAMO 4 board | substrate of Claim 11 or 12.
前記劈開面形成工程において、加圧力を、10000Pa以上20000Pa以下、5000Pa以上10000Pa未満、100Pa以上2800Pa以下、の順に段階的に弱める、
請求項11または12に記載のRAMO基板の製造方法。
In the cleavage plane forming step, the applied pressure is gradually reduced in the order of 10,000 Pa to 20000 Pa, 5000 Pa to less than 10,000 Pa, 100 Pa to 2800 Pa.
The manufacturing method of the RAMO 4 board | substrate of Claim 11 or 12.
前記一般式におけるRがScであり、AがAlであり、MがMgである、
請求項9〜14のいずれか一項に記載のRAMO基板の製造方法。
R in the general formula is Sc, A is Al, and M is Mg.
The manufacturing method of the RAMO 4 board | substrate as described in any one of Claims 9-14.
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