(57)【要約】【課題】非極性面又は半極性面を主面として有し且つ表面粗度の小さいオリエンテーションフラット端面を有する第１３族窒化物基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】主面と、オリエンテーションフラットとを有する第１３族窒化物基板であって、前記主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、前記オリエンテーションフラットの端面の表面粗度Ｒａは０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする、第１３族窒化物基板。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と、オリエンテーションフラットとを有する第１３族窒化物基板であって、
前記主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、
前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、
前記オリエンテーションフラットの端面の表面粗度Ｒａは０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする、第１３族窒化物基板。
【請求項２】
１，０００倍以上の倍率で観察したとき、前記オリエンテーションフラットの端面において２以上のファセット面が観察されることを特徴とする、請求項１に記載の第１３族窒化物基板。
【請求項３】
前記主面は、｛１０−１−１｝面、｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、又は｛６０−６−１｝面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の第１３族窒化物基板。
【請求項４】
前記オリエンテーションフラットの端面は、｛−２０２−７｝面、｛−１０１−７｝面、｛−１０１−１０｝面、又は｛−１０１−２１｝面に位置することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の第１３族窒化物基板。
【請求項５】
第１３族窒化物結晶にオリエンテーションフラットを作製するオリエンテーションフラット作製工程、及び当該オリエンテーションフラット作製工程後の溶液処理工程を含む第１３族窒化物基板の製造方法であって、
前記第１３族窒化物結晶の主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、
前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、
前記溶液処理工程は、温度が１００℃以上１１０℃以下のＫＯＨ水溶液に、前記第１３族窒化物結晶を２０分以上浸漬することを特徴とする、第１３族窒化物基板の製造方法。
【請求項６】
前記ＫＯＨ水溶液の濃度は、４５質量％以上６５質量％未満であることを特徴とする、請求項５に記載の第１３族窒化物基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非極性面又は半極性面を主面として有し且つ表面粗度の小さいオリエンテーションフラット端面を有する第１３族窒化物基板及びその製造方法に関する。
【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族窒化物半導体基板が求められている。
【０００３】
窒化物半導体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。しかし、窒化物結晶を両面ともポリシングすることには多大なコストを要するため、裏面、すなわち、ウエハとしてデバイスを形成しない面については、より低コスト且つ簡便な方法であるＫＯＨエッチングによって研磨屑除去を済ませたいという要望がある。
【０００４】
ところで、従来の窒化物半導体基板は、極性面である＋Ｃ面（（０００１）面）又は−Ｃ面（（０００−１）面）を主面に有するものが多かった。しかし近年、半極性面であるＲ面（（１−１０２）面）や（２０−２１）面、非極性面であるＭ面（（１−１００）面）やＡ面（（１１−２０）面）をそれぞれ主面とする窒化物半導体基板の開発が盛んである。
【０００５】
特許文献１には、主面及びオリエンテーションフラットを備え、当該主面は（２０−２１）面又は（−２０２−１）面であり、当該オリエンテーションフラットは（−１０１７）面又は（１０−１−７）面を示す窒化物半導体基板が開示されている。
特許文献２には、（２０−２１）を主面とする矩形の窒化物結晶を、１２０℃の４７％ＫＯＨ水溶液に１０分間浸漬させてエッチングする旨の記載がある。
特許文献３には、｛２０−２１｝面を主面（Ａ２面）とする窒化物結晶に関する記載がある。また、当該文献には、Ｎ面を主面とする窒化物結晶を、１２０℃の４７％ＫＯＨ水溶液に浸漬させてエッチングする旨の記載がある。
特許文献４には、（１０−１２）面を主面とする窒化物結晶に関する記載がある。また、当該文献には、（１１−２−２）面を主面とする窒化物結晶を、１００℃以上に加熱した５０％ＫＯＨ溶液に浸漬させてエッチングする旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５５４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−４９４４８号公報
【特許文献３】特開２０１１−７７５０８号公報
【特許文献４】特開２００９−４４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、第１３族窒化物結晶には、ＫＯＨエッチングを行う前に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。）が形成されているため、ＯＦが形成された第１３族窒化物結晶の端面（以下、オリエンテーションフラットの端面、又はＯＦ端面と称する場合がある。）も共にＫＯＨエッチングされる。第１３族窒化物結晶の主面が＋Ｃ面（（０００１）面；第１３族金属面）の場合には、ＫＯＨエッチングにより処理すべき裏面は−Ｃ面（（０００−１）面；窒素面）となる。−Ｃ面は、ＯＦ端面（非極性面）よりもエッチングされやすい面である。したがって、＋Ｃ面を主面とする従来の第１３族窒化物結晶において、ＫＯＨエッチングによるＯＦ端面の表面荒れが問題となることはなかった。
【０００８】
しかし、Ｍ面（（１−１００）面）を主面とする第１３族窒化物結晶や、Ｍ面からｃ軸方向に３０°以内の傾斜を有する面を主面とする第１３族窒化物結晶においては、ＫＯＨエッチングにて処理すべき裏面が比較的エッチングされにくい。このような場合には、裏面よりもＫＯＨエッチングされやすい面が第１３族窒化物結晶の側面に存在することになり、特にＯＦ端面にこのような結晶面が露出する場合には、ＫＯＨエッチングによりＯＦ端面が荒れてしまうという課題があった。ＯＦ端面におけるエッチング速度が速い場合には、第１３族窒化物結晶の形状が崩れる結果、所望の形状の第１３族窒化物基板が得られなくなるおそれがある。また、半導体プロセス装置や検査装置において、第１３族窒化物基板の位置決めを行う際に、ＯＦと基板の外周の一部に位置決めピンを当てることが通常行われる。その際、ＯＦの表面形態や粗度によっては、ＯＦの一部が位置決めの衝撃や擦れで欠けたり、又は位置決めピンの磨耗により発塵したりして、第１３族窒化物基板表面が汚染されるおそれがある。
【０００９】
上記特許文献１には、（２０−２１）面を主面とするＧａＮ結晶について、研磨の加工ダメージを除去するためにウエットエッチング及び／又はドライエッチングを行った旨が記載されている。しかし、当該文献には、エッチングについてこれ以上詳細な記載はなく、エッチングの具体的な条件等は何ら記載されていない。
また、上記特許文献２及び特許文献３には、ＫＯＨエッチングにおいて１２０℃のＫＯＨ水溶液を用いることしか記載されていない。また、上記特許文献４には、ＫＯＨエッチングに使用されるＫＯＨ水溶液の条件として、１００℃以上という極めて幅広い温度条件が記載されている。後述する実施例において示すように、本発明者の検討で半極性面又は非極性面を主面とする第１３族窒化物結晶のＫＯＨエッチングにおいて１２０℃のＫＯＨ水溶液を用いた場合、処理時間が長いほどＯＦ端面が荒れるという問題があることが明らかとなった。このことより、半極性又は非極性面を主面とし、ＫＯＨエッチングされやすい面をＯＦ端面として有する第１３族窒化物結晶において、ＫＯＨエッチングの好適な条件を見出す必要があるとの新たな課題に至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、半極性面又は非極性面を主面とし、且つＯＦをさらに備える第１３族窒化物結晶のＫＯＨエッチングについて検討した結果、ＫＯＨ水溶液の温度及び処理時間の条件がいずれも特定の範囲内である場合に、従来のＫＯＨエッチングと比較して、裏面の加工残渣を効率よく除去できると共に、ＫＯＨエッチングされやすい面に形成されたＯＦ端面の荒れを極めて小さい範囲内に抑えられることを見出した。
本発明者は、鋭意努力の結果、ＫＯＨエッチング条件を調節してＯＦの表面粗度を所定の範囲内とすることにより、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。
【００１１】
（１）主面と、オリエンテーションフラットとを有する第１３族窒化物基板であって、前記主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、前記オリエンテーションフラットの端面の表面粗度Ｒａは０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする、第１３族窒化物基板。
（２）１，０００倍以上の倍率で観察したとき、前記オリエンテーションフラットの端面において２以上のファセット面が観察されることを特徴とする、（１）に記載の第１３族窒化物基板。
（３）前記主面は、｛１０−１−１｝面、｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、又は｛６０−６−１｝面であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の第１３族窒化物基板。
（４）前記オリエンテーションフラットの端面は、｛−２０２−７｝面、｛−１０１−７｝面、｛−１０１−１０｝面、又は｛−１０１−２１｝面に位置することを特徴とする、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の第１３族窒化物基板。
【００１２】
（５）第１３族窒化物結晶にオリエンテーションフラットを作製するオリエンテーションフラット作製工程、及び当該オリエンテーションフラット作製工程後の溶液処理工程を含む第１３族窒化物基板の製造方法であって、前記第１３族窒化物結晶の主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、前記溶液処理工程は、温度が１００℃以上１１０℃以下のＫＯＨ水溶液に、前記第１３族窒化物結晶を２０分以上浸漬することを特徴とする、第１３族窒化物基板の製造方法。
（６）前記ＫＯＨ水溶液の濃度は、４５質量％以上６５質量％未満であることを特徴とする、（５）に記載の第１３族窒化物基板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特定の温度のＫＯＨ水溶液を用いて特定の時間以上溶液処理を行うことにより、従来のＫＯＨエッチングと比較して、裏面の加工残渣を効率よく除去できると共に、ＫＯＨエッチングされやすい面に形成されたＯＦ端面の荒れを極めて小さい範囲内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】実施例１のＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ画像、及び、実施例１に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面のＳＥＭ画像である。
【図４】実施例７のＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ画像、及び、実施例７に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面のＳＥＭ画像である。
【図５】（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板（実施例１−実施例３及び比較例５−比較例６）について、処理時間の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図６】（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板（実施例１−実施例２、実施例４−実施例５、比較例３−比較例４、比較例９−比較例１０、及び比較例１３−比較例１４）について、ＫＯＨ水溶液の温度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図７】（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板（実施例１−実施例２、比較例１−比較例１４）について、裏面（（２０−２１）面）のＳＥＭ画像をまとめたものである。
【図８】（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板（実施例２、実施例６、参考例２−参考例８）について、ＫＯＨ水溶液の濃度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図９】（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板（実施例７−実施例８及び比較例１９−比較例２０）について、処理時間の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図１０】（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板（実施例７−実施例１０、比較例１７−比較例１８、比較例２３、及び比較例２７−比較例２８）について、ＫＯＨ水溶液の温度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図１１】（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板（実施例７−実施例８、及び比較例１５−比較例２８）について、裏面（（−１０１０）面）のＳＥＭ画像をまとめたものである。
【図１２】（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板（実施例８、実施例１１、及び参考例１０−参考例１５）について、ＫＯＨ水溶液の濃度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。
【図１３】（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板（比較例１−比較例４）について、処理時間の違いによる端面の粗度を比較したグラフである。
【図１４】（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板（比較例１５−比較例１８）について、処理時間の違いによる端面の粗度を比較したグラフである。
【図１５】比較例３のＧａＮ基板の＋ｃ軸方向側の側面（図１５（ａ））、ａ軸方向側の側面（図１５（ｂ））、及び−ｃ軸方向側の側面（図１５（ｃ））のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１３族窒化物基板
本発明の第１３族窒化物基板は、主面と、オリエンテーションフラットとを有する第１３族窒化物基板であって、前記主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、前記オリエンテーションフラットの端面の表面粗度Ｒａは０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
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。
本発明においては、加工途中のものは第１３族窒化物基板と称さず、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。
【００１７】
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。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、目視で観察した場合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。
また、本明細書において第１３族窒化物基板又は第１３族窒化物結晶の主面とは、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のことであり、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。
【００１８】
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。
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。
【００１９】
従来、第１３族窒化物半導体基板といえば、極性面である＋Ｃ面を主面とする基板が一般的であった。上述したように、当該結晶においては裏面である−Ｃ面が最もエッチングされやすいため、裏面以外の表面がエッチングによって荒れるというデメリットがそもそも発生せず、また、裏面以外の結晶表面におけるエッチングによる荒れを防ぐ技術等も存在しなかった。
一方、上記特許文献１〜特許文献４に開示されたような、半極性面や非極性面を主面とする第１３族窒化物半導体基板については、実際に市場に出回っている製品は少ない。これら極性面以外の面を主面とする第１３族窒化物半導体基板は、その特徴的な物性から、近年ようやく脚光が当たり始めた技術である。
ところで、第１３族窒化物基板にＯＦを作製する場合には、ある程度大きい結晶でなければ、作製コストや歩留まりの観点からあまり意味がない。しかしながら、半極性面や非極性面を主面とする大口径の第１３族窒化物結晶は、ｃ軸方向に厚膜成長を行って得られる極性面を主面とする第１３族窒化物のインゴットからは、従来は製造が難しかった。これは、半極性面や非極性面を主面とする第１３族窒化物結晶を得るためには、ｃ軸に平行な方向、又はｃ軸に対し斜めの方向にインゴットをスライスしなければならないが、大口径の半極性面や非極性面を確保できるほどの厚膜成長は従来は容易ではなく、半極性面や非極性面を主面とする十分な大きさの結晶の作製が従来は難しかったためである。
以上より、半極性面や非極性面を主面とする第１３族窒化物基板にＯＦをつけた状態でエッチングに供されること自体が、従来あまり行われなかったことであるため、「エッチングされやすい面に形成されたＯＦ端面の荒れを抑えるためのＫＯＨエッチング条件が必要とされる」という新たな課題を、本発明者が見出すに至ったのである。
【００２０】
従来のＫＯＨエッチング条件を、半極性面を主面とする結晶に応用した場合の具体例を以下に示す。図１５は、後述する比較例３のＧａＮ基板の＋ｃ軸（［０００１］）方向側の側面（図１５（ａ））、ａ軸方向側の側面（図１５（ｂ））、及び−ｃ軸（［０００−１］）方向側の側面（図１５（ｃ））のＳＥＭ画像である。比較例３のＧａＮ基板とは、（２０−２−１）面を主面とし、且つ、主面の［０００−１］方向側（−ｃ軸方向側）にあって当該主面上において＜１１−２０＞方向に平行に伸びる直線となるようにＯＦを作製したＧａＮ結晶について、濃度４８質量％、温度１２０℃のＫＯＨ水溶液に２０分間浸漬して得られた基板である。なお、図１５（ｃ）は、−ｃ軸方向側の側面（すなわちＯＦ端面）を斜め上から撮影したＳＥＭ画像である。図１５（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、ＧａＮ基板の＋ｃ軸方向側の側面及びａ軸方向側の側面はいずれもＫＯＨエッチングによる荒れはほぼなく、平坦な側面である。一方、図１５（ｃ）から分かるように、−ｃ軸方向側の側面（ＯＦ端面）はＫＯＨエッチングにより鋸波状に荒れてしまう。
【００２１】
このように、従来のＫＯＨエッチング条件（温度１２０℃、処理時間２０分間）を、そのまま半極性面を主面とする結晶に適用した場合、主面上の加工残渣は減らせる一方、主面上において略ａ軸方向に伸びるＯＦを−ｃ軸方向側に形成した場合には、ＯＦ端面が著しく荒れてしまう。本発明者は、半極性面や非極性面を主面とし且つエッチングされやすいＯＦ端面を有する第１３族窒化物半導体基板について鋭意検討を重ねた結果、主面上の加工残渣を除去すること及びＯＦ端面の荒れを最小限に抑えることを課題として両立すべきであることを見出した。
本発明者は、更なる鋭意努力の結果、温度が１００℃以上１１０℃以下ＫＯＨ水溶液に、第１３族窒化物結晶を２０分以上浸漬させるという溶液処理条件を採用することにより、従来のＫＯＨエッチングよりも、主面の加工残渣を効率よく除去できると共に、ＯＦ端面の荒れを極めて小さい範囲内に抑えることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００２２】
本発明における主面は、｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面である。
本発明における主面は、本発明の効果が顕著であることから｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に１°以上２９°以下の範囲で傾斜していることが好ましく、５°以上２８°以下の範囲で傾斜していることがより好ましい。よって、主面は半極性面であることが好ましく、具体的には、｛１０−１−１｝面、｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、又は｛６０−６−１｝面であることが好ましい。｛１０−１−１｝面、｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、及び｛６０−６−１｝面は、それぞれ、｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に、２８°、１５°、１０°、又は５°傾斜した面である。
【００２３】
本発明における裏面は、加工残渣が少なければ少ないほど好ましく、特に基板として取り扱う際に加工残渣が剥離しない程度に安定な状態にあることが好ましい。ここで、安定な状態とは、例えばＫＯＨエッチングにおいて処理時間を長くしたり、処理温度を高くしたりする等して、より厳しいエッチング条件とした場合であっても加工残渣の量が変わらない（それ以上低減しない）ような状態をいう。また、ここでいう加工残渣とは、スライスや研削、研磨した後の結晶表面に付着した結晶片のことを指す。
加工残渣の確認方法としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；以下、ＳＥＭと称する。）による観察が挙げられる。ＳＥＭ観察条件としては、例えば、加速電圧１〜１０ｋＶ、電流５０〜２００ｐＡにおいて、５００〜５，０００倍の倍率で観察する条件が挙げられる。特に、金蒸着等を施さずに基板をＳＥＭ観察した場合、加工残渣部分がチャージアップして黒く観察されるため、主面のＳＥＭ画像において黒い領域が少なければ少ないほど好ましい。これは、金蒸着等を施さずに基板をＳＥＭ観察した場合、通常であれば基板本体がＳＥＭのホルダーに接触することにより導電する結果、チャージアップすることなく基板の主面が観察できるのに対し、加工残渣（剥離しかかった結晶片）は基板との接触面が少ないためにチャージアップする結果、当該加工残渣部分が黒く見えることによる。
【００２４】
本発明におけるＯＦは、上述した主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成す。ここで、「主面上において直線を成す」とは、主面に垂直な方向からマクロに基板を観察した際に、ＯＦが直線として見えることを意味する。本発明において「マクロに基板を観察する」とは、顕微鏡観察のような微視的観察以外の観察方法により基板を観察することを指し、例えば、目視で基板を観察することが挙げられる。後述するように、ＯＦは、所定の範囲内の表面粗度を有することから、マクロに観察した際にはＯＦ端面は平坦であっても、ミクロに観察した際にはファセット面が観察される。
マクロに観察した際の、ＯＦの＜１１−２０＞方向からのブレは、±３°であることが好ましく、±１°であることがより好ましく、±０．１°であることがさらに好ましい。
本発明におけるＯＦは、上述した主面の［０００−１］方向側にある。これは円形の主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線としては、［０００−１］方向側及び［０００１］方向側の、対向する２箇所が存在する。本発明者の検討においては、［０００−１］方向側にＯＦを形成した場合には、ＫＯＨエッチングによるＯＦ端面の荒れが顕著であるのに対して、［０００１］方向側にＯＦを形成した場合には、ＫＯＨエッチングをおこなってもＯＦ端面が荒れないことが見出されている。このことより、本発明の効果が顕著に見られるのは、主面の［０００−１］方向側にＯＦが形成されている場合である。ここで、主面の［０００−１］方向側とは、必ずしもｃ軸上に存在するのではなく、ｃ軸を第１３族窒化物基板の主面に投影した場合に、主面の中心を挟んで−ｃ軸方向と一致する側をいう。
【００２５】
本発明におけるＯＦの表面粗度Ｒａは、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である。ここで、表面粗度（すなわち、算術平均粗さ）Ｒａは、ＪＩＳ０６０１（１９９４年版）に則り、触針式表面粗度計（例えば、触針式粗さ試験機（東京精密社製、型番：ＳＵＲＦＣＯＭ１３０Ａ）及びピックアップ（東京精密社製、型番：Ｅ−ＤＴ−ＳＥ１９Ａ））により測定し、当該測定結果から算出することが好ましい。測定条件の詳細は、例えば、以下の通りである。
測定長さ：１〜５ｍｍ
測定速度：０．３〜０．６ｍｍ／秒
カットオフ値：０．２５〜２．５ｍｍ
本発明におけるＯＦの表面粗度Ｒａは、０．５μｍ以上２．９μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上２．８μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
１，０００倍以上の倍率でミクロに観察したとき、ＯＦにおいて２以上のファセット面が観察される場合がある。これは、ＯＦ端面がわずかにＫＯＨでエッチングされたことにより生じる凹凸（荒れ）によるものである。しかしながら、本発明の基板では、ＯＦ端面に微小なファセット面が生じていても、表面粗度Ｒａとしては十分に低減された範囲であるため、基板として用いる場合に特段問題となることはない。
第１３族窒化物基板の製造方法の１つとして、ＫＯＨ水溶液によるエッチング処理を施した後に、基板にＯＦを作製するという製造方法も考えられる。しかし、そのような製造方法においては、エッチング処理後に表裏のダメージ差により基板に反りが発生する。そのため、その後のＯＦ加工装置のステージ上での全面吸着時に反りが矯正されることにより基板に割れが生じるおそれがある。したがって、ＯＦを作製した後にＫＯＨ水溶液によってエッチング処理をした方がより効率よく基板が製造できる。ＫＯＨ水溶液によるエッチング処理により、製造される基板のＯＦ端面においてファセット面が発生する。すなわち、ＯＦ端面における２以上のファセット面は、当該エッチング処理による痕跡の存在を表す。
ＳＥＭ観察条件としては、例えば、加速電圧１〜１０ｋＶ、電流５０〜２００ｐＡにおいて、１，０００〜１０，０００倍の倍率で観察する条件が挙げられる。また、光学顕微鏡により１，０００〜１０，０００倍の倍率で観察してもよい。
【００２７】
本発明におけるＯＦの長さは、主面の面積が十分に確保できる程度の長さであれば特に限定されない。本発明におけるＯＦの長さは、例えば、ＯＦ作製前の第１３族窒化物結晶の外周の１〜２０％を切り取る長さであってもよい。ＯＦを２以上備える場合において、当該２以上のＯＦのそれぞれの長さは、ＯＦ作製前の第１３族窒化物結晶の外周を合計で１〜２０％切り取る長さであってもよい。
【００２８】
ＯＦ端面は、基板をマクロに観察したときに、｛−２０２−７｝面、｛−１０１−７｝面、｛−１０１−１０｝面、又は｛−１０１−２１｝面に位置することが好ましい。なお、｛−２０２−７｝面は上述した｛１０−１−１｝面を主面とする基板に対応するＯＦ端面である。｛−１０１−７｝面は上述した｛２０−２−１｝面を主面とする基板に対応するＯＦ端面である。｛−１０１−１０｝面は上述した｛３０−３−１｝面を主面とする基板に対応するＯＦ端面である。｛−１０１−２１｝面は上述した｛６０−６−１｝面を主面とする基板に対応するＯＦ端面である。
【００２９】
本発明に係る第１３族窒化物基板の形状は、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。
【００３０】
図１は、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。主面１は、｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、好適には｛１０−１−１｝面、｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、又は｛６０−６−１｝面である。
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、主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線をなし、好適には、マクロに観察したときに｛−２０２−７｝面、｛−１０１−７｝面、｛−１０１−１０｝面、又は｛−１０１−２１｝面に位置する。
【００３１】
図２は、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２に示すように、本第２の典型例は、主面１、ＯＦ２、及び他のＯＦ３を備える。主面１は、円形状から弓形を２つ切り取られた残りの形状を有する。主面１の面指数は、上述した第１の典型例と同様である。また、ＯＦ２及び他のＯＦ３は、主面１において交わることがなく、ＯＦを延長した場合に互いに９０°の角度を成す。
ＯＦ２及び他のＯＦ３は、当該弓形に切り取られた部分のそれぞれの弦に相当する。ＯＦ２の面指数は、上述した第１の典型例と同様である。また、他のＯＦ３については、特に限定はない。基板の表裏の区別を容易にするため、ＯＦ２とＯＦ３は長さが１０％以上異なることが好ましい。
なお、上述した第１の典型例及び第２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。
【００３２】
２．第１３族窒化物基板の製造方法
本発明の第１３族窒化物基板の製造方法は、第１３族窒化物結晶にオリエンテーションフラットを作製するオリエンテーションフラット作製工程、及び当該オリエンテーションフラット作製工程後の溶液処理工程を含む第１３族窒化物基板の製造方法であって、前記第１３族窒化物結晶の主面は｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した面であり、前記オリエンテーションフラットは、前記主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線を成し、前記溶液処理工程は、温度が１００℃以上１１０℃以下のＫＯＨ水溶液に、前記第１３族窒化物結晶を２０分以上浸漬することを特徴とする。
【００３３】
本発明は、（１）ＯＦ作製工程、及び、（２）溶液処理工程を有する。本発明は、必ずしも上記２工程のみに限定されることはなく、上記２工程以外にも、例えば、後述するようなスライス工程、機械研磨工程、化学機械研磨工程、洗浄工程等を有していてもよい。
【００３４】
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】
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、｛１−１００｝面から＜０００１＞方向に０°以上３０°以下の範囲で傾斜した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。
【００３６】
本発明におけるＯＦ作製工程は、通常、上述した外径加工、オフ角測定、及びスライスを経た第１３族窒化物結晶に対し行う。具体的には、まず、スライス後の結晶について、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、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、上述した主面の［０００−１］方向側にあって当該主面上において＜１１−２０＞±５°方向に平行に伸びる直線となる。
【００３７】
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。
【００３８】
ＯＦ作製工程後の第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。
なお、上述したスライスから裏面研削までの工程は一例であり、必ずしもこれらの処理を全て行った結晶に対して、本発明の溶液処理工程を施さなければならないものではない。
【００３９】
本発明の製造方法においては、溶液処理工程において、温度が１００℃以上１１０℃以下のＫＯＨ水溶液に、第１３族窒化物結晶を２０分以上浸漬することが、主な特徴の１つである。このように、特定の温度範囲内のＫＯＨ水溶液を用いて所定の時間以上ＫＯＨエッチングを行うことにより、当該ＫＯＨエッチングによるＯＦ端面の荒れを最小限に抑えつつ、裏面の加工残渣を効率よく除去できる。
ＫＯＨ水溶液の温度が１００℃未満である場合や、溶液処理工程の時間が２０分未満である場合には、後述する図７及び図１１に示すように、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。また、ＫＯＨ水溶液の温度が１１０℃を超える場合には、後述する図６及び図１０に示すように、ＯＦ端面の荒れが酷くなりすぎるおそれがある。
溶液処理工程の時間は、２５分以上であることが好ましく、３０分以上であることがより好ましい。
【００４０】
本発明に使用されるＫＯＨ水溶液の濃度は、溶液処理工程の時間が３０分以上といった長時間処理を行う場合に特に、ＯＦ端面の荒れを安定に低減可能であることから、４５質量％以上６５質量％未満であることが好ましい。当該濃度が４５質量％以上である場合には、後述する図８及び図１２に示すように、ＯＦ端面の荒れを低い範囲に抑えることができる。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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
表面研削処理及び／又は表面研磨処理を施した第１３族窒化物結晶の主面について、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。
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。
【００４４】
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。
【実施例】
【００４５】
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。
【００４６】
１．ＧａＮ基板の製造
１−１．（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板の製造
［実施例１］
ＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（２０−２−１）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（２０−２−１）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃１０００）により研削して形状を整え、さらに主面の［０００−１］方向側（−ｃ軸方向側）に、当該主面上において＜１１−２０＞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）。次に、（２０−２−１）結晶をキャリア（ホルダー）にセットし、濃度４８質量％、温度１００℃のＫＯＨ水溶液に２０分間浸漬した（溶液処理工程）。溶液処理工程後の（２０−２−１）結晶を、純水により洗浄し、スピン乾燥機で乾燥させることにより、実施例１のＧａＮ基板を製造した。
【００４７】
実施例１のＧａＮ基板のＯＦ端面を、ＪＩＳ０６０１（１９９４年版）に則り、触針式表面粗度計により測定し、ＯＦ端面の表面粗度（算術平均粗さ）Ｒａを算出した。測定条件の詳細は以下の通りである。
触針式表面粗度計：触針式粗さ試験機（東京精密社製、型番：ＳＵＲＦＣＯＭ１３０Ａ）及びピックアップ（東京精密社製、型番：Ｅ−ＤＴ−ＳＥ１９Ａ）
測定長さ：３ｍｍ
測定速度：０．３ｍｍ／秒
カットオフ値：０．８ｍｍ
実施例１のＧａＮ基板のＯＦ端面の表面粗度は、Ｒａ＝２．７μｍであった。
【００４８】
実施例１のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）、及び、実施例１に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面（（２０−２１）面）について、それぞれＳＥＭ観察を行い、裏面上の加工残渣を確認した。なお、ここでいう加工残渣とは、スライスや研削、研磨後の表面に付着した結晶片を意味し、特に本実施例においては、スライスによる残渣を主に指す。ＳＥＭ観察条件の詳細は以下の通りである。
ＳＥＭ：日本電子データム株式会社製、型番：ＪＳＭ−７０００Ｆ
加速電圧：３ｋＶ
電流：１００ｐＡ
観察倍率：１，０００倍
図３（ａ）は、実施例１のＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ画像であり、図３（ｂ）は、実施例１に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面のＳＥＭ画像である。図３（ｂ）においては、黒い部分が多く観察される。これに対し、図３（ａ）においては、黒い部分はほぼ観察されない。したがって、実施例１に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面と比較して、実施例１のＧａＮ基板の裏面においては、加工残渣が低減していることが確認された。これらの結果について、以下の評価に基づき評価結果を表１にまとめた。なお、以降の実施例、比較例、及び参考例についても同様に表１又は表２にまとめた。
＜裏面の加工残渣＞
◎：加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっている。
○：加工残渣がほぼ除去されており、安定な面となっている。
×：加工残渣が残っており、不安定な面となっている。
【００４９】
［実施例２］
実施例１の溶液処理工程において、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例２のＧａＮ基板を製造した。
実施例２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．９μｍであった。
実施例２のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５０】
［実施例３］
実施例１の溶液処理工程において、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を６０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例３のＧａＮ基板を製造した。
実施例３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．７μｍであった。
実施例３のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５１】
［実施例４］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１１０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例４のＧａＮ基板を製造した。
実施例４のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．１μｍであった。
実施例４のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５２】
［実施例５］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１１０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例５のＧａＮ基板を製造した。
実施例５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．６μｍであった。
実施例５のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５３】
［実施例６］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４５質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例６のＧａＮ基板を製造した。
実施例６のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．５μｍであった。
【００５４】
［比較例１］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１のＧａＮ基板を製造した。
比較例１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．１μｍであった。
比較例１のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００５５】
［比較例２］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２のＧａＮ基板を製造した。
比較例２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．８μｍであった。また、比較例２のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．５μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．４μｍであった。
比較例２のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００５６】
［比較例３］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例３のＧａＮ基板を製造した。
比較例３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝４．２μｍであった。また、比較例３のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．６μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．５μｍであった。
比較例３のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５７】
［比較例４］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例４のＧａＮ基板を製造した。
比較例４のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７．２μｍであった。また、比較例４のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．６μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．３μｍであった。
比較例４のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００５８】
［比較例５］
実施例１の溶液処理工程において、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例５のＧａＮ基板を製造した。
比較例５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．９μｍであった。
比較例５のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００５９】
［比較例６］
実施例１の溶液処理工程において、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例６のＧａＮ基板を製造した。
比較例６のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．３μｍであった。
比較例６のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６０】
［比較例７］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例７のＧａＮ基板を製造した。
比較例７のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．７μｍであった。
比較例７のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６１】
［比較例８］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例８のＧａＮ基板を製造した。
比較例８のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．８μｍであった。
比較例８のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６２】
［比較例９］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例９のＧａＮ基板を製造した。
比較例９のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．３μｍであった。
比較例９のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６３】
［比較例１０］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１０のＧａＮ基板を製造した。
比較例１０のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．６μｍであった。
比較例１０のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６４】
［比較例１１］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１１のＧａＮ基板を製造した。
比較例１１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．６μｍであった。
比較例１１のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６５】
［比較例１２］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１２のＧａＮ基板を製造した。
比較例１２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．０μｍであった。
比較例１２のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６６】
［比較例１３］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１３のＧａＮ基板を製造した。
比較例１３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．８μｍであった。
比較例１３のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６７】
［比較例１４］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１４のＧａＮ基板を製造した。
比較例１４のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．４μｍであった。
比較例１４のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図７に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００６８】
［参考例１］
実施例１と同様に、ＯＦ作製工程を行った。ＯＦ作製工程後の（２０−２−１）結晶を、純水により洗浄し、スピン乾燥機で乾燥させることにより、参考例１のＧａＮ基板を製造した。すなわち、参考例１においては、溶液処理工程を行わなかった。
参考例１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．２μｍであった。また、参考例１のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．４μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．２μｍであった。
【００６９】
［参考例２］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４３質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例２のＧａＮ基板を製造した。
参考例２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝３．９μｍであった。
【００７０】
［参考例３］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４０質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例３のＧａＮ基板を製造した。
参考例３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝３．６μｍであった。
参考例３のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００７１】
［参考例４］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を３０質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例４のＧａＮ基板を製造した。
参考例４のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝５．１μｍであった。
参考例４のＧａＮ基板の裏面（（２０−２１）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣が十分に除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００７２】
［参考例５］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を２７質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例５のＧａＮ基板を製造した。
参考例５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７．９μｍであった。
【００７３】
［参考例６］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を２４質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例６のＧａＮ基板を製造した。
参考例６のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝５．４μｍであった。
【００７４】
［参考例７］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を２０質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例７のＧａＮ基板を製造した。
参考例７のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝５．４μｍであった。
【００７５】
［参考例８］
実施例１の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を１０質量％に変更し、且つ、（２０−２−１）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例１と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例８のＧａＮ基板を製造した。
参考例８のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝３．９μｍであった。
【００７６】
下記表１は、実施例１−実施例６、比較例１−比較例１４、及び参考例１−参考例８の溶液処理工程における処理条件、ＯＦ端面の表面粗度、及び裏面の加工残渣評価をまとめた表である。なお、表中の”−”は、処理又は評価の不実施を示す。
【００７７】
【表１】
2014028723.tif 000003
【００７８】
１−２．（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板の製造
［実施例７］
ＧａＮ結晶を準備し、４４０μｍの厚みにスライスして、（１０−１０）面を主面とするＧａＮ結晶（以下、（１０−１０）結晶と称する場合がある。）を得た。次に、当該（１０−１０）結晶の外周をダイヤモンド砥石（＃１０００）により研削して形状を整え、さらに主面の［０００−１］方向側（−ｃ軸方向側）に、当該主面上において＜１１−２０＞方向に平行に伸びる直線を成すようにＯＦを作製した（ＯＦ作製工程）。次に、（１０−１０）結晶をキャリア（ホルダー）にセットし、濃度４８質量％、温度１００℃のＫＯＨ水溶液に２０分間浸漬した（溶液処理工程）。溶液処理工程後の（１０−１０）結晶を、純水により洗浄し、スピン乾燥機で乾燥させることにより、実施例７のＧａＮ基板を製造した。
【００７９】
実施例７のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．４μｍであった。
実施例７のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）、及び、実施例７に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。図４（ａ）は、実施例７のＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ画像であり、図４（ｂ）は、実施例７に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面のＳＥＭ画像である。図４（ｂ）においては、黒い部分が多く観察される。一方、図４（ａ）においては、図４（ｂ）と比較して黒い部分が減っている。したがって、実施例７のＧａＮ基板の裏面においては、実施例７に用いた溶液処理工程前のＧａＮ結晶の裏面と比較して、加工残渣が低減していることが確認された。
【００８０】
［実施例８］
実施例７の溶液処理工程において、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例８のＧａＮ基板を製造した。
実施例８のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．４μｍであった。
実施例８のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。加工残渣は実施例７と同程度に低減しており、一部残っているものについてはより厳しい条件でエッチングしたとしても除去が困難である安定した状態であることが確認された。
【００８１】
［実施例９］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１１０℃に変更したこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例９のＧａＮ基板を製造した。
実施例９のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．３μｍであった。
実施例９のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面の加工残渣は実施例７と同程度に低減しており、一部残っているものについてはより厳しい条件でエッチングしたとしても除去が困難である安定した状態であることが確認された。
【００８２】
［実施例１０］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１１０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例１０のＧａＮ基板を製造した。
実施例１０のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．４μｍであった。
実施例１０のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面の加工残渣は実施例７と同程度に低減しており、一部残っているものについてはより厳しい条件でエッチングしたとしても除去が困難である安定した状態であることが確認された。
【００８３】
［実施例１１］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４５質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、実施例１１のＧａＮ基板を製造した。
実施例１１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝２．５μｍであった。
【００８４】
［比較例１５］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１５のＧａＮ基板を製造した。
比較例１５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．０μｍであった。
比較例１５のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００８５】
［比較例１６］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１６のＧａＮ基板を製造した。
比較例１６のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．６μｍであった。また、比較例１６のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．５μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．６μｍであった。
比較例１６のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００８６】
［比較例１７］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更したこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１７のＧａＮ基板を製造した。
比較例１７のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝３．４μｍであった。また、比較例１７のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．６μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．４μｍであった。
比較例１７のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣がほぼ除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００８７】
［比較例１８］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１８のＧａＮ基板を製造した。
比較例１８のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝５．４μｍであった。
比較例１８のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣がほぼ除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【００８８】
［比較例１９］
実施例７の溶液処理工程において、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例１９のＧａＮ基板を製造した。
比較例１９のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．５μｍであった。
比較例１９のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００８９】
［比較例２０］
実施例７の溶液処理工程において、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２０のＧａＮ基板を製造した。
比較例２０のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．９μｍであった。
比較例２０のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９０】
［比較例２１］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２１のＧａＮ基板を製造した。
比較例２１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．６μｍであった。
比較例２１のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９１】
［比較例２２］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２２のＧａＮ基板を製造した。
比較例２２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．３μｍであった。
比較例２２のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９２】
［比較例２３］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更したこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２３のＧａＮ基板を製造した。
比較例２３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．８μｍであった。
比較例２３のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９３】
［比較例２４］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を９０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２４のＧａＮ基板を製造した。
比較例２４のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９４】
［比較例２５］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を５分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２５のＧａＮ基板を製造した。
比較例２５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．７μｍであった。
比較例２５のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９５】
［比較例２６］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を１０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２６のＧａＮ基板を製造した。
比較例２６のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．８μｍであった。
比較例２６のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９６】
［比較例２７］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更したこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２７のＧａＮ基板を製造した。
比較例２７のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝１．０μｍであった。
比較例２７のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９７】
［比較例２８］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の温度を８０℃に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、比較例２８のＧａＮ基板を製造した。
比較例２８のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．９μｍであった。
比較例２８のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面のＳＥＭ画像を図１１に示す。当該裏面においては、加工残渣が残っており、不安定な面となっていることが確認された。
【００９８】
［参考例９］
実施例７と同様に、ＯＦ作製工程を行った。ＯＦ作製工程後の（１０−１０）結晶を、純水により洗浄し、スピン乾燥機で乾燥させることにより、参考例９のＧａＮ基板を製造した。すなわち、参考例９においては、溶液処理工程を行わなかった。
参考例９のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝０．３μｍであった。また、参考例９のＧａＮ基板のｃ軸に平行な端面、及び、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面について、それぞれ実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、ｃ軸に平行な端面の表面粗度はＲａ＝０．４μｍであり、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度はＲａ＝０．２μｍであった。
【００９９】
［参考例１０］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４３質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１０のＧａＮ基板を製造した。
参考例１０のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝４．０μｍであった。
【０１００】
［参考例１１］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を４０質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１１のＧａＮ基板を製造した。
参考例１１のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝３．５μｍであった。
参考例１１のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣がほぼ除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【０１０１】
［参考例１２］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を３０質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１２のＧａＮ基板を製造した。
参考例１２のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７.７μｍであった。
参考例１２のＧａＮ基板の裏面（（−１０１０）面）について、実施例１と同様にＳＥＭ観察を行った。当該裏面においては、加工残渣がほぼ除去されており、安定な面となっていることが確認された。
【０１０２】
［参考例１３］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を２７質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１３のＧａＮ基板を製造した。
参考例１３のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７．３μｍであった。
【０１０３】
［参考例１４］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を２０質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１４のＧａＮ基板を製造した。
参考例１４のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７.５μｍであった。
【０１０４】
［参考例１５］
実施例７の溶液処理工程において、ＫＯＨ水溶液の濃度を１０質量％に変更し、且つ、（１０−１０）結晶のＫＯＨ水溶液への浸漬時間を３０分間としたこと以外は、実施例７と同様にＯＦ作製工程、溶液処理工程、洗浄、及び乾燥を行うことにより、参考例１５のＧａＮ基板を製造した。
参考例１５のＧａＮ基板のＯＦ端面について、実施例１と同様に触針式表面粗度計により測定し、表面粗度Ｒａを算出したところ、Ｒａ＝７.６μｍであった。
【０１０５】
下記表２は、実施例７−実施例１１、比較例１５−比較例２８、及び参考例９−参考例１５の溶液処理工程における処理条件及び表面粗度をまとめた表である。なお、表中の”−”は、処理又は評価の不実施を示す。
【０１０６】
【表２】
2014028723.tif 000004
【０１０７】
２．考察
２−１．（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ基板に関する考察
図１３は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃とし且つ濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（比較例１−比較例４）について、処理時間の違いによる端面の粗度を比較したグラフである。図１３は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸に溶液処理工程の処理時間（分）をそれぞれとったグラフであり、白丸のプロットはｃ軸に平行な端面の表面粗度のデータを、Ｘ印のプロットはａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度のデータを、及び、黒丸のプロットはａ軸に平行であり且つ−Ｃ側の端面（すなわちＯＦ端面）のデータを、それぞれ表す。処理時間５分間、１０分間、２０分間、及び３０分間のプロットは、比較例１、比較例２、比較例３、及び比較例４の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、処理時間０分間のプロットは、溶液処理工程を行わなかった参考例１のデータを参考までに表したものである。
図１３から分かるように、処理温度を１２０℃とした場合には、溶液処理工程の処理時間が長いほど、ＯＦ端面の粗度が高くなる。一方、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面及びｃ軸に平行な端面においては、いずれも、溶液処理工程の処理時間による違いは見られない。また、従来の溶液処理条件である１２０℃の温度条件では、１０分以上でＯＦ端面において３μｍ以上の荒れが生じることが分かる。
【０１０８】
図５は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１００℃とし且つ濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（実施例１−実施例３及び比較例５−比較例６）について、処理時間の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図５は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸に溶液処理工程の処理時間（分）をそれぞれとったグラフである。処理時間５分間、１０分間、２０分間、３０分間、及び６０分間のプロットは、比較例５、比較例６、実施例１、実施例２、及び実施例３の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、処理時間０分間のプロットは、溶液処理工程を行わなかった参考例１のデータを参考までに表したものである。
図５から分かるように、処理温度を１００℃とした場合には、溶液処理工程の処理時間が２０分までは表面粗度は上昇し続けるものの、当該処理時間が２０分以上となると、表面粗度の上昇はみられなくなる。よって、溶液処理工程の処理温度が１００℃の条件においては、２０分以上処理しても表面粗度が３．０μｍ未満で安定することが分かる。
【０１０９】
図６は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（実施例１−実施例２、実施例４−実施例５、比較例３−比較例４、比較例９−比較例１０、及び比較例１３−比較例１４）について、ＫＯＨ水溶液の温度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図６は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸にＫＯＨ水溶液の温度（℃）をそれぞれとったグラフであり、黒丸のプロットは溶液処理工程の処理時間が２０分間の場合の表面粗度のデータを、白丸のプロットは溶液処理工程の処理時間が３０分間の場合の表面粗度のデータを、それぞれ表す。ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、及び１２０℃の黒丸のプロットは、比較例１３、比較例９、実施例１、実施例４、及び比較例３の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、及び１２０℃の白丸のプロットは、比較例１４、比較例１０、実施例２、実施例５、及び比較例４の表面粗度のデータをそれぞれ表す。
図６から分かるように、処理温度が１１０℃までは、表面粗度はＲａ＝３．０μｍ以下に抑えられており、また、処理時間による表面粗度の差は見られない。しかし、処理温度が１２０℃においては、表面粗度は４μｍを超えており、且つ、処理時間を３０分間とした比較例４の表面粗度（Ｒａ＝７．２μｍ）は、処理時間を２０分間とした比較例３の表面粗度（Ｒａ＝４．２μｍ）の１．７倍である。よって、溶液処理工程において、処理時間によらずに表面粗度をＲａ＝３μｍ以下に安定に保持できるのは、ＫＯＨ水溶液の温度が１１０℃以下の場合であることが分かる。
【０１１０】
図７は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を８０〜１２０℃、処理時間を５〜３０分として作製したＧａＮ基板（実施例１−実施例２、比較例１−比較例１４）について、裏面（（２０−２１）面）のＳＥＭ画像をまとめたものである。図７に示す表中、ＫＯＨ水溶液の温度が１２０℃の行について、左から右に比較例１、比較例２、比較例３、及び比較例４の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が１００℃の行について、左から右に比較例５、比較例６、実施例１、及び実施例２の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が９０℃の行について、左から右に比較例７、比較例８、比較例９、及び比較例１０の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃の行について、左から右に比較例１１、比較例１２、比較例１３、及び比較例１４の各ＳＥＭ画像を示す。
図７から分かるように、溶液処理工程の処理時間が１０分以下と短い場合（比較例１−比較例２、比較例５−比較例８、及び比較例１１−比較例１２）や、ＫＯＨ水溶液の温度が９０℃以下と低い場合（比較例７−比較例１４）のＳＥＭ画像には、加工残渣部分が黒く観察される。したがって、溶液処理工程の処理時間が１０分以下と短い場合及び／又はＫＯＨ水溶液の温度が９０℃以下と低い場合には、ＫＯＨ処理による加工残渣除去が十分進行せず、不安定な状態の加工残渣が存在し、これらが剥離して汚染の原因となるおそれがあることが分かる。
一方、図７から分かるように、溶液処理工程の処理時間が２０分以上且つＫＯＨ水溶液の温度が１００℃以上の場合（実施例１−実施例２及び比較例３−比較例４）のＳＥＭ画像には、加工残渣部分はほとんど観察されない。しかし、これらのうちＫＯＨ水溶液の温度が１２０℃以上の場合（比較例３−比較例４）には、図６に示したように、ＫＯＨ処理によるＯＦ端面の荒れが酷く、且つ処理時間が長いほどＯＦ端面の表面粗度が大きくなるという問題がある。
【０１１１】
以上の考察より、溶液処理工程の処理時間が２０分以上且つＫＯＨ水溶液の温度が１００〜１１０℃の場合（実施例１−実施例６）には、裏面（（２０−２１）面）における加工残渣を十分に減らして安定な状態にすることができ、且つ、ＯＦ端面の表面粗度を３．０μｍ以下に留めることができることが分かる。
【０１１２】
図８は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１００℃とし且つ処理時間を３０分間として作製したＧａＮ基板（実施例２、実施例６、参考例２−参考例８）について、ＫＯＨ水溶液の濃度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図８は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸にＫＯＨ水溶液の濃度（質量％）をそれぞれとったグラフである。ＫＯＨ水溶液の濃度が４８質量％、４５質量％、４３質量％、４０質量％、３０質量％、２７質量％、２４質量％、２０質量％、及び１０質量％のプロットは、実施例２、実施例６、参考例２、参考例３、参考例４、参考例５、参考例６、参考例７、及び参考例８の表面粗度のデータをそれぞれ表す。
図８から分かるように、ＫＯＨ水溶液の濃度が２７質量％の場合（参考例５）に表面粗度が最大となり、当該濃度が３０質量％を超えると表面粗度が次第に小さくなり、ＫＯＨ水溶液の濃度が４５質量％以上の場合（実施例２及び実施例６）に表面粗度が３．０μｍ未満となる。よって、溶液処理工程において、３０分を超える長時間処理で、十分なエッチング効果を享受しつつ表面粗度をＲａ＝３．０μｍ以下に安定に保持できるのは、ＫＯＨ水溶液の濃度が４５質量％以上の場合が好ましいと分かる。
【０１１３】
２−２．（１０−１０）面を主面とするＧａＮ基板に関する考察
図１４は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１２０℃とし且つ濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（比較例１５−比較例１８）について、処理時間の違いによる端面の粗度を比較したグラフである。図１４は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸に溶液処理工程の処理時間（分）をそれぞれとったグラフであり、白丸のプロットはｃ軸に平行な端面の表面粗度のデータを、Ｘ印のプロットはａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面の表面粗度のデータを、及び、黒丸のプロットはａ軸に平行であり且つ−Ｃ側の端面（すなわちＯＦ端面）のデータを、それぞれ表す。処理時間５分間、１０分間、２０分間、及び３０分間のプロットは、比較例１５、比較例１６、比較例１７、及び比較例１８の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、処理時間０分間のプロットは、溶液処理工程を行わなかった参考例９のデータを参考までに表したものである。
図１４から分かるように、処理温度を１２０℃とした場合には、溶液処理工程の処理時間が長いほど、ＯＦ端面の粗度が高くなる。一方、ａ軸に平行であり且つ＋Ｃ側の端面及びｃ軸に平行な端面においては、いずれも、溶液処理工程の処理時間による違いは見られない。また、従来の溶液処理条件である１２０℃の温度条件では、２０分以上でＯＦ端面において３．０μｍを超える荒れが生じることが分かる。
【０１１４】
図９は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１００℃とし且つ濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（実施例７−実施例８及び比較例１９−比較例２０）について、処理時間の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図９は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸に溶液処理工程の処理時間（分）をそれぞれとったグラフである。処理時間５分間、１０分間、２０分間、及び３０分間のプロットは、比較例１９、比較例２０、実施例７、及び実施例８の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、処理時間０分間のプロットは、溶液処理工程を行わなかった参考例９のデータを参考までに表したものである。
図９から分かるように、処理温度を１００℃とした場合には、溶液処理工程の処理時間が２０分までは表面粗度は上昇し続けるものの、当該処理時間が２０分以上となると、表面粗度の上昇はみられなくなる。よって、溶液処理工程の処理温度が１００℃の条件においては、２０分以上処理しても表面粗度が３．０μｍ未満で安定することが分かる。
【０１１５】
図１０は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の濃度を４８質量％として作製したＧａＮ基板（実施例７−実施例１０、比較例１７−比較例１８、比較例２３、及び比較例２７−比較例２８）について、ＫＯＨ水溶液の温度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図１０は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸にＫＯＨ水溶液の温度（℃）をそれぞれとったグラフであり、黒丸のプロットは溶液処理工程の処理時間が２０分間の場合の表面粗度のデータを、白丸のプロットは溶液処理工程の処理時間が３０分間の場合の表面粗度のデータを、それぞれ表す。ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、及び１２０℃の黒丸のプロットは、比較例２７、比較例２３、実施例７、実施例９、及び比較例１７の表面粗度のデータをそれぞれ表す。また、ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃、１００℃、１１０℃、及び１２０℃の白丸のプロットは、比較例２８、実施例８、実施例１０、及び比較例１８の表面粗度のデータをそれぞれ表す。
図１０から分かるように、処理温度が１１０℃までは、表面粗度はＲａ＝３．０μｍ未満に抑えられており、また、処理時間による表面粗度の差は見られない。しかし、処理温度が１２０℃においては、表面粗度は３．０μｍを超えており、且つ、処理時間を３０分間とした比較例１８の表面粗度（Ｒａ＝５．４μｍ）は、処理時間を２０分間とした比較例１７の表面粗度（Ｒａ＝３．４μｍ）の１．６倍である。よって、溶液処理工程において、処理時間によらずに表面粗度をＲａ＝３．０μｍ以下に安定に保持できるのは、ＫＯＨ水溶液の温度が１１０℃以下の場合であることが分かる。
【０１１６】
図１１は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を８０〜１２０℃、処理時間を５〜３０分として作製したＧａＮ基板（実施例７−実施例８、及び比較例１５−比較例２８）について、裏面（（−１０１０）面）のＳＥＭ画像をまとめたものである。図１１の表中、ＫＯＨ水溶液の温度が１２０℃の行について、左から右に比較例１５、比較例１６、比較例１７、及び比較例１８の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が１００℃の行について、左から右に比較例１９、比較例２０、実施例７、及び実施例８の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が９０℃の行について、左から右に比較例２１、比較例２２、比較例２３、及び比較例２４の各ＳＥＭ画像を示し、ＫＯＨ水溶液の温度が８０℃の行について、左から右に比較例２５、比較例２６、比較例２７、及び比較例２８の各ＳＥＭ画像を示す。
図１１から分かるように、溶液処理工程の処理時間が１０分以下と短い場合（比較例１５−比較例１６、比較例１９−比較例２２、及び比較例２５−比較例２６）や、ＫＯＨ水溶液の温度が９０℃以下と低い場合（比較例２１−比較例２８）のＳＥＭ画像には、加工残渣部分が黒く観察される。したがって、溶液処理工程の処理時間が１０分以下と短い場合及び／又はＫＯＨ水溶液の温度が９０℃以下と低い場合には、ＫＯＨ処理による加工残渣除去が十分進行せず、不安定な状態の加工残渣が存在し、これらが剥離して汚染の原因となるおそれがあることが分かる。
一方、図１１から分かるように、溶液処理工程の処理時間が２０分以上且つＫＯＨ水溶液の温度が１００℃以上の場合（実施例７−実施例８及び比較例１７−比較例１８）のＳＥＭ画像には、加工残渣部分が溶液処理前（例えば、図４（ｂ）のＳＥＭ画像）と比較して少なく観察される。しかし、これらのうちＫＯＨ水溶液の温度が１２０℃以上の場合（比較例１７−比較例１８）には、図１０に示したように、ＫＯＨ処理によるＯＦ端面の荒れが酷く、且つ処理時間が長いほどＯＦ端面の表面粗度が大きくなるという問題がある。
【０１１７】
以上の考察より、溶液処理工程の処理時間が２０分以上且つＫＯＨ水溶液の温度が１００〜１１０℃の場合（実施例７−実施例１１）には、裏面（（−１０１０）面）における加工残渣を減らして安定な状態にすることができ、且つ、ＯＦ端面の表面粗度を３．０μｍ以下に留めることができることが分かる。
【０１１８】
図１２は、溶液処理工程におけるＫＯＨ水溶液の温度を１００℃とし且つ処理時間を３０分間として作製したＧａＮ基板（実施例８、実施例１１、及び参考例１０−参考例１５）について、ＫＯＨ水溶液の濃度の違いによるＯＦ端面の粗度を比較したグラフである。図１２は、縦軸に粗度Ｒａ（μｍ）を、横軸にＫＯＨ水溶液の濃度（質量％）をそれぞれとったグラフである。ＫＯＨ水溶液の濃度が４８質量％、４５質量％、４３質量％、４０質量％、３０質量％、２７質量％、２０質量％、及び１０質量％のプロットは、実施例８、実施例１１、参考例１０、参考例１１、参考例１２、参考例１３、参考例１４、及び参考例１５の表面粗度のデータをそれぞれ表す。
図１２から分かるように、ＫＯＨ水溶液の濃度が１０〜３０質量％の場合（参考例１２−参考例１５）に表面粗度が７μｍを超えるが、当該濃度が３０質量％を超えると表面粗度が次第に小さくなり、ＫＯＨ水溶液の濃度が４５質量％以上の場合（実施例８及び実施例１１）に表面粗度が３．０μｍ以下となる。よって、溶液処理工程において、３０分を超える長時間処理で、十分なエッチング効果を享受しつつ表面粗度をＲａ＝３．０μｍ以下に安定に保持できるのは、ＫＯＨ水溶液の濃度が４５質量％以上の場合が好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  主面
２  オリエンテーションフラット
３  他のオリエンテーションフラット
１００  第１３族窒化物基板
【図１】
2014028723.tif 000005
【図２】
2014028723.tif 000006
【図８】
2014028723.tif 000007
【図１２】
2014028723.tif 000008
【図３】
2014028723.tif 000009
【図４】
2014028723.tif 000010
【図５】
2014028723.tif 000011
【図６】
2014028723.tif 000012
【図７】
2014028723.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2014028723.tif 000015
【図１１】
2014028723.tif 000016
【図１３】
2014028723.tif 000017
【図１４】
2014028723.tif 000018
【図１５】
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