(57)【要約】      （修正有）【課題】極性面を主面として有し且つ特定のオリエンテーションフラットを有する第１３族窒化物結晶基板を提供する。【解決手段】主面が｛０００１｝面であって、欠陥集合領域Ｈ３と低欠陥領域Ｚ４とを含み、少なくともひとつのオリエンテーションフラット２を有する第１３族窒化物結晶基板１００であって、オリエンテーションフラット２に含まれる欠陥集合領域Ｈ３の割合がオリエンテーションフラット２の長さに対して２〜８０％である。【選択図】図２
2014152076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面が｛０００１｝面であって、欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚとを含み、少なくともひとつのオリエンテーションフラットを有する第１３族窒化物結晶基板であって、該オリエンテーションフラットに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合がオリエンテーションフラットの長さに対して２〜８０％であることを特徴とする、第１３族窒化物結晶基板。
【請求項２】
前記オリエンテーションフラットの伸長方向が＜１０−１０＞±５°方向である、請求項１に記載の第１３族窒化物結晶基板。
【請求項３】
主面において前記欠陥集合領域Ｈがドット状に配置されている、請求項１または２に記載の第１３族窒化物結晶基板。
【請求項４】
主面において前記欠陥集合領域Ｈがストライプ状に配置されている、請求項１または２に記載の第１３族窒化物結晶基板。
【請求項５】
前記欠陥集合領域Ｈがなすストライプの伸長方向と前記オリエンテーションフラットの伸長方向とのなす角度が５°以内である、請求項４に記載の第１３族窒化物結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極性面を主面として有し且つ特定のオリエンテーションフラットを有する第１３族窒化物結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ（窒化ガリウム）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の第１３族窒化物半導体は、大きなバンドギャップを有し、またバンド間遷移が直接遷移型であることから、紫外、青色又は緑色等の発光ダイオード、レーザーダイオード等の比較的短波長側の発光デバイスや、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及びヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）等の高周波及び高出力の電子デバイスの材料として有用である。これらの光学的又は電子的用途においては、結晶性に優れ表面が平坦な第１３族窒化物結晶基板が求められている。
【０００３】
窒化物結晶基板の原料となる窒化物結晶のインゴットは、通常、所定の厚さにスライシングされ、所望の形状に研削され、適宜機械研磨された後、研磨屑や研磨により生じたダメージを除去するために、ＫＯＨエッチングや精密研磨（ポリシング）等に供される。
窒化物結晶基板の結晶方位を示すために一般に行われるのは、円形基板（ウエハ）のある弓形部分を切り取り、特定の面方位を有する面を露出させるオリエンテーションフラット法である。方位を示す短い線分をオリエンテーションフラット（ＯＦ）と呼ぶ。ウエハプロセスにおいてＯＦを基準にウエハの向きを定めて様々な工程を行うようになっている。
【０００４】
一方で、特許文献１に示されるような方法で、ファセット面での成長を利用して欠陥（転位）を特定の箇所に集合させ、低欠陥窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板を製造することが知られている。特許文献２および３には、ＧａＮ基板に欠陥集合領域をストライプ状に形成して、該ストライプ部分の延長方向を方位の標識として利用することが記載されており、表裏を示すためにオリエンテーションフラットを備えるＧａＮ基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０２３０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５６４５号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、ウエハの主面を機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）したり、エッチングを行う前に、第１３族窒化物結晶にはオリエンテーションフラット（以下、ＯＦと称する場合がある。）が形成されている。ＯＦの直線部や直角部分は特に割れや欠けが生じやすい部分であることから、ＯＦ形成後の機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）など加工工程において、ＯＦのチッピングに由来して大きなクラックが発生するなどの問題があった。
一方で、特許文献１〜３に開示されるような欠陥集合領域を有するＧａＮ基板においては、該欠陥集合領域は結晶性が悪く結晶方位が不均一であることから、このような領域をＯＦの大部分として含むと、正確に結晶方位を測定することができず、正確な方位標識とすることができないとの問題がある。
【０００７】
本発明者の検討によれば、欠陥集合領域と低欠陥領域とを有する第１３族窒化物結晶基板にＯＦを設ける際に、低欠陥領域のみに存在するようにＯＦの位置を設定した場合には、ＯＦ形成後の加工工程においてチッピングに由来するクラックが発生しやすいという問題が明らかとなった。
よって本発明者は、欠陥集合領域と低欠陥領域とを有する第１３族窒化物結晶基板において、ＯＦ形成後の加工工程においてチッピングに由来するクラックを発生させることなく、方位標識として正確な方位を示すＯＦを有する第１３族窒化物結晶基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意努力の結果、ＯＦ中の欠陥集合領域の存在割合が特定範囲となるような位置にＯＦを有する第１３族窒化物結晶基板により、上記課題を解決できることを見出し、以下に示す本発明を完成させた。
（１）主面が｛０００１｝面であって、欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚとを含み、少なくともひとつのオリエンテーションフラットを有する第１３族窒化物結晶基板であって、該オリエンテーションフラットに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合がオリエンテーションフラットの長さに対して２〜８０％である、第１３族窒化物結晶基板。
（２）前記オリエンテーションフラットの伸長方向が＜１０−１０＞±５°方向である、（１）に記載の第１３族窒化物結晶基板。
（３）主面において前記欠陥集合領域Ｈがドット状に配置されている、（１）または（２）に記載の第１３族窒化物結晶基板。
（４）主面において前記欠陥集合領域Ｈがストライプ状に配置されている、（１）または（２）に記載の第１３族窒化物結晶基板。
（５）前記欠陥集合領域Ｈがなすストライプの伸長方向と前記オリエンテーションフラットの伸長方向とのなす角度が５°以内である、（４）に記載の第１３族窒化物結晶基板。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＯＦに欠陥集合領域を特定割合で含むようにＯＦを配置することにより、従来の第１３族窒化物結晶基板と比較して、チッピングに由来するクラックを抑えた表面状態が良好な主面を有し、かつ、方位標識として正確な方位を示すＯＦを有する、実用性の高い第１３族窒化物基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１３族窒化物基板の第１の典型例を示す図であって、主面側から観察した様子を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る第１３族窒化物基板の第２の典型例を示す図であって、主面側から観察した様子を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る第１３族窒化物基板の第３の典型例を示す図であって、主面側から観察した様子を模式的に示す図である。
【図４】実施例および比較例にかかるオリエンテーションフラットの一部を主面側から観察した蛍光像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１３族窒化物結晶基板は、主面が｛０００１｝面であって、欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚとを含み、少なくともひとつのオリエンテーションフラットを有する第１３族窒化物結晶基板であって、該オリエンテーションフラットに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合がオリエンテーションフラットの長さに対して２〜８０％であることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、半導体素子を形成するためにエピタキシャル層を形成する面を有す
る結晶を基板と称する。また、本発明において、第１３族窒化物結晶基板とは、例えば以下の組成式（１）により表される基板を指す。
ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ      組成式（１）
（上記組成式（１）中、０≦ｘ≦１、且つ０≦ｙ≦１である。）
本発明に係る第１３族窒化物結晶基板は、具体的には窒化ガリウム基板、窒化アルミニウム基板、窒化インジウム基板、又は、混晶基板である窒化アルミニウムガリウム基板、窒化インジウムガリウム基板等が挙げられる。好ましくは少なくともガリウムを含む窒化物基板であり、より好ましくは窒化ガリウム基板である。
【００１３】
なお、本発明においては、加工途中のものは第１３族窒化物結晶基板と称さず、第１３族窒化物結晶と称する。また、以下、第１３族窒化物結晶基板を単に基板と称し、第１３族窒化物結晶を単に結晶と称する場合がある。
本発明においてオリエンテーションフラットとは、結晶の外周の一部を例えば弓形に切り取った後に現れる部分であり、基板の主面を上から見たときに外周の一部に形成された直線部分に相当する。図１に示すように、本第１の典型例は、主面１及びＯＦ２を備える。主面１は、円形状から弓形を１つ切り取られた残りの形状を有する。オリエンテーションフラットは、主に基板の結晶方位を示す役割を果たす。オリエンテーションフラットは、基板の主面に概ね直行する方向に形成される。よって、オリエンテーションフラットが形成された第１３族窒化物結晶基板の端面（オリエンテーションフラットの端面、又はＯＦ端面）は、目視で観察した場合基板の主面と略垂直な面である。
【００１４】
また、本明細書において第１３族窒化物結晶基板又は第１３族窒化物結晶の主面とは、構造体のうち最も広い面であり、半導体素子構造の形成のためにエピタキシャル成長用の基板として使用する際に実際にエピタキシャル成長を実施する面と一致するものであって、これを「おもて面」とすると、その裏側に当たる面を基板又は結晶の「裏面」と称する。
【００１５】
結晶面の面指数における負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けるのが通常である。しかし、本発明においては、表記の都合上、数字の前に負の符号を付けて負の指数を示す。
また、本発明においては、特定の指数面を小カッコ（）で括って表し、等価の面を含む指数面を中カッコ｛｝で括って示す。例えば、｛１−１００｝面とは、（１−１００）面、（−１１００）面、（１０−１０）面、（−１０１０）面、（０１−１０）面、及び（０−１１０）面を含む指数面を示す。
【００１６】
また、本発明においては、特定の結晶軸を大カッコ［］で括って表し、互いに等価な結晶軸をまとめて＜＞で括って表す。例えば、［０００−１］方向とは、主面において、ｃ軸を投影した際に−ｃ軸方向に相当する方向を指す。また、［０００１］方向とは、主面において、ｃ軸を投影した際に＋ｃ軸方向に相当する方向を指す。また、＜０００１＞方向とは、［０００−１］方向及び［０００１］方向のいずれも含む。
【００１７】
本発明の第１３族窒化物結晶基板の主面は｛０００１｝面であり、（０００１）面であることが好ましい。なお、「Ｃ面」とは、六方晶構造（ウルツ鋼型結晶構造）における（０００１）面と一致し、第１３族窒化物結晶では、「Ｃ面」は、第１３族面であり、窒化ガリウムでは、Ｇａ面に相当する。また、この明細書において｛０００１｝面または「Ｃ面」は、±０．０１°以内の精度で計測されるｃ軸から１５°傾斜した方向の範囲内に成長面がある単結晶基板の成長面のことを指し、より好ましくは１０°傾斜した方向の範囲内の成長面であり、さらに好ましくは５°傾斜した方向の範囲内の成長面である。以下、これらｃ軸からの傾斜角度をオフ角と称する場合がある。
【００１８】
本発明の第１３族窒化物結晶基板の主面は｛０００１｝面であり、オフ角が０．３°以上であってもよく、３°以上あってもよい。また、オフ角は１２°以下であることが好ましく、５°以下であることが好ましい。上記の範囲内のオフ角を有することで、半導体素子を形成する際に結晶品質の良好なエピタキシャル層を得ることができるため好ましい。
本発明の第１３族窒化物結晶基板は、欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚとを含む。上述の特許文献１〜３に記載されるように、成長面としてファセットを作り出し、ファセットが消えないように成長条件を維持して結晶成長を行うことにより、ファセット境界面に転位が集合し、その他の部分は転位が少ない単結晶とする第１３族窒化物結晶の製造方法が知られている。特に、下地基板にファセットを形成するためのマスクを設けて結晶成長させることにより、転位をマスクの上部に成長する結晶に集中させて、マスク上に欠陥集合領域Ｈを形成する方法が好ましく用いられる。
【００１９】
本発明の第１３族窒化物結晶基板における欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚとは上述のようにファセット成長を利用して転位を集中させた領域を欠陥集合領域Ｈとし、その他の部分を低欠陥領域Ｚとする。たとえば、欠陥集合領域Ｈは、通常、転位密度が５×１０６／ｃｍ２以上であり、５×１０７／ｃｍ２以上であることが好ましく、５×１０８／ｃｍ２以上であることがより好ましい。また、低欠陥領域Ｚは、通常、転位密度が１×１０６／ｃｍ２以下であり、１×１０５／ｃｍ２以下であることが好ましく、１×１０４／ｃｍ２以下であることがより好ましく、１×１０３／ｃｍ２以下であることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明で用いられる第１３族窒化物結晶は、下地基板にマスクを設けた上でファセット成長させて、欠陥集合領域Ｈと低欠陥領域Ｚが形成された結晶が好ましく用いられる。マスクのパターンは、目的とする第１３族窒化物結晶基板の物性等に応じて適宜選択されるものであり、ドット状又はライン状等の何れも採用することができる。
ライン状のマスクを規則的に配列したストライプマスクを利用する場合には、ストライプマスクの幅は、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、通常５００μｍ以下、好ましくは２５０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。また、下地基板の露出部（ストライプウィンドウ）の幅は、通常１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上、より好ましくは４００μｍ以上であり、通常３０００μｍ以下、好ましくは２０００μｍ以下、より好ましくは１５００μｍ以下である。また、下地基板の主面の結晶面（面方位）がＣ面である場合、ストライプマスクのライン方向は＜１１−２０＞軸方向または＜１０−１０＞軸方向であることが好ましく、＜１０−１０＞軸方向であることがより好ましい。
【００２１】
ドット状のマスクパターンを採用する場合には、ドット状の開口部を有するマスクであってもよいし、ドット状のマスクを規則的に配列したドットマスクでもよい。いずれの場合においても、ドット自体の形状は丸形状や六角形状など任意の形とすることができ、ドットを格子状や三角状などに配置することができる。ドット間のピッチは、特に限定されないが、たとえば４００ｕｍ〜８００ｕｍで配置することができる。
さらに、マスク層の厚さは、通常１００Å以上、好ましくは２００Å以上、より好ましくは３００Åであり、通常１００００Å以下、好ましくは５０００Å以下、より好ましくは１０００Å以下である。
【００２２】
本発明の第１３族窒化物結晶基板における欠陥集合領域Ｈは、下地基板上のマスクの上部に成長した結晶に相当する。ただし、成長条件によっては結晶中の欠陥集合領域Ｈは下地基板上のマスクパターンに完全に一致するものではなく、成長過程において揺らいだり、欠陥集合領域Ｈ同士が結合したりして、下地基板のマスクパターンとは異なる形状や配置となることがある。このため、本発明で用いられる第１３族窒化物結晶の欠陥集合領域Ｈの位置や範囲を特定したうえで、ＯＦを形成することが必要である。欠陥集合領域Ｈは蛍光顕微鏡で観察した場合、暗所として観察されるため、低欠陥領域Ｚと識別することが
できる。本発明の第１３族窒化物結晶基板では、主面において欠陥集合領域Ｈがドット状またはストライプ状に配置されていることが好ましい。ストライプ状の場合、ストライプの一部が欠け、破線状になっていてもよい。
【００２３】
欠陥集合領域Ｈがストライプ状に配置される場合には、ファセット成長の制御が容易なことから＜１０−１０＞軸方向に伸長するストライプを形成するように設けることが好ましい。この場合、ＯＦの伸長方向が＜１０−１０＞±５°方向であることが好ましい。また、欠陥集合領域Ｈがなすストライプの伸長方向とＯＦの伸長方向とのなす角度が５°以内であることが好ましく、３°以内であることがより好ましく、２°以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
本発明の第１３族窒化物結晶基板は、少なくともひとつのオリエンテーションフラットを有し、該オリエンテーションフラットに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合がオリエンテーションフラット（ＯＦ）の長さに対して２〜８０％であることを特徴とする。具体的には、本発明の第１３族窒化物結晶基板を主面から見た場合にはＯＦは略直線状に形成され、該ＯＦが欠陥集合領域Ｈを含むように形成される場合には、直線の一部が欠陥集合領域Ｈから形成される部分となる。よって、本発明の第１３族窒化物結晶基板は、主面上にＯＦにより形成された直線の長さ全体に対して、欠陥集合領域Ｈにより形成される部分の長さの割合が２％以上であり、８０％以下であることを特徴とする。たとえば、図２（ａ）において、ＯＦ２の直線の全長が２０ｍｍであり、ＯＦ２において黒塗りつぶし部分であらわされる欠陥集合領域Ｈの長さの合計が２．６ｍｍである場合には、ＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合がＯＦの長さに対して１３％であるといえる。
【００２５】
ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は、２％以上であって、５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、２５％以上であることがさらに好ましく、４０％以上であることが特に好ましい。上記の範囲にあることにより、ＯＦ形成後の加工工程、特に研削やラッピングなどの機械研磨工程においてチッピングに由来するクラックを抑制することができる。低欠陥領域Ｚにおいて発生したチッピングは、該領域内で劈開面に影響を与え、チッピング箇所を起点にしたクラックに進展する場合が多い。一方、欠陥集合領域Ｈは明確な劈開面を有さないことから、劈開性が鈍く、チッピングが発生したとしてもクラックに進展する場合が少ないと考えられるため、機械研磨工程において摩擦や抵抗などの外部応力がかかりやすく、チッピングが発生しやすいＯＦに上記範囲で欠陥集合領域Ｈを含むことが好ましい。
【００２６】
また、ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は、８０％以下であって、７５％以下であることが好ましく、７０％以下であることがより好ましく、６５％以下であることがさらに好ましく、６０％以下であることが特に好ましい。上記の範囲にあることにより、結晶性が良好で正確な面方位を有する低欠陥領域Ｚを適当な範囲で含むことにより、正確なＯＦ方位の測定が可能となり、方位標識として正確性を担保し得る。また、低欠陥領域Ｚは欠陥集合領域Ｈよりもチッピングが生じにくく、生じたとしても小さい範囲で収まるため、ＯＦの直線部分の輪郭を維持しやすくなるため好ましい。
【００２７】
本発明に係る第１３族窒化物結晶基板の形状は、窒化物半導体基板に通常採用されている形状であれば、特に限定されない。本発明に係る基板の形状としては、例えば、円形から１又は２以上の弓形を切り取った形状、矩形、六角形などの多角形等が挙げられる。
これらの中でも、本発明に係る基板は、円形から１又は２以上の弓形を切り取った形状であることが好ましい。
【００２８】
図２は、本発明に係る第１３族窒化物結晶基板の第２の典型例を示す図であって、主面側から観察した様子を模式的に示す図である。
図２に示すように、本第２の典型例は、主面１、ＯＦ２、欠陥集合領域Ｈ３及び低欠陥領域Ｚ４を備える。主面１は、円形状から弓形を１つ切り取られた残りの形状を有する。主面１は、｛０００１｝面であってオフ角を有していてもよい。主面１上は欠陥集合領域Ｈ３または低欠陥領域Ｚ４の２つの領域に分かれており、欠陥集合領域Ｈ３はドット状に配置されている。
【００２９】
一方、ＯＦ２は当該弓形に切り取られた部分の弦に相当する。ＯＦ２は、主面上において＜１０−１０＞±５°方向に平行に伸びる直線をなし、ドット状に配置される１０か所の欠陥集合領域Ｈを含む。よって、図２（ａ）および（ｂ）において、ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は約５１．４％であることがわかる。
図３は、本発明に係る第１３族窒化物結晶基板の第３の典型例を示す図であって、主面側から観察した様子を模式的に示す図である。
【００３０】
図３に示すように、本第３の典型例は、主面１、ＯＦ２、欠陥集合領域Ｈ３及び低欠陥領域Ｚ４を備える。主面１は、円形状から弓形を１つ切り取られた残りの形状を有する。主面１は、｛０００１｝面であってオフ角を有していてもよい。主面１上は欠陥集合領域Ｈ３または低欠陥領域Ｚ４の２つの領域に分かれており、欠陥集合領域Ｈ３は＜１０−１０＞±５°方向に平行に伸びるストライプ状に配置されている。
【００３１】
ＯＦ２は当該弓形に切り取られた部分の弦に相当する。図３（ａ）においては、ＯＦ２は、主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線をなす。欠陥集合領域Ｈ３のストライプの伸長方向とＯＦ２の伸長方向とのなす角度が略９０°であるため、ＯＦ２が３本のストライプ状の欠陥集合領域Ｈ３を含む。よって、図３（ａ）では、ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は約１５％であることがわかる。
一方、図３（ｂ）においては、ＯＦ２は、主面上において＜１０−１０＞±５°方向に平行に伸びる直線をなす。ただし、欠陥集合領域Ｈ３のストライプの伸長方向とＯＦ２の伸長方向とのなす角度が略０．５°であるため、ＯＦ２がストライプの一部を切り取るような形でストライプ状に配置されている欠陥集合領域Ｈ３を含む。よって、図３（ｂ）では、ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は約７０％であることがわかる。
【００３２】
また、第１３族窒化物結晶の製造条件によっては、欠陥集合領域Ｈにおいて、一旦集合した転位が、厚膜成長に伴って若干ながら拡散していき、本来下地基板上に設定されたマスク幅よりも広がるように配置される場合がある。そのような結晶では、図３（ｂ）よりも欠陥集合領域Ｈ３のストライプの伸長方向とＯＦ２の伸長方向とのなす角度が小さく、たとえば平行に近い場合（不図示）であっても、ＯＦの一部に欠陥集合領域Ｈを含むことがある。
【００３３】
なお、上述した第２の典型例及び第３の典型例は、本発明のあくまで例に過ぎず、本発明がこれらの典型例のみに限定されることはない。
一般的に第１３族窒化物基板は、アズグロウン結晶を原料に、スライス、研削、研磨等の加工を経て得られる。スライスから粗研磨までの処理については公知の方法を採用すればよく、処理方法、順序は特に限定されない。
以下、第１３族窒化物結晶の外径加工、オフ角の測定、スライス、ＯＦ作製、溶液処理、表面研削処理及び／又は表面研磨処理、並びに、精密研磨について詳しく説明する。
【００３４】
（外径加工）
第１３族窒化物結晶は、公知の方法により準備できる。第１３族窒化物結晶は、予め成長させた結晶を用いてもよいし、市販のものを用いてもよい。一般には、第１３族窒化物のアズグロウン結晶からスライス、研削等の形態加工を実施して基板を製造する。本発明
においては、第１３族窒化物結晶のインゴットについて、予め外径を整える加工を施した後、オフ角を測定し、所望の主面を有するようにスライスすることが好ましい。
外径加工は、第１３族窒化物結晶のインゴットの外周の結晶異常成長部除去（いわゆる多結晶除去）をその目的とする。外径加工の方法は特に限定されず、人の手による研削によってもよいし、シングルワイヤーソーによるものであってもよい。
【００３５】
（オフ角の測定）
次に、外径加工された第１３族窒化物結晶のインゴットをスライス機に取り付けるための台座に固定し、裏面をＸ線測定することにより、オフ角を測定する。
【００３６】
（スライス）
オフ角測定後、第１３族窒化物結晶のインゴットをスライス機に固定し、所定の角度でスライスされるように角度調整を行ってからスライスし、所定の厚さを有する結晶を切り出す。このとき、得られる結晶の主面が、｛０００１｝面となるようにインゴットをスライスする。また、当該結晶の厚さは、完成品である製品の厚さと、加工ダメージを除去するための余分の厚さとの和とすることが好ましい。スライスの具体的方法としては、例えば、結晶のインゴットを乗せた台座をスライス機に設置し、Ｘ線により測定したオフ角の測定値に応じて角度を調整した後、スライス機で切断する態様が挙げられる。
【００３７】
（ＯＦ作製）
スライス後の第１３族窒化物結晶について、ＯＦ作製を行う。具体的には、まず、スライス後の第１３族窒化物結晶について、シングルワイヤーソーやダイサー等により余計な部分を切断する。次に、ダイヤモンド砥石等を用いた研削によって、第１３族窒化物結晶を円形に加工する。円形にした結晶について、Ｘ線によりＯＦ方位を測定しながら、ＯＦを作製する。このとき作製されるＯＦは、主面上において＜１０−１０＞±５°方向に平行に伸びる直線となることが好ましい。
【００３８】
なお、外径加工工程において、外周を製品径である円形とし、且つＯＦを作製してもよい。すなわち、ＯＦ作製工程を外径加工に含めてもよい。手順は以下の通りである。まず、第１３族窒化物結晶のインゴットを、コアドリルによってくりぬき、製品径をほぼその直径とする結晶の円柱を製造する。次に、外周研削機により円柱の直径を製品径に仕上げ、且つ、ＯＦを作製する。このとき、Ｘ線測定によりＯＦの方位を確認しつつ適宜調整しながらＯＦを作製することが好ましい。以下、結晶のスライスまでは上述した通りである。
【００３９】
ＯＦ作製後の第１３族窒化物結晶に対しては、裏面を研削することにより、裏面のソーマーク等を除去してもよい。裏面研削の方法としては、例えば、平面研削機、ＬＡＰ機が挙げられる。また、裏面研削に使用できる砥石としては、例えば、メタルボンド砥石やレジンボンド砥石、ビトリファイド砥石、及びダイヤスラリー等が挙げられる。なお、本発明においては、ソーマーク除去の必要がない場合においては裏面研削を行わなくてもよい。
【００４０】
（溶液処理）
ＯＦ作製後の第１３族窒化物結晶について、溶液処理を行うことにより、第１３族窒化物結晶表面の加工残渣を除去する。裏面の加工残渣が十分除去できる条件であれば、特に溶液処理条件を限定する必要はない。
溶液処理に使用できるエッチング溶液としては、例えば、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液等が挙げられる。これらのエッチング溶液のうち、そのエッチング効果の高さから、ＫＯＨ水溶液を用いることが好ましい。
【００４１】
以下、エッチング溶液としてＫＯＨ水溶液を用いる場合について説明する。
ＫＯＨ水溶液の濃度は１０質量％以上６５質量％未満であることが好ましく、より好ましくは３０質量％以上、更に好ましくは４５質量％以上である。当該濃度が１０質量％未満である場合には、裏面の加工残渣が多く残るおそれがある。また、ＫＯＨ水溶液の濃度は６５質量％が上限である（国立天文台編、「理科年表  平成２０年」、初版、丸善株式会社、平成１９年１１月３０日、５０１ページ）。
【００４２】
ＫＯＨ水溶液の温度は１００℃以上であることが好ましい。ＫＯＨ水溶液の温度が１００℃未満である場合には、第１３族窒化物結晶の裏面の加工残渣が多く残るおそれがある。
溶液処理の時間は２０分以上であることが好ましい。溶液処理の時間が２０分未満である場合には、第１３族窒化物結晶の裏面の加工残渣が多く残るおそれがある。
【００４３】
第１３族窒化物結晶をＫＯＨ水溶液へ浸漬する態様は特に限定されない。複数の結晶を一度にＫＯＨ水溶液へ浸漬できるという観点から、複数の結晶を格納可能なキャリア（ホルダー）に溶液処理予定の結晶を設置し、当該キャリアごとＫＯＨ水溶液に浸漬させる態様を採用してもよい。また、当該キャリアにＯＦ端面を含む結晶の一部をＫＯＨ水溶液から保護する部材を予め搭載し、ＯＦ端面のエッチングを抑えるという態様を採用してもよい。
【００４４】
（表面研削処理及び／又は表面研磨処理）
上述した溶液処理工程後の第１３族窒化物結晶について、さらに表面研削及び／又は表面研磨を行うことにより、結晶表面における研削／研磨ダメージを減らし、所定の厚さにすることが好ましい。
【００４５】
（精密研磨）
表面研削処理及び／又は表面研磨処理を施した第１３族窒化物結晶について、さらに精密研磨（ポリシング）を行ってもよい。研磨工程の最終段階である精密研磨においては、化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；以下、ＣＭＰと称する場合がある。）が行われるのが一般的である。ＣＭＰには、通常、研磨剤及び研磨パッドが用いられ、化学研磨効果と機械研磨効果との相乗効果により、粗研磨により生じた結晶表面のナノオーダーの段差を除去し、結晶表面を平坦化することができる。
【００４６】
ＣＭＰは公知の方法を採用して実施することが可能であり、例えば、第１３族窒化物結晶の研磨対象となる表面と、研磨定盤に貼られた研磨パッドとの間にコロイダルシリカ等を含むポリシングスラリーを添加した後、所定の圧力で当該結晶を保持しつつ、ポリッシュ機により当該表面を研磨する方法が挙げられる。研磨パッドの材質は公知のものでよく、ポリウレタン製等が例示できる。
【００４７】
上記精密研磨を経た第１３族窒化物結晶は、研磨後に通常行われる洗浄工程により表面の付着物を除去することが好ましい。当該洗浄工程においては、スクラブ洗浄、及びＨＦ洗浄等を実施してもよく、これら公知の洗浄方法を適宜組み合わせて実施してもよい。洗浄後の結晶を、スピン乾燥機等で適宜乾燥させることにより、第１３族窒化物基板が製造される。
なお、上述したスライスから乾燥までの一連の工程はあくまで一例であり、本発明に係る第１３族窒化物結晶基板は、必ずしも上記一連の工程によって製造されるもののみに限定されない。
【実施例】
【００４８】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
１．ＧａＮ基板の製造
［実施例１］
欠陥集合領域Ｈが＜１０−１０＞方向に直線状（ストライプ状）に配列したＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（０００１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（０００１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（０００１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃８００）により研削して形状を整え、さらに主面上において＜１０−１０＞方向に平行（欠陥集合領域Ｈに対し平行）に伸びる直線を成すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を作製した（ＯＦ作製工程）。
【００４９】
蛍光顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製，ＥＣＬＩＤＳＥ  ＬＶ１５０）を用いＯＦを観察したところ、長さ２００〜１６００μｍの欠陥集合領域Ｈが破線状に配列していることを確認した。これは欠陥集合領域Ｈのストライプの幅が一定でなく、一部は破線状に配置されていることによると考えられる。ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は７１．５％であった。ダイヤモンド砥石（＃６００）を用いて、ＯＦ作製工程で得られたＧａＮ結晶の（０００１）面を研削した後、ＯＦに大きさ４３５×１４５μｍのチッピングが発生したが、クラックは生じなかった。
Ｘ線方位測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製、ＦＳＡＳIII）を用いＯＦの方位を測定した。Ｏ
Ｆ方位−０．２０４°が示され、正常にＯＦの方位を測定することができた。
【００５０】
［実施例２］
点状の欠陥集合領域Ｈが格子状（ドット状）に配列したＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（０００１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（０００１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（０００１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃８００）により研削して形状を整え、さらに主面上において＜１０−１０＞方向に平行に伸びる直線を成すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を作製した（ＯＦ作製工程）。
【００５１】
蛍光顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製，ＥＣＬＩＤＳＥ  ＬＶ１５０）を用いＯＦを観察したところ、大きさ４０〜１２０μｍの欠陥集合領域Ｈが不規則に存在していることを確認した。ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は９．６％であった。ダイヤモンド砥石（＃６００）を用いて、ＯＦ作製工程で得られたＧａＮ結晶の（０００１）面を研削した後、ＯＦに大きさ６０×１００μｍのチッピングが発生したが、クラックは生じなかった。
Ｘ線方位測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製、ＦＳＡＳIII）を用いＯＦの方位を測定した。Ｏ
Ｆ方位−０．０９１°が示され、正常にＯＦの方位を測定することができた。
【００５２】
［実施例３］
欠陥集合領域Ｈが＜１０−１０＞方向に直線状（ストライプ状）に配列したＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（０００１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（０００１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（０００１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃８００）により研削して形状を整え、さらに主面上において＜１０−１０＞軸に対して＜１−２１０＞軸方向に０．５５°傾けた方向（欠陥集合領域Ｈのストライプ伸長方向とのなす角度が０．５５°）に伸びる直線を成すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を作製した（ＯＦ作製工程）。
【００５３】
蛍光顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製，ＥＣＬＩＤＳＥ  ＬＶ１５０）を用いＯＦを観察したところ、長さ１００〜１７００μｍの欠陥集合領域Ｈが破線状に配列していることを確認した。これは欠陥集合領域Ｈのストライプの幅が一定でなく、一部は破線状に配置されている
ことによると考えられる。ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は２５．２％であった。ダイヤモンド砥石（＃６００）を用いて、ＯＦ作製工程で得られたＧａＮ結晶の  （０００１）面を研削した後、ＯＦに大きさ７５５×１０５μｍのチッピングが発生したが、クラックは生じなかった。図４（ａ）に示すＯＦの蛍光像のように、ＯＦに大きなチッピングが発生しているが、該チッピングに由来するクラックは発生しなかった。
Ｘ線方位測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製、ＦＳＡＳIII）を用いＯＦの方位を測定した。Ｏ
Ｆ方位０．０２４°が示され、正常にＯＦの方位を測定することができた。
【００５４】
［比較例１］
ファセット成長を行わずに得た欠陥集合領域Ｈが存在しないＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（０００１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（０００１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（０００１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃８００）により研削して形状を整え、さらに主面上において＜１０−１０＞方向に平行に伸びる直線を成すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を作製した（ＯＦ作製工程）。
【００５５】
ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は０％であった。ダイヤモンド砥石（＃６００）を用いて、ＯＦ作製工程で得られたＧａＮ結晶の（０００１）面を研削した後、ＯＦに大きさ１０×１００μｍのチッピングが発生し、そのチッピングからクラックが伝播した。図４（ｂ）に示すＯＦの蛍光像のように、ＯＦにごく小さなチッピングが発生し、該チッピングに由来して低欠陥領域Ｚにクラックが発生した。
Ｘ線方位測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製、ＦＳＡＳIII）を用いＯＦの方位を測定した。Ｏ
Ｆ方位−０．０１７°が示され、正常にＯＦの方位は測定することができた。
【００５６】
［比較例２］
欠陥集合領域Ｈが＜１０−１０＞方向に直線状（ストライプ状）に配列したＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（０００１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（０００１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（０００１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃８００）により研削して形状を整え、さらに主面上において＜１０−１０＞方向に平行（欠陥集合領域Ｈに対し平行）に伸びる直線を成すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を作製した（ＯＦ作製工程）。
【００５７】
蛍光顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製，ＥＣＬＩＤＳＥ  ＬＶ１５０）を用いＯＦを観察したところ、長さ１１００〜３５００μｍの欠陥集合領域Ｈが破線状に配列していることを確認した。これは欠陥集合領域Ｈのストライプの幅が一定でなく、一部は破線状に配置されていることによると考えられる。ＯＦの長さに対してＯＦに含まれる欠陥集合領域Ｈの割合は９１．４％であった。ダイヤモンド砥石（＃６００）を用いて、ＯＦ作製工程で得られたＧａＮ結晶の（０００１）面を研削した後、ＯＦに大きさ６５０×１３０μｍのチッピングが発生したが、クラックは生じなかった。
Ｘ線方位測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製、ＦＳＡＳIII）を用いＯＦの方位を測定したが方
位を測定することができなかった。
【符号の説明】
【００５８】
１  主面
２  オリエンテーションフラット
３  欠陥集合領域Ｈ
４  低欠陥領域Ｚ
１００  第１３族窒化物結晶基板
【図１】
2014152076.tif 000003
【図２】
2014152076.tif 000004
【図３】
2014152076.tif 000005
【図４】
2014152076.tif 000006