(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板の研磨方法であって、
５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料を準備する工程と、
研磨具を用いて前記軟質材料とともに前記基板を研磨する工程とを備え、
前記基板を研磨する工程において、前記研磨具に対して前記軟質材料から荷重を加え、
前記基板を研磨する工程において、前記軟質材料を用いて前記基板の位置を固定する、研磨方法。
【請求項２】
前記軟質材料を準備する工程において、１００≦Ｈｖ≦１３００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する前記軟質材料を準備する、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記基板を研磨する工程において、定盤を前記研磨具として用いる、請求項１または請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記基板を研磨する工程において、研磨パッドを前記研磨具として用いる、請求項１または請求項２に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記基板を研磨する工程において、５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質砥粒を含む研磨液を前記研磨具に供給する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板の研磨方法、基板および発光素子に関し、より特定的には、ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板の研磨方法および基板、さらに当該基板を用いて形成した発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、紫外光領域のバンドギャップを有するため、青色や紫外光などの短波長の光を発振する半導体レーザに使用されている。近年、ＧａＮ結晶を作製する手法として、ＧａＮ基板上にＧａＮをホモエピタキシャル成長する手法が主流になりつつある。したがって、ＧａＮ基板は、発光素子をはじめとするＧａＮ結晶を用いた各種半導体デバイスにおいて重要な役割を果たすことが期待されている。
【０００３】
ＧａＮ基板は通常、所定の形状にインゴットの外周を研削した後で、インゴットから所望の厚みでウエハを切り出すことによって製造される。さらに、切り出した後で、エピタキシャル成長可能な状態（エピレディな状態）となるように、ＧａＮ基板表面は研削や研磨によって平坦化される。ＧａＮ基板表面の平坦化の際には、始めに比較的粒径が大きい砥粒（粒径ｒ＞１μｍ）を用いて粗研磨をした後で、小さな砥粒（粒径ｒ≦１μｍ）を用いて仕上げ研磨を行なっている。粗研磨は切削を主目的としているのに対して、仕上げ研磨は表面の平坦化を目的としている。
【０００４】
ここで、仕上げ研磨方法として、化学機械研磨（ＣＭＰ）と機械研磨とが主に知られている。ＣＭＰは、研磨液に含まれる化学成分の作用と、砥粒による機械的研磨の作用との両方によってウエハを研磨する方法である。ＣＭＰを行なう際には、水などの分散媒に分散質である砥粒を分散させ、かつ酸化剤やＰＨ調整剤を加えた研磨液を供給しつつ、回転する研磨パッドに対しウエハを押し付ける。一方、機械研磨は、金属定盤などにウエハを押し付けることによってウエハを機械的に研磨する方法である。
【０００５】
なお、従来のＧａＮ基板の研磨方法は、たとえば特開２００４−３１１５７５号公報（特許文献１）、国際特許公開第２００５／１０９４８１号パンフレット（特許文献２）、および特開２００６−３１０３６２号公報（特許文献３）、および特開２００８−４２１５７号公報（特許文献４）に開示されている。特許文献１は、ビッカース硬さ試験による硬度が４００〜１０００ｋｇ／ｍｍ2である軟質砥粒と、１３００〜６０００ｋｇ／ｍｍ2である硬質砥粒とを水に分散させた研磨組成物を用いて、ＧａＮ系半導体基板を研磨することを開示している。特許文献２は、ＧａＮ系半導体基板を所定の研磨組成物でポリシングすることを開示している。研磨組成物としては、軟質砥粒と硬質砥粒とを水に分散させ、ｐＨ値を１．５以上５．０以下の範囲に調整したものを使用している。特許文献３は、ＧａＮ結晶の表面を機械研磨し、さらにポリシングすることを開示している。ポリシングの際には、ｐＨの値ｘと酸化還元電位ｙとが所定の関係を満たすように調整されたポリシング液を用いている。特許文献４は、研削、ラッピング、およびポリシングの３種類の工程を基板に施すことによって、ＧａＮ基板を研磨する方法が開示されている。ポリシングの際には研磨液を用いており、研磨液に含まれる砥粒を粗い砥粒から順次細かい砥粒に切り替えている。その結果、面粗度Ｒｍｓが１．２ｎｍ〜１．５ｎｍ、水平方向の面ダレが１４０μｍ、垂直方向の面ダレが４３μｍであるＧａＮ基板が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１１５７５号公報
【特許文献２】国際特許公開第２００５／１０９４８１号パンフレット
【特許文献３】特開２００６−３１０３６２号公報
【特許文献４】特開２００８−４２１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のＧａＮ基板の研磨方法では、平坦性の高い研磨を迅速に行なうことができないという問題があった。
【０００８】
ＣＭＰでは、研磨液の機械的作用および化学的作用を担保するために、研磨液の成分を微調整する必要がある。このため、研磨液の準備に時間を要し、迅速な研磨を行なうことができなかった。
【０００９】
また、機械研磨では、ＧａＮの研磨に適した硬度の研磨具（砥粒）が存在せず、精度の高い研磨を迅速に行なうことができなかった。たとえばダイヤモンドなどの高硬度（ビッカース硬度Ｈｖ≧１３００）の砥粒を用いた場合、ダイヤモンドがＧａＮに比べて硬すぎるため、ＧａＮ基板の表面荒れが生じ、ＧａＮ基板表面の平坦性が悪化していた。一方、ＳｉＯ2などの低硬度の砥粒を用いた場合、ＧａＮの研磨速度が悪化し、迅速な研磨を行なうことができなかった。
【００１０】
さらに、特許文献４のように砥粒を粗いものから細かいものに順次切り替えて使用した場合、ＧａＮ基板表面の算術平均粗さＲａの値は向上するものの、最大高さＲｙの値が悪化していた。これは、細かい砥粒を用いた場合、ＧａＮ基板表面の全体的な平坦性は向上するものの、砥粒が研磨液中または定盤上（研磨具上）で凝集してＧａＮ基板表面に部分的に深い傷を生じさせ、局所的な平坦性が悪化していた。
【００１１】
上述のような問題は、ＧａＮ基板の研磨においてのみ生じるものではなく、ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板全般において生じる問題である。
【００１２】
したがって、本発明の一の目的は、基板の平坦性を向上することのできる基板の研磨方法および基板を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、迅速な研磨を行なうことのできる基板の研磨方法および基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明における基板の研磨方法は、ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板の研磨方法であって、以下の工程を備えている。５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料を準備する。研磨具を用いて軟質材料とともに基板を研磨する。基板を研磨する工程において、研磨具に対して軟質材料から荷重を加える。基板を研磨する工程において、軟質材料を用いて基板の位置を固定する。
本発明における基板の研磨方法は、III族窒化物材料よりなる基板の研磨方法であって、以下の工程を備えている。５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料を準備する。研磨具を用いて軟質材料とともに基板を研磨する。
【００１５】
本発明における基板の研磨方法によれば、砥粒によって軟質材料が削られ、軟質材料の削りカスが生じる。そして、この削りカスが砥粒に付着し、基板と砥粒との間のクッション材として機能する。軟質材料が５０以上のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、基板と刃との間のクッション材として機能を軟質材料が発揮する。軟質材料が２８００以下のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、軟質材料による基板の損傷を抑制することができる。その結果、砥粒による基板の表面荒れが抑制され、基板の平坦性を向上することができる。また、基板の平坦性を向上するために、低硬度の砥粒を用いたり、研磨液の成分を微調整したり、細かい砥粒を含む研磨液を用いたりする必要が無いので、迅速な研磨を行なうことができる。
【００１６】
上記研磨方法において好ましくは、軟質材料を準備する工程において、１００≦Ｈｖ≦１３００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料を準備する。これにより、基板と砥粒との間のクッション材としての軟質材料の機能が高まり、また軟質材料による基板の損傷を一層抑制することができる。
【００１７】
上記製造方法において好ましくは、基板を研磨する工程において、研磨具に対して軟質材料から荷重を加える。これにより、研磨具の砥粒によって軟質材料が削られ易くなり、軟質材料の削りカスが生じ易くなる。
【００１８】
上記製造方法において好ましくは、基板を研磨する工程において、金属よりなる定盤を研磨具として用いる。
【００１９】
上記製造方法において好ましくは、基板を研磨する工程において、樹脂よりなる研磨パッドを研磨具として用いる。
【００２０】
このように金属からなる定盤や、圧縮率が小さい（硬質の）研磨パッドを用いれば、研磨される基板が変形しにくくなる。このため、当該基板に大きなエッジロールオフが生じにくくなるので、基板の平坦性を向上することができる。
【００２１】
上記製造方法において好ましくは、基板を研磨する工程において、軟質材料を用いて基板の位置を固定する。これにより、研磨時に基板を固定するための冶具が不要になる。
【００２２】
上記製造方法において好ましくは、基板を研磨する工程において、５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質砥粒を含む研磨液を研磨具に供給する。これにより、軟質砥粒の供給量によって基板の研磨条件を自由に変えることができる。
【００２３】
本発明における基板は、ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板であって、算術平均粗さＲａが０．１ｎｍ≦Ｒａ≦３．０ｎｍであり、かつ最も深いスクラッチの深さＤが２ｎｍ≦Ｄ≦９０ｎｍである表面を有している。基板表面に平行な方向のロールオフ量ｄｘが１０μｍ≦ｄｘ≦５００μｍであり、基板表面に垂直な方向のロールオフ量ｄｚが５ｎｍ≦ｄｚ≦２５００ｎｍである。ここで、算術平均粗さＲａが０．５ｎｍ≦Ｒａ≦２．０ｎｍであり、かつ上記スクラッチの深さＤが５ｎｍ≦Ｄ≦７０ｎｍである表面を有することがより好ましい。または、基板表面に平行な方向のロールオフ量ｄｘが１０μｍ≦ｄｘ≦５０μｍであり、基板表面に垂直な方向のロールオフ量ｄｚが５ｎｍ≦ｄｚ≦２００ｎｍであることが好ましい。
【００２４】
本発明の基板は、平坦性を向上することができる。また、迅速な研磨を行なうことができる。
【００２５】
上述した本発明における基板を用いて形成した発光素子は、光出力が大きくなり、駆動可能な電圧値を低減することができる。したがって、低エネルギで高出力である、電気特性や光特性の良好な発光素子を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の基板の研磨方法によれば、基板の平坦性を向上することができる。また、迅速な研磨を行なうことができる。本発明の基板は平坦性が向上された高品質なものとなる。さらに当該基板を用いて形成する発光素子の電気特性や光特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１において使用される研磨装置を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２において使用される研磨装置を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２において使用される研磨装置における、回転定盤部のガイドリング内部を模式的に示す底面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における研磨後の基板を模式的に示す平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）本発明の実施例１において測定された、スズ合金からなる定盤を用いて研磨したＧａＮ基板の端部付近の表面の形状を示す図である。（ｂ）本発明の実施例１において測定された、ポリウレタンからなる研磨パッドを用いて研磨したＧａＮ基板の端部付近の表面の形状を示す図である。
【図７】本発明に係る基板上に薄膜を積層した構造を模式的に示す断面図である。
【図８】図７の構造を用いて形成した発光素子の態様を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１において使用される研磨装置を模式的に示す側面図である。図１を参照して、本実施の形態において使用される研磨装置は、たとえば５０ｍｍの直径を有するＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板１０を研磨するためのものである。この研磨装置は、基板保持部１と、回転機構部２と、研磨具３と、研磨液供給部４と、軟質材料５と、軟質材料保持部６とを備えている。基板保持部１、研磨液供給部４、および軟質材料保持部６は、回転機構部２の上部に配置されている。
【００２９】
基板保持部１は、複数枚の基板１０（図１では２枚の基板のみが示されている）を保持することが可能であり、加圧ヘッド１ａとシャフト１ｂとを含んでいる。加圧ヘッド１ａは、回転機構部２に対して基板１０から荷重を加えることによって基板１０の位置を固定することが可能である。シャフト１ｂは、環状の加圧ヘッド１ａの上面の中心に接続されており、加圧ヘッド１ａを回転させることが可能である。
【００３０】
回転機構部２は、固定盤２ａとシャフト２ｂとを含んでいる。固定盤２ａは、基板１０の研磨に用いる研磨具３を載置するためのベースとして用いられる、回転可能な部材である。固定盤２ａは、たとえばステンレスなどの金属よりなっている。シャフト２ｂは、固定盤２ａの底面の中心に接続されており、固定盤２ａを回転させることが可能である。
【００３１】
固定盤２ａの上面には研磨具３が貼り付けられていてもよい。研磨具３はたとえばスズ合金などの金属材料よりなる定盤である。あるいは研磨具３は、たとえばポリウレタンなどの樹脂よりなる研磨パッドであってもよい。研磨具３には、上述した金属材料（定盤）からなっているか、樹脂（研磨パッド）からなっているかに関わらず、１μｍ以下の平均粒径を有する砥粒としてのダイヤモンドを含んでいてもよい。あるいは研磨具３の表面上にはダイヤモンド以外の砥粒としての材料を含んでいてもよい。なおここで砥粒の平均粒径とは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法を用いて測定した場合における、小粒径側から大粒径側に向けて当該砥粒の体積を積算した累積体積が５０％となる箇所における断面の直径の値を意味する。上述した測定方法とは具体的には、砥粒に照射したレーザ光の散乱光の散乱強度分布を解析することにより、粒子径を測定する方法である。
【００３２】
たとえば研磨具３が樹脂製の研磨パッドからなる場合には、図１に示すように研磨具３を固定盤２ａの上面に接触するように貼り付けてもよい。しかしたとえば研磨具３が金属材料よりなる定盤である場合には、固定盤２ａの上面から一定の深さ（図１の上下方向）に溝状領域を形成し、当該溝状領域の内部に研磨具３を嵌めるように配置してもよい。
【００３３】
また固定盤２ａに形成した溝状領域に嵌めこむように配置する定盤としての研磨具３は、上述した金属材料からなるものに限られず他の種類の高硬度な材料、たとえばガラスやプラスチック材料からなるものであってもよい。
【００３４】
定盤もしくは研磨パッドが研磨具３として機能することにより、軟質材料５および基板１０は当該研磨具３に含まれる砥粒によって研磨されうる。このように、硬度の高い金属材料やガラス材料などからなる定盤や、圧縮率が小さい硬質な樹脂材料からなる研磨パッドを研磨具３として基板１０を研磨すれば、エッジロールオフが生じにくくなる。このため、基板１０の平坦性を向上することができる。
【００３５】
さらに、研磨液供給部４は、その先端部から定盤や研磨パッドからなる研磨具３の上面へ研磨液を供給することが可能である。この研磨液供給部４から供給される研磨液はたとえばダイヤモンドの砥粒を含んでいることが好ましい。このようにすれば、当該研磨液により基板１０の表面が研磨される。すなわち当該研磨液は上述した研磨具３と同様に、基板１０を研磨する役割を有する。
【００３６】
軟質材料保持部６は、軟質材料５を保持することが可能であり、研磨具３（定盤や研磨パッド）に対して軟質材料５を押し付けるように軟質材料５から荷重を加えることによって、軟質材料５の位置を固定することが可能である。
【００３７】
基板１０は、たとえばＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）などのＩＩＩ族窒化物材料よりなっており、特にＧａＮよりなっていることが好ましい。
【００３８】
続いて、本実施の形態における基板の研磨方法について説明する。
始めに、軟質材料５を準備する。軟質材料５としては、５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有しており、好ましくは１００≦Ｈｖ≦１３００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有しているものを準備する。軟質材料が５０以上、好ましくは１００以上のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、基板と刃との間のクッション材として機能を軟質材料が発揮する。軟質材料が２８００以下、好ましくは１３００以下のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、軟質材料による基板の損傷を抑制することができる。ダイヤモンドのビッカース硬度Ｈｖは２８００を超えており、ＧａＮからなる基板１０のビッカース硬度Ｈｖが１３００である。このため上述したように、Ｈｖが２８００以下、より好ましくはＨｖが１３００以下の軟質材料５を用いれば、より確実に基板１０の損傷を抑制することができる。また、軟質材料５から研磨具３へ押し付ける圧力（つまり研磨具３から軟質材料５へ加わる荷重）や、研磨具３に接触する軟質材料５の表面積を過大にしなくても、十分な量の軟質材料５の削りカスが生じるようになる。
【００３９】
続いて、基板１０を基板保持部１に取り付け、基板１０の表面１２（研磨面）が研磨具３の上面と対向するように基板１０を配置する。そして、加圧ヘッド１ａを下降させて基板１０の位置を固定する。
【００４０】
基板１０と同様に、軟質材料５を軟質材料保持部６に取り付け、軟質材料５の表面１３が研磨具３の上面と対向するように軟質材料５を配置する。そして、軟質材料保持部６を下降させて軟質材料５の位置を固定する。軟質材料５を固定し、かつ軟質材料５を削るためには、軟質材料５から研磨具３へ０．２ｋＰａ以上、より好ましくは０．５ｋＰａ以上の圧力Ｐを加えることが好ましい。なお上記の圧力Ｐには軟質材料５の自重による圧力も含まれる。つまり軟質材料５の材質によっては、軟質材料５の自重による圧力のみで（改めて軟質材料５から研磨具３への圧力を加えなくても）よい場合もある。一方、軟質材料５の削りカスが過大に生じるのを防ぐためには、軟質材料５から研磨具３に対して５０ｋＰａ以下、より好ましくは２０ｋＰａ以下の圧力Ｐを加えることが好ましい。圧力Ｐが上記範囲となるように、軟質材料保持部６の位置や軟質材料５の密度が適切に選択される。軟質材料５から研磨具３へ圧力を加えることにより、軟質材料５が研磨具３に押し付けられて研磨具３の砥粒によって軟質材料５が削られ易くなり、軟質材料５の削りカスが生じ易くなる。
【００４１】
基板１０および軟質材料５を固定した後で、研磨液供給部４から研磨液を研磨具３に供給しながら、固定盤２ａ、加圧ヘッド１ａ、および軟質材料保持部６を回転させる。これにより、軟質材料５とともに基板１０の表面１２が研磨される。軟質材料５は研磨具３の表面上に供給された砥粒によって削られ、軟質材料５の削りカスが生じる（つまり、軟質材料５がバルクから複数の粒子に変化する）。そして、この削りカスが研磨具３の砥粒に付着し、基板と砥粒との間のクッション材として機能する。
【００４２】
なお、基板１０の研磨の際には、加圧ヘッド１ａおよび軟質材料保持部６と、固定盤２ａとを互いに逆方向に回転させてもよいし、同一方向に回転させてもよい。さらには、加圧ヘッド１ａおよび軟質材料保持部６と固定盤２ａとのうち一方を固定して他方を回転させてもよい。
【００４３】
また、基板１０の研磨の際には、研磨液供給部４を通じて、研磨具３の上面に研磨液を供給してもよい。この研磨液は、研磨開始時には供給されず、研磨の途中から供給開始されてもよい。
【００４４】
研磨液には、基板１０を研磨するための砥粒が含まれる。この砥粒としては、たとえばダイヤモンドなどのいわゆる硬質砥粒が用いられる。しかし当該研磨液には、上記硬質砥粒に加えて、硬質砥粒よりも硬度の低いいわゆる軟質砥粒を含んでいてもよい。ここではダイヤモンドなどの硬度の高い材質からなる砥粒を硬質砥粒、ダイヤモンドよりも比較的硬度の低い材質からなる砥粒を軟質砥粒と呼ぶことにする。
【００４５】
つまり、たとえば上述した軟質材料５と同じく５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質砥粒を含んでいてもよい。なお、当該軟質砥粒のビッカース硬度Ｈｖは１００≦Ｈｖ≦１３００であることがより好ましい。これは上述した軟質材料５と同様に、ダイヤモンドのビッカース硬度Ｈｖが２８００を超えており、ＧａＮからなる基板のビッカース硬度Ｈｖが１３００であることに基づく。具体的には、軟質砥粒として、ＳｉＯ2、ＣｅＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＭｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＧｅＯ2、ＣａＯ、Ｇａ2Ｏ3、Ａｌ２Ｏ３および上述したすべての材質の水和物またはＩｎ2Ｏ3（および上記の水和物）などよりなる砥粒を含んでいてもよい。また研磨液は、上記軟質砥粒に加えて、または上記軟質砥粒の代わりに、たとえばＩＩＩ族窒化物結晶よりも硬度の高い砥粒を含んでいてもよい。具体的には、ダイヤモンド、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ、Ｃｒ2Ｏ3、またはＺｒＯ2などよりなる砥粒を含んでいてもよい。
【００４６】
つまり、上述した５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料は、図１の軟質材料５が削られることにより、基板１０と研磨具３との間に削りカスとして供給されてもよいし、研磨液供給部４から供給される研磨液の内部に当該軟質材料が含まれる態様としてもよい。
【００４７】
なお、研磨具３の表面上に存在する砥粒についても、上記研磨液の内部に含まれる砥粒についても、これが具体的にダイヤモンドからなる砥粒であるか否かに関わらず、当該砥粒の平均粒径は１μｍ以下であることが好ましい。これにより、基板１０の平坦性を向上することができる。さらに研磨液は、化学的作用によって基板１０の研磨を促進させるような化学成分を含んでいてもよい。
【００４８】
ここで、砥粒の平均粒径の測定方法としては、たとえば上述したように、粒子に照射したレーザ光の散乱光の散乱強度分布を解析することにより、粒子径を測定する方法を用いることが好ましい。
【００４９】
以上の工程により、基板の研磨が完了する。なお、上述の研磨方法の実施後に、基板１０の表面１２をドライエッチングしてもよい。上述の研磨方法を機械研磨にて行なった場合、表面１２には加工変質層が形成されている場合がある。表面１２をドライエッチングすることにより、この加工変質層を除去することができる。
【００５０】
本実施の形態における基板の研磨方法は、ＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板１０の研磨方法であって、以下の工程を備えている。５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲のビッカース硬度Ｈｖを有する軟質材料５を準備する。研磨具３を用いて軟質材料５とともに基板１０を研磨する。
【００５１】
本実施の形態における基板の研磨方法によれば、研磨具３上の砥粒によって軟質材料５が削られ、軟質材料５の削りカスが生じる。そして、この削りカスが砥粒に付着し、基板１０と砥粒との間のクッション材として機能する。軟質材料５が５０以上のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、基板１０と砥粒との間のクッション材として機能を軟質材料５が発揮する。軟質材料５が２８００以下のビッカース硬度Ｈｖを有することにより、軟質材料５による基板１０の損傷を抑制することができる。その結果、研磨具３上の砥粒による基板１０の表面荒れが抑制され、基板１０の平坦性を向上することができる。
【００５２】
本実施の形態における基板の研磨方法によれば、特に従来の機械研磨と比較して、砥粒による基板の表面荒れが抑制され、基板の平坦性を向上することができる。また、ＳｉＯ2などの低硬度の砥粒を用いる必要が無いので、迅速な研磨を行なうことができる。また、従来のＣＭＰと比較して、研磨液の成分を微調整する必要がなく、迅速な研磨を行なうことができる。さらに、細かい砥粒を含む研磨液を用いる場合と比較して、砥粒が凝集して基板表面に部分的に深い傷を生じさせることが抑制され、基板の平坦性を向上することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図２および図３は、本発明の実施の形態２において使用される研磨装置を模式的に示す図である。図２は側面図であり、図３は回転機構部のガイドリング内部の底面図である。図２および図３を参照して、本実施の形態における研磨方法は、軟質材料を用いて基板の位置を固定する点において実施の形態１の研磨方法と異なっている。
【００５４】
基板保持部１の下部には複数のガイドリング１４（図２には２つのガイドリングのみが示されている）が設けられている。ガイドリング１４の各々は中空の円筒形状を有しており、円周形状の下面を有している。ガイドリング１４の各々の下面には複数のスリット７が形成されている。研磨時にはガイドリング１４が回転することによって、ガイドリング１４内部へ流れ込む研磨液がスリット７によって妨げられ、ガイドリング１４内部へ供給される研磨液の量が制御される。
【００５５】
ガイドリング１４の各々の内部には、円盤状の軟質材料５と基板１０とが配置されている。軟質材料５は円筒形状を有しており、軟質材料５の円形状の表面１３には溝１５が形成されている。溝１５の内部には、プレートに貼り付けられた基板１０が配置されている。これにより、軟質材料５が基板１０の治具となり、研磨時において基板１０の位置が軟質材料５を用いて固定される。
【００５６】
なお、上記以外の研磨装置の構成および研磨方法は、実施の形態１における研磨装置および研磨方法と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００５７】
本実施の形態における基板の研磨方法によれば、実施の形態１における基板の研磨方法と同様の効果を得ることができる。加えて、研磨時に基板１０を固定するための冶具が不要になる。
【００５８】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、実施の形態１または２に記載の方法で研磨された基板について説明する。
【００５９】
図４および図５は、本発明の実施の形態３における研磨後の基板を模式的に示す図である。図４は平面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４および図５を参照して、実施の形態１または２に記載の方法で研磨された基板１０の表面１２は、算術平均粗さＲａおよび最大高さＲｙの両方において優れている。基板１０の表面１２の算術平均粗さＲａの値は、表面１２上に形成されるエピタキシャル層の結晶性に影響を与え、基板１０の表面１２の最大高さＲｙの値は、表面１２上に形成されるデバイスの歩留りに影響を与える。
【００６０】
具体的には、基板１０の表面１２は、８６μｍ四方の面における算術平均粗さＲａが０．１ｎｍ≦Ｒａ≦３．０ｎｍであり、かつ基板１０の外周部を除いた全面（基板１０の内部）における最大スクラッチ深さＤが２ｎｍ≦Ｄ≦９０ｎｍである（最大高さＲｙの値はスクラッチ深さＤの値に依存する）。ここで基板１０の外周部とは、円盤状をなす基板の表面のうち、外縁部端面から中心に向かう径方向に関して、当該直径の１０％以内の長さ分の領域を指す。また、基板１０端部のロールオフ量が小さい。具体的には、表面１２に平行な方向のロールオフ量ｄｘが１０μｍ≦ｄｘ≦５００μｍであり、好ましくは１０μｍ≦ｄｘ≦５０μｍである。表面１２に垂直な方向のロールオフ量ｄｚが５ｎｍ≦ｄｚ≦２５００ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ≦ｄｚ≦２００ｎｍである。
【００６１】
ここで、算術平均粗さＲａ、スクラッチ深さＤおよびロールオフ量ｄｘ、ｄｚは以下の方法で算出される。
【００６２】
始めに、二光束干渉光学系を使用して、基板１０の表面１２のエッジ部（外縁部から５００μｍ程度）に光を照射し、得られる光の干渉像をＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）カメラで撮影することによって、表面１２の形状を測定する。次に、表面１２の傾きを補正した後で、得られた表面１２の形状に基づいて、表面１２の算術平均粗さＲａおよびスクラッチ深さＤを測定する。スクラッチ深さＤとは、基板１０の外周部を除いた表面１２全面において最も深いスクラッチ１１１の深さである。次に、測定された算術平均粗さＲａに基づいて、算術平均粗さＲａがＲａ≦５ｎｍである領域を基板表面と特定し、Ｒａ＞５ｎｍである領域を基板表面から除外する（本発明の基板の場合、表面１２の全領域に亘ってＲａ≦５ｎｍであるため、測定された全領域が基板表面と特定される）。次に、得られた表面１２の形状に基づいて、基板表面と特定された領域におけるロールオフ量ｄｘ、ｄｚを測定する。
【００６３】
なお、実施の形態１または２に記載の方法において機械研磨を採用した場合、研磨直後の基板１０の表面１２は、算術平均粗さＲａが０．１ｎｍ≦Ｒａ≦１．５ｎｍであり、かつスクラッチ１１１の深さＤが１ｎｍ≦Ｄ≦３０ｎｍとなる。しかし、機械研磨を施した場合、基板１０の表面１２には加工変質層が形成される。このため、機械研磨後にはドライエッチングによりこの加工変質層を除去する必要がある。通常、スクラッチ部分は他の部分に比べてエッチングされやすい性質を有しているので、ドライエッチングによってスクラッチ深さは増加することが多い。その結果、ドライエッチング後の基板１０の表面１２は、上述のように算術平均粗さＲａが０．１ｎｍ≦Ｒａ≦３．０ｎｍとなり、かつスクラッチ深さＤが２ｎｍ≦Ｄ≦９０ｎｍとなる。
【００６４】
一方、従来の機械研磨では本実施の形態のような算術平均粗さＲａの範囲およびスクラッチ深さＤの範囲の両方を得ることはできない。従来の機械研磨においてダイヤモンドなどの高硬度（ビッカース硬度Ｈｖ＞２８００）の砥粒を用いた場合、砥粒による基板の表面荒れが生じ、算術平均粗さＲａの値が悪化する。また、従来の機械研磨において細かい砥粒を含む研磨液を用いて平坦性を向上（算術平均粗さＲａの値を低減）しようとした場合、砥粒が凝集して基板表面に部分的に深い傷を生じさせ、スクラッチ深さＤの値が悪化する。
【００６５】
また、従来のＣＭＰでは本実施の形態のようなロールオフ量ｄｘ、ｄｚの範囲を得ることはできない。従来のＣＭＰでは圧縮率の大きい（軟質の）研磨パッドを用いて基板を研磨する。圧縮率の大きい研磨パッドを用いた場合、研磨時に基板表面のみならず基板側面にもパッドが接触し、基板側面まで研磨される。その結果、大きなエッジロールオフ部分１１２が生じ、ロールオフ量ｄｘ、ｄｚの値が悪化する。
【００６６】
さらに、上述ように算術平均粗さＲａに基づいて基板表面を特定してロールオフ量を算出することにより、研磨後に端部に面取りを施した基板であっても、本実施の形態の基板か否かを判別することができる。すなわち、基板の端部を面取りした場合、面取り部の算術平均粗さＲａは１０ｎｍ以上となり、５ｎｍ以下となることはない。従って、面取り部が基板表面から除外され、面取り部を除いた領域でロールオフ量を算出可能となる。また、面取りを施した場合には、面取り部と基板表面との間が連続した滑らかな曲面とはならない。
【実施例１】
【００６７】
本実施例において、研磨の条件を様々に変化させて、ＧａＮ基板のサンプルを準備した。そして形成したＧａＮ基板の算術平均粗さＲａ、スクラッチ深さＤおよびロールオフ量ｄｘ、ｄｚを、実施の形態３に記載の方法を用いて算出した。
【００６８】
まずサンプルの形成方法としては、図１に示す研磨装置を用いて基板１０を異なる条件で研磨する。具体的には、以下の表１および表２の「条件系」の欄に示すように、定盤（金属材料）または研磨パッド（樹脂材料）からなる研磨具３（図１参照）の材質として、サンプルごとに、金属（スズ合金、銅）からなるもの、発泡が小さいポリウレタン（硬質研磨パッド）からなるもの、スウェード加工された樹脂（軟質研磨パッド。表中では「スウェード」）からなるものの３種類に変更したものを用意する。表１中の「研磨具３の材質」の欄において、上段には定盤であるか研磨パッドであるかを記しており、下段には各研磨具３の具体的な材質を記している。
【００６９】
また、上述した研磨具３としてポリウレタンまたはスウェードを用いた場合における材料の圧縮率を、サンプルごとに変化させている。なお、表１および表２に示すように、本実施例１で準備したサンプルはすべて、図１に示す固定盤２ａに研磨具３をセット（定盤を固定盤２ａに形成された溝内に嵌挿させるか、研磨パッドを貼り付ける）したものを用いて研磨したものである。
【００７０】
表１、表２に示すように、研磨液供給部４から供給される研磨液に、ダイヤモンドからなる砥粒を含んでいる。この砥粒の粒径は、サンプルごとに０．５μｍ、０．２５μｍ、０．１２５μｍと変化させている。なお、これらの粒径はすべて平均値である。また、軟質材料５のＨｖ、および軟質材料５への圧力Ｐは表１、表２に示すようにサンプルごとに変化させている。なおサンプル１１、サンプル１２、サンプル１３、サンプル１８については、軟質材料５を用いていない。
【００７１】
以上のようにサンプルごとに条件（条件系）を変化させて研磨したＧａＮ基板のサンプルの表面に対してドライエッチングを行ない加工変質層を除去した上で、各基板の、算術平均粗さＲａ、スクラッチ深さＤおよびロールオフ量ｄｘ、ｄｚを算出した。具体的には、二光束干渉光学系として非接触三次元段差測定計「マイクロマップ」（菱化システム製）を使用して、ＧａＮ基板表面から得られる光の干渉像をＣＣＤカメラで撮影した。撮影の際には、二光束対物レンズの倍率を５０倍とした。そして、撮影された画像に基づいてＧａＮ基板表面の形状を測定した。測定されたＧａＮ基板表面の形状を図６に示す。図６（ａ）は研磨具３としての金属製の定盤を用いて研磨したＧａＮ基板表面であり、図６（ｂ）は研磨具３としてのポリウレタン製の研磨パッドを用いて研磨したＧａＮ基板表面である。
【００７２】
続いて、補正後のＧａＮ基板表面の形状に基づいて、ＧａＮ基板表面の算術平均粗さＲａおよびスクラッチ深さＤを測定した。そして、測定された算術平均粗さＲａに基づいて、基板表面を特定した。本実施例１では、測定された全領域が基板表面と特定された。次に、基板表面と特定された領域において、ロールオフ量ｄｘ、ｄｚを測定した。
【００７３】
さらに、研磨を行なったＧａＮ基板のエッジ部（表面の外周部）にチッピングが発生しているか否かの観察を併せて行なった。表１、表２において「○」は当該箇所にチッピングが発生していないことを、「×」は当該箇所にチッピングが発生していることを示す。より具体的には「×」は各条件のサンプル中、チッピングが発生したサンプルが１０％以上の割合で発生したサンプルを示す。「○」は当該チッピングの発生した割合が上記１０％に満たないサンプルを示す。また、「チッピング」とは、欠けなどの外観不良が形成された領域の寸法が本来あるべき外縁から０．３ｍｍ以上であるものを示す。また表１、表２に示す各サンプルの枚数はすべて異なるため、上記各表中の各データは各サンプルにおける測定値の平均値を示す。
【００７４】
【表１】
0005589339.tif 000002
【００７５】
【表２】
0005589339.tif 000003
【００７６】
表１、表２の「結果系（基板）」の欄に、各サンプルの各項目の測定値の平均値を示している。表１は、「条件系」の各項目において上述した本発明に係る好ましい条件を用いて研磨を行なった基板（サンプル）における結果を示している。これに対して表２は、「条件系」の各項目の少なくとも１つ以上の項目に対して本発明に係る好ましい条件以外の条件を用いて研磨を行なった基板（サンプル）における結果を示している。
【００７７】
表１については、サンプル０１から０９のいずれのサンプルにおいても、Ｈｖが５０≦Ｈｖ≦２８００の範囲にある軟質材料５を用いて研磨している。この場合、形成された各基板の算術平均粗さＲａは０．１ｎｍ≦Ｒａ≦３．０ｎｍ、スクラッチ深さＤは２ｎｍ≦Ｄ≦９０ｎｍである。また、形成された各基板の水平方向ロールオフ量（基板１０に平行な方向を示す）ｄｘは１０μｍ≦ｄｘ≦５００μｍであり、垂直方向ロールオフ量ｄｚは５ｎｍ≦ｄｚ≦２５００ｎｍである。また、エッジ部のチッピングに関してはいずれのサンプルも「○」となった。
【００７８】
以上のデータより、表１に示す「条件系」の各項目において上述した本発明に係る好ましい条件を用いて研磨を行なった基板（サンプル）は、その表面が平坦で良好な品質を有するものであることがわかる。
【００７９】
また、これらの各基板上に形成した、後述する実施例２（図８参照）に示すデバイス（発光素子）の歩留り（デバイス総合歩留り）は、表１においてはすべて７０％以上であるのに対して、表２においてはすべて７０％未満となった。このことは表１、表２の「結果系（デバイス）」の欄に示される。したがって、表１に示す平坦で良好な表面を有する基板を用いて形成する発光素子の歩留りが高くなるといえる。なお、ここで各サンプルに形成されたデバイスの歩留りの判断基準は以下のとおりである。たとえば光出力強度が２０ｍＷ以上であれば当該デバイスは良品であると判断し、光出力強度が２０ｍＷ未満であれば当該デバイスは不良品であると判断した。
【００８０】
上述したデバイス総合歩留りは、表１、表２に示す「デバイス歩留り（基板内部）（％）」と「デバイス歩留り（基板外周部）（％）」との総合歩留りである。具体的には、基板外周部のデバイス歩留りとは、上述したように、円盤状をなす基板の表面のうち、外縁部端面から中心に向かう径方向に関して、当該直径の１０％以内の長さ分の領域である基板外周部に形成したデバイスの歩留りを示す。これに対して基板内部のデバイス歩留りとは、上記基板外周部以外の（中心側の）領域に形成したデバイスの歩留りを示す。たとえば基板の直径が５０ｍｍであれば、中心側の直径４０ｍｍの領域は「基板内部」、外縁部端面から５ｍｍ以内の領域は「基板外周部」としている。
【００８１】
なお、サンプル０８のように研磨具３（研磨パッド）としてポリウレタンを用いたとしても、デバイス総合歩留りに大きく影響していない。しかしたとえばｄｘやｄｚの値が他のサンプルよりも大きくなっており、その結果基板外周部におけるデバイス歩留りが他のサンプルよりも低くなっている。このことから、研磨具３（金属製の定盤）としてはスズ合金を用いることがより好ましい。サンプル０８におけるｄｘやｄｚのデータを除いた表１における他のサンプルのデータより、ｄｘは１０μｍ≦ｄｘ≦５０μｍであり、ｄｚは５ｎｍ≦ｄｚ≦２００ｎｍであることがより好ましい。
【００８２】
また、軟質材料のＨｖが５０であるサンプル０２、同Ｈｖが２８００であるサンプル０７は、デバイス総合歩留りが７０％以上８０％未満となっている。これに対して、上述したサンプル０８およびサンプル０２、サンプル０７を除く各サンプルについては、いずれも形成したデバイスの総合歩留りが８０％以上となっている。このことから、Ｈｖの値は１００≦Ｈｖ≦１３００であることがより好ましいといえる。またサンプル０２とサンプル０７はスクラッチ深さＤが大きくなっている。このためこれらを除外して、スクラッチ深さＤが５ｎｍ≦Ｄ≦７０ｎｍである表面を有することがさらに好ましいといえる。
【００８３】
サンプル０９は他のサンプルに比べて研磨液中のダイヤの砥粒の径を小さくしている。このようにすれば、他のサンプルに比べて算術平均粗さＲａおよびスクラッチ深さＤの値が小さくなっている。このようにＲａの値が小さくなると、当該粗さとなるように表面を加工するのに長時間を要する。つまり加工の生産性が悪化することになる。具体的には、たとえばサンプル０１を用いてＧａＮ基板の表面を研磨した場合の平均研磨レートは１．５μｍ／ｈであったのに対し、サンプル０９を用いてＧａＮ基板の表面を研磨した場合の平均研磨レートは０．２μｍ／ｈとなった。このため、上述したように０．１ｎｍ≦Ｒａであることが好ましいが、０．５ｎｍ≦Ｒａであることがより好ましい。ただし、加工の生産性を考慮しなければ、Ｒａが小さい、つまり表面がより平坦であることがより好ましい。したがって、上述したようにＲａ≦３．０ｎｍであることが好ましいが、Ｒａ≦２．０ｎｍであることがより好ましい。このことから、研磨液中のダイヤの砥粒の径を小さくすれば、より平坦で高品質な基板表面が得られるといえる。
【００８４】
次に、比較データである表２に関して説明する。まずサンプル１１、１２、１３、１８については、軟質材料５を用いずに研磨している。これらのうちサンプル１１は、スクラッチ深さＤが１８０ｎｍとなっており、好ましい範囲であるＤ≦９０ｎｍの２倍となっている。このように深いスクラッチが表面上に形成された基板を用いてデバイス（発光素子）を形成する場合、成膜を行なう前に基板に対して熱処理（サーマルアニール）を行なっても当該スクラッチを除去することが困難である。すなわち当該スクラッチが残った状態でデバイスを形成することになる。このことからデバイス総合歩留りが低下しているものと考えられる。
【００８５】
次にサンプル１２は、研磨液中のダイヤの砥粒径を小さく（０．２５μｍに）している。この場合、算術平均深さＲａはサンプル１１よりも小さくなるが、スクラッチ深さＤはサンプル１１に比べて著しい変化が見られない。サンプル１３は、サンプル１２よりもさらに研磨液中のダイヤの砥粒径を小さく（０．１２５μｍに）している。この場合、算術平均深さＲａはサンプル１２よりもさらに小さくなるが、スクラッチ深さＤはサンプル１１、１２よりも大きくなっている。これは軟質材料５を用いずに研磨液中のダイヤの砥粒径を小さくすれば、砥粒が研磨具３の表面上で凝集するためである。また研磨具３にポリウレタンからなる研磨パッドを用いたサンプル１８についても、サンプル１３と同様にスクラッチ深さＤが大きくなっている。その結果、デバイス総合歩留りが低くなっている。
【００８６】
サンプル１４、１５は、表１に示す各サンプルに対して、軟質材料５としてＨｖが好ましい範囲外のものを用いて研磨を行なったものである。この場合も特にスクラッチ深さＤが大きくなっている。たとえばサンプル１４のように軟質材料５のＨｖが小さすぎると、削られた軟質材料５がクッションとして十分に機能しない。またサンプル１５のように軟質材料５のＨｖが大きすぎると、削られた軟質材料５が基板１０の表面を傷つける可能性がある。このためスクラッチ深さＤの値が好ましい範囲外となっていると考えられる。
【００８７】
サンプル１６とサンプル１９は、研磨具３の材質としてスズ合金の代わりにスウェード加工された樹脂（軟質研磨パッド）を用いている。この場合、特にサンプル１６においてロールオフ量ｄｘおよびｄｚが非常に大きくなっている。このため特に基板外周部におけるデバイス歩留りが非常に低くなっている。このためスウェードタイプの研磨具３を用いることは好ましくない。
【００８８】
スウェード加工された樹脂を用いて研磨液のダイヤの砥粒径を０．１２５μｍと小さくしたサンプル１９についても、スクラッチ深さＤは小さくなるが、サンプル１６と同様にロールオフ量ｄｘ、ｄｚが大きい。このためサンプル１６と同様に特に基板外周部におけるデバイス歩留りが非常に低くなっている。
【００８９】
研磨具３の材質としてスズ合金の代わりに、スズ合金よりも硬質である銅を用いたサンプル１７は、基板のエッジ部にチッピングが発生した。このため、特に基板外周部におけるデバイス歩留りが非常に低くなっている。これは銅がスズ合金よりも硬質であるため、研磨された基板のロールオフが通常よりも非常に小さくなる（たとえばｄｘ＜１０μｍ、ｄｚ＜５ｎｍとなる）。このため基板のエッジ部が直角に近い状態となるため、エッジチッピングが発生しやすくなるためである。
【００９０】
以上より、本発明に係る好ましい条件を用いて研磨を行なった基板（サンプル）は、その表面を平坦で高品質とすることができる。このため、当該基板に形成するデバイス（発光素子）の歩留りを向上することができるといえる。
【実施例２】
【００９１】
上述した表１、表２の「結果系（デバイス）」の欄に示されるデバイス（発光素子）を、実施例１に示す各条件で研磨したＧａＮ基板を用いて形成した。以下に詳細を説明する。
【００９２】
発光素子（発光ダイオード）を形成するために、まず図７に示す積層構造を形成した。具体的にはまずたとえば図１に示す（実施例１における各サンプルに相当する）基板１０を準備した。これらの基板１０は、表面を上記図１に示す研磨装置を用いて研磨している。その後、ドライエッチングを行ない基板１０の表面に存在する加工変質層を除去した。
【００９３】
次にこれらの基板に対して熱洗浄（サーマルクリーニング）を行なった。具体的には、上記有機金属気相成長炉の内部に基板１０を設置したまま、当該炉内の圧力を１０１ｋＰａとなるように制御する。この状態で当該炉内の温度を１０５０℃にして１０分間保持することにより、基板１０の表面上に形成されたスクラッチを除去するなどのクリーニングを行なう。
【００９４】
熱処理が終わったところで、エピタキシャル成長により図７に示す積層構造を形成した。まず図７に示すｎ型ＡｌＧａＮ膜９７を堆積した。具体的には、上記炉内にＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、ＮＨ３、ＳｉＨ４のガスを供給し、炉内を１０５０℃に加熱することにより、基板１０上にｎ型ＡｌＧａＮ膜９７を成長した。ｎ型ＡｌＧａＮ膜９７の膜厚は５０ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ膜９７を形成すれば、基板１０の表面に存在する微視的なラフネスを除去し、当該表面をより平坦にすることができる。
【００９５】
次に、当該炉内の温度を１１００℃に昇温し、図７に示すようにｎ型ＡｌＧａＮ膜９７上にｎ型ＧａＮ膜９５を２０００ｎｍ堆積した。ここではＴＭＧａ、ＮＨ３、ＳｉＨ４のガスを炉内に供給することによりｎ型ＧａＮ膜９５を形成した。当該膜の形成速度は毎時４μｍであった。当該ｎ型ＧａＮ膜９５は、発光素子を形成した際にクラッド層またはバッファ層として機能する領域である。ｎ型ＧａＮ膜９５の形成途中に炉内へのＴＭＧａおよびＳｉＨ４の供給を停止し、炉内温度を８００℃に低下した。そして再びＴＭＧａおよびＴＭＩｎを供給することにより、厚みが５０ｎｍのＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ緩衝層（ＩｎＧａＮ層９３）を形成した。
【００９６】
次に図７に示す複数の薄膜層が積層された量子井戸構造９１を形成した。量子井戸構造９１はＩｎＧａＮ膜（ＩｎＧａＮ井戸層）とＧａＮ膜（ＧａＮ障壁層）とが交互に積層された構成からなる。ここでは量子井戸構造９１を形成するために、まず炉内にＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３のガスを供給し、炉内の温度を８００℃とすることにより、厚みが３ｎｍで組成がＩｎ０．１４Ｇａ０．８６ＮであるＩｎＧａＮ井戸層を形成した。次に炉内にＴＭＧａ、ＮＨ３、ＳｉＨ４のガスを供給し、炉内の温度を１１００℃とすることにより、厚みが１５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成した。上記のＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層とを交互に３層ずつ形成することにより、量子井戸構造９１を形成した。
【００９７】
次に、図７に示すｐ型ＡｌＧａＮ膜８９を形成した。具体的には、上記炉内にＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）のガスを供給し、炉内を１０００℃に加熱することにより、ｐ型ＡｌＧａＮ膜８９を形成した。当該ｐ型ＡｌＧａＮ膜８９は、Ｍｇ（マグネシウム）がドーピングされている。そしてｐ型ＡｌＧａＮ膜８９は、クラッド層または電子ブロック層として機能することができる。
【００９８】
最後にｐ型ＧａＮ膜８７を形成した。これは具体的には当該炉内にＴＭＧａ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇのガスを供給することにより、ｐ型ＧａＮ膜８７を５０ｎｍ形成した。このときの成膜温度は１０００℃とした。当該ｐ型ＧａＮ膜８７はＭｇがドーピングされており、コンタクト層として機能する。
【００９９】
以上の手順により図７に示す積層構造が形成される。これに対してＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により図８に示すように基板１０の表面に沿った方向（図８の左右方向）に関する一部（外周側）の領域を除去する。具体的には、積層構造の深さ方向（図８の上下方向）に関するｎ型ＧａＮ膜９５の一部、およびＩｎＧａＮ層９３、量子井戸構造９１、ｐ型ＡｌＧａＮ膜８９、ｐ型ＧａＮ膜８７を除去する。このようにして図８の断面図に示すメサ構造を形成する。当該メサ構造の深さは５００ｎｍとなるようにした。この後、ｐ型ＧａＮ膜８７の上にＮｉＡｕ（金ニッケル）からなるｐ型透明電極７０、Ａｕ（金）からなるｐ型パッド電極６０、および基板１０の裏面（図８の下側）にＴｉＡｌ（チタンアルミニウム）からなるｎ型電極８０を形成した。各電極を形成するに当たり、フォトリソグラフィ技術（感光剤の塗布、露光、現像）や超音波洗浄などを行なった。ｐ型パッド電極６０のサイズは４００μｍ×４００μｍである。
【０１００】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、ＧａＮ基板などのＩＩＩ族窒化物材料よりなる基板の研磨方法および基板として適している。
【符号の説明】
【０１０２】
１  基板保持部、１ａ  加圧ヘッド、１ｂ，２ｂ  シャフト、２  回転機構部、２ａ  固定盤、３  研磨具、４  研磨液供給部、５  軟質材料、６  軟質材料保持部、７  スリット、１０  基板、１２  基板表面、１３  軟質材料表面、１４  ガイドリング、１５  溝、６０  ｐ型パッド電極、７０  ｐ型透明電極、８０  ｎ型電極、８７  ｐ型ＧａＮ膜、８９  ｐ型ＡｌＧａＮ膜、９１  量子井戸構造、９３  ＩｎＧａＮ層、９５  ｎ型ＧａＮ膜、９７  ｎ型ＡｌＧａＮ膜、１１１  スクラッチ、１１２  エッジロールオフ部分。
【図１】
0005589339.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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