(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド、炭化珪素、窒化ガリウムおよびサファイアの何れか１つで構成される被加工物基板を研磨する研磨方法であって、
（ａ）前記被加工物基板の研磨対象となる主面に遷移金属で構成される触媒金属膜を形成する工程と、
（ｂ）酸化剤薬液中において前記触媒金属膜が形成された前記被加工物基板を研磨定盤と接触配置し、前記触媒金属膜と前記酸化剤薬液とを反応させて活性ラジカルを生成させると共に、前記被加工物基板と前記研磨定盤とを相対運動させることにより、前記活性ラジカルと前記被加工物基板の前記主面の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去することで前記被加工物基板を研磨する工程と、を備える研磨方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）は、
前記触媒金属膜を鉄またはニッケルで形成する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
前記酸化剤薬液として過酸化水素水を用いる、請求項１記載の研磨方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）は、
前記触媒金属膜の膜厚を、前記被加工物基板の前記主面に存在する凹凸の最大高低差の値よりも大きく、前記最大高低差の１０倍未満に形成する工程を含む、請求項１記載の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨定盤は、鉄またはニッケルで構成される、請求項２記載の研磨方法。
【請求項５】
（ａ）ダイヤモンド、炭化珪素、窒化ガリウムおよびサファイアの何れか１つで構成される被加工物基板の研磨対象となる主面に遷移金属で構成される触媒金属膜を形成する工程と、
（ｂ）酸化剤薬液中において前記触媒金属膜が形成された前記被加工物基板と研磨定盤を相対運動させて、前記触媒金属膜と前記酸化剤薬液との反応で生じた活性ラジカルと前記被加工物基板の前記主面の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去することで前記被加工物基板を研磨する工程と、
（ｃ）半導体基板である成長基板の主面上に窒化物半導体層をエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板および支持基板を準備し、前記成長基板の前記窒化物半導体層と、前記支持基板の主面との間に樹脂接着層を形成して、前記エピタキシャル基板と、前記支持基板とを貼り合わせる工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記成長基板を除去し、前記窒化物半導体層を露出させる工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記窒化物半導体層上に前記工程（ｂ）で研磨された前記被加工物基板を常温接合法により接合する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記支持基板および前記樹脂接着層を除去する工程と、を備える半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）は、
前記触媒金属膜を鉄またはニッケルで形成する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
前記酸化剤薬液として過酸化水素水を用いる、請求項５記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ａ）は、
前記触媒金属膜の膜厚を、前記被加工物基板の前記主面に存在する凹凸の最大高低差の値よりも大きく、前記最大高低差の１０倍未満に形成する工程を含む、請求項５記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記研磨定盤は、鉄またはニッケルで構成される、請求項６記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は導体基板の製造方法に関し、特に、窒化物半導体層が形成された半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力の半導体素子として、窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ、例えば、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：high electron mobility transistor）が知られている。このような半導体素子は、高出力動作の際、温度上昇によって動作特性および信頼性の低下が著しい。そこで、この半導体素子の温度上昇を抑制するために、放熱性が高い材料を発熱部近傍に設けて放熱する構成が採られることが多い。特に、ダイヤモンドは固体物質中で最大の熱伝導率を有する材料であり、放熱材料として好適な性質を有している。このため、窒化物半導体層がダイヤモンド上に形成された構造により、半導体素子の放熱性向上を図る技術が開示されている。【０００３】
窒化物半導体層の製造技術としては、珪素（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）等で構成される基板上に、ヘテロエピタキシャル成長により窒化物半導体層を形成する技術が確立されており、窒化物半導体素子の製造技術の一部として広く利用されている。【０００４】
一方、ヘテロエピタキシャル成長によって窒化物半導体層をダイヤモンド基板上に直接形成する技術は未だ研究途上であり、その製法は確立されていない。そこで、ダイヤモンドなどの高放熱基板上に半導体層を形成した複合基板を作製するための技術の一例として、半導体層とダイヤモンド基板とを貼り合わせて一体化する方式が知られている。【０００５】
このような方式において、半導体層とダイヤモンドなどの基板を貼り合わせるためには、金属はんだまたは接着剤等を用いる場合もあるが、特に放熱性能を重視する場合、貼り合わせる対象同士を直接接合することが求められる。【０００６】
このような異種材料同士の直接接合を達成するために、貼り合わせ対象の材料の表面を原子層レベルのオーダーで平滑化加工する必要がある。【０００７】
半導体や金属材料を精密に平滑化する手法として、化学薬液と研磨粒子との混合物を用いて材料表面を研磨する、化学機械研磨法などの手法が知られている。しかしながら、化学的安定性の高いダイヤモンド等の難加工材料は化学機械研磨法により原子層レベルの平滑化加工することが難しい。【０００８】
このように加工性の低い材料を原子層レベルのオーダーで平滑化加工する手法として、例えば特許文献１には、研磨薬液中での触媒反応で発生する反応性の強い活性ラジカルを用いる技術が開示されている。このような方式では、触媒で構成される金属定盤を研磨液に浸し、研磨液中で反応して生成されるラジカルが、金属定盤と被加工物との接触点に作用して被加工物表面における化合物が溶出することにより、研磨除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１１４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
触媒反応を用いた加工方式において、触媒金属と研磨薬液との反応で生成される活性ラジカルは反応性が高く短寿命であるため、その作用は生成点近傍のみにおいて有効である。一般的に研磨加工は、被加工物と研磨定盤とを接触させながら相対運動させることによって行われる。本方式での研磨作用は、ある時間において、主に金属定盤表面のμｍレベルの凹凸の凸領域と、被加工物の表面に存在するμｍレベルの凹凸の凸領域とが接触した点周辺で発生した活性ラジカルの作用により局所的に酸化作用および平滑化作用が発現し、その繰り返しにより徐々に被加工物の全面に加工が進行する。そのため、被加工物の全面に研磨作用を作用させるためには長時間の研磨が必要であり、高い研磨能率が得られないことが問題であった。【００１１】
本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、化学的安定性の高いダイヤモンドなどの難加工材料の基板に半導体層が形成された半導体基板を、高品質かつ低コストに実現する製造方法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】
【００１２】
本開示に係る研磨方法は、ダイヤモンド、炭化珪素、窒化ガリウムおよびサファイアの何れか１つで構成される被加工物基板を研磨する研磨方法であって、前記被加工物基板の研磨対象となる主面に遷移金属で構成される触媒金属膜を形成する工程（ａ）と、酸化剤薬液中において前記触媒金属膜が形成された前記被加工物基板を研磨定盤と接触配置し、前記触媒金属膜と前記酸化剤薬液とを反応させて活性ラジカルを生成させると共に、前記被加工物基板と前記研磨定盤とを相対運動させることにより、前記活性ラジカルと前記被加工物基板の前記主面の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去することで前記被加工物基板を研磨する工程（ｂ）と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本開示に係る研磨方法によれば、被加工物基板の主面に、予め触媒遷移金属膜を形成しているため、酸化剤薬液と遷移金属との反応で生じた活性ラジカルが、μｍレベルの凹凸を有する被加工物基板の主面の全面に渡って生成され、酸化作用が生じる。そのため、有効に研磨作用が働く領域が増大し、研磨能率が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１の研磨方法を説明する断面図である。
【図２】実施の形態１の研磨方法を説明する断面図である。
【図３】実施の形態１の研磨方法によって被加工物基板の研磨に使用される研磨装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１の研磨方法によって研磨された被加工物基板を示す断面図である。
【図５】実施の形態２の半導体基板の製造方法によって製造された半導体基板を示す断面図である。
【図６】実施の形態２の半導体基板の製造方法を説明する断面図である。
【図７】実施の形態２の半導体基板の製造方法を説明する断面図である。
【図８】実施の形態２の半導体基板の製造方法を説明する断面図である。
【図９】実施の形態２の半導体基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】実施の形態２の半導体基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】実施の形態１の研磨方法の研磨条件を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示に係る研磨方法および半導体基板の製造方法について、図を用いて説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されたものではなく、長さ方向、奥行方向および高さ方向のそれぞれの寸法の関係、比率は現実のものと異なる。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００１６】
＜実施の形態１＞
本開示に係る実施の形態１の研磨方法について図１〜図４を用いて説明する。まず、図１に示す工程において、研磨を行う被加工物基板１００を準備する。被加工物基板１００の材質は、ダイヤモンド、ＳｉＣ（炭化珪素）およびＧａＮ（窒化ガリウム）の何れか用いることができるが、窒化物半導体層を形成することを考慮すると極めて熱伝導率の高いダイヤモンドを用いることが特に好適である。なお、図１等では被加工物基板１００の表面のμｍレベルの凹凸ＡＳを強調して表している。
【００１７】
次に、図２に示す工程において、被加工物基板１００の２つの主面のうち、研磨対象となる主面に遷移金属元素で構成される触媒金属膜ＭＦを形成する。触媒金属膜ＭＦを形成する主面は、後に窒化物半導体層が形成される側の主面とする。
【００１８】
触媒金属膜ＭＦは、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等公知の形成方法で形成することができるが、被加工物基板１００と触媒金属膜ＭＦとの密着性を向上させる観点から、スパッタリング法を用いることが特に好適である。
【００１９】
触媒金属膜ＭＦは、研磨薬液として用いる酸化剤薬液との間で反応を生じ、化学活性を有するラジカル（活性ラジカル）を発生するものであれば種類は問わないが、ニッケル、または鉄を用いると活性ラジカルを効率よく発生させることができるので、特に好適である。
【００２０】
触媒金属膜ＭＦの膜厚は、基板研磨の能率向上の観点から、走査型白色干渉計で測定した被加工物基板１００の主面に存在する微小な凹凸ＡＳの最大高低差の値よりも大きな膜厚であることが望ましい。また、触媒金属膜ＭＦの膜厚の最大値は、微小な凹凸ＡＳの最大高低差の１０倍未満であることが望ましい。
【００２１】
なお、酸化剤薬液として過酸化水素水を用い、遷移金属元素で構成される触媒金属膜ＭＦとして鉄を用いた場合のラジカルはヒドロキシラジカル（ＯＨ・）と呼ばれる活性ラジカルであり、その発生反応は、以下の化学式（１）で示されるフェントン反応としてよく知られている。
【００２２】
Ｆｅ２＋  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  Ｆｅ３＋  ＋  ＯＨ−  ＋  ＯＨ・  ・・・（１）
次に、触媒金属膜ＭＦを形成した後の被加工物基板１００に対して、図３に示す研磨装置ＰＭを用いて研磨を行う。図３は研磨装置ＰＭの構成を模試的に示している。図３に示されるように、研磨装置ＰＭは、酸化剤薬液ＯＳを貯留する薬液槽ＣＢと、定盤回転機構ＲＤと結合され、薬液槽ＣＢ内で触媒金属膜ＭＦが対面するように被加工物基板１００を搭載する研磨定盤ＰＤと、研磨定盤ＰＤ上で被加工物基板１００を保持する基板保持盤ＨＢと、基板保持盤ＨＢを介して被加工物基板１００を加圧して研磨定盤ＰＤに押しつけながら回転させる基板回転機構ＲＭを備えている。
【００２３】
研磨装置ＰＭの研磨定盤ＰＤは研磨の基準面となるものであり、材質は、任意の金属、セラミック、無機酸化物等を用いることができるが、過酸化水素水等の酸化剤薬液ＯＳとの反応を生じ、活性ラジカルを生成する材質であることが望ましく、鉄またはニッケルを用いると活性ラジカルを効率よく発生させることができるので、特に好適である。
【００２４】
研磨装置ＰＭの薬液槽ＣＢ内に貯留する酸化剤薬液ＯＳは、遷移金属との反応により活性ラジカルを生成する薬液であることが望ましく、過酸化水素水を用いることが特に好適である。
【００２５】
このような構成を有する研磨装置ＰＭに、触媒金属膜ＭＦ（図２）を形成した被加工物基板１００を取り付け、研磨プロセスを実施することで、被加工物基板１００の触媒金属膜ＭＦが形成された側の主面のμｍレベルの凹凸ＡＳを平滑化加工する。図４には、研磨対象の主面の凹凸ＡＳが除去されて平滑な主面ＭＳとなった被加工物基板１００を示す。
【００２６】
研磨条件は、被加工物基板１００の主面の平滑化される範囲において、任意の条件を用いることができるが、例えば酸化剤薬液ＯＳとして１重量％の過酸化水素水を用い、被加工物基板１００の回転数５０ｒｐｍ、研磨定盤ＰＤの回転数５０ｒｐｍ、被加工物基板１００の加圧圧力０．５ＭＰａの条件を用いることができる。
【００２７】
このように、触媒金属膜ＭＦを被加工物基板１００の主面に予め形成して研磨を行うことで、酸化剤薬液と遷移金属との反応で生じた活性ラジカルが、被加工物基板の主面全面に渡って生成され、当該活性ラジカルによる被加工物基板１００の主面に酸化作用が生じ、被加工物基板の主面の表面原子との化学反応で化合物が生成される。この化合物は被加工物基板１００と研磨定盤ＰＤとの相対運動により除去され、被加工物基板１００の主面が研磨される。そのため被加工物基板１００に触媒金属膜ＭＦを形成せずに研磨する場合と比べて、研磨が促進され、被加工物基板１００の研磨対象の主面全面において表面算術粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ未満となって研磨が完了するまでの時間が大幅に短縮される。その結果、高品質な平滑表面を有する被加工物基板１００を低コストで製造可能となる。
【００２８】
＜実施の形態２＞
次に、図５〜図１０用いて本開示に係る実施の形態２の半導体基板の製造方法について説明する。
【００２９】
図５は、本実施の形態２の製造方法によって製造された半導体基板３００の構成を示す断面図である。図５に示すように半導体基板３００は、例えば、ダイヤモンド基板等の熱伝導率が高い支持基板１０上に形成された窒化物半導体等の半導体材料で構成される半導体層２を有している。
【００３０】
本実施の形態２における第１の工程では、実施の形態１において説明した研磨方法により、支持基板１０の２つの主面のうち、研磨対象となる主面に研磨加工を行い、図６に示すように、主面ＭＳの表面算術粗さが０．５ｎｍ未満となった支持基板１０を得る。
【００３１】
第２の工程では、図７に示すように、成長基板１上に、例えばヘテロエピタキシャル成長させた窒化物半導体等で構成される半導体層２（窒化物半導体層）に樹脂接着層を用いて支持基板ＢＳを貼り合わせる。
【００３２】
第２の工程では、まず、Ｓｉ基板などの成長基板１の主面上に、ヘテロエピタキシャル成長によって窒化物半導体等で構成される半導体層２を形成したエピタキシャル基板ＥＳを準備する。半導体層２には、予め、ダイオード、トランジスタ、抵抗体等の電子素子を形成しておいても良い。
【００３３】
その後、ガラス基板、サファイア基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板などから選択される支持基板ＢＳを準備し、エピタキシャル基板ＥＳの半導体層２が形成された側の主面と、支持基板ＢＳの貼り合わせ用の主面（第１の主面）とが向かい合うようにエピタキシャル基板ＥＳと支持基板ＢＳとを樹脂接着剤によって貼り合わせることで、エピタキシャル基板ＥＳと支持基板ＢＳとが樹脂接着剤層ＡＨによって接着された形態となる。
【００３４】
樹脂接着剤としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アルミナ接着剤等の公知の樹脂接着剤を用いることが可能であるが、化学反応により硬化が進行する非溶剤希釈の接着剤を用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などが好適である。
【００３５】
貼り合わせ後は、樹脂接着剤層ＡＨの機械的強度を向上させる目的で、硬化処理を行う。硬化条件は使用する樹脂接着剤層ＡＨに応じて任意の条件を用いることが可能であるが、例えば７０度の送風乾燥炉内で６時間の加熱処理を行う。
【００３６】
支持基板ＢＳの役割は、その後の工程における半導体層２の支持であるため、耐熱性、機械強度、および製造工程で使用する薬液に対する耐性の観点において、工程に耐えるものであれば、上述した基板に限らず、任意の材質を用いることができる。
【００３７】
続いて、第３の工程では、図８に示すように成長基板１を除去する。成長基板１の除去方法は、半導体層２が形成された側の主面とは反対側の主面（裏面）から、例えば、機械研磨、ドライエッチング、溶液によるウエットエッチングなどを用いて除去することが可能であるが、除去速度の観点からは機械研磨を用いることが好適である。
【００３８】
続いて、第４の工程では、半導体層２の成長基板１が除去された側の表面（裏面）を研磨し平滑化する。平滑化方法としては、機械研磨、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）、ドライエッチング、溶液によるウエットエッチングなど、公知の方法を用いることが可能であるが、続く接合工程における接合品質を向上させるためには高い平滑化品質が必要であるため、化学機械研磨法を用いることが好適である。
【００３９】
第５の工程では、図９に示すように、半導体層２の裏面に、第１の工程で取得した支持基板１０を貼り合わせる。支持基板１０は、半導体層２に形成される窒化物半導体素子の動作特性および信頼性向上を考慮して、熱伝導率の高いダイヤモンド基板で構成されている。
【００４０】
支持基板１０を半導体層２に貼り合わせる方法としては、任意の異種材料同士の直接接合法を用いることが可能であるが、窒化物半導体素子の性能および信頼性向上のためには半導体層２と支持基板１０との界面熱抵抗を可能な限り低減することが望ましい。また、接合後の基板の反りを防ぐためには、加熱することなく、半導体層２と支持基板１０とを接合することが望ましい。そのため、常温接合法を用いて貼り合わせを行うことが最も好適である。常温接合法の一例としては表面活性化常温接合（Surface activated Room temperature Bonding）が挙げられ、接合面を真空中で表面処理することで、表面の原子を化学結合しやすい活性な状態として接合する方法である。
【００４１】
なお、常温接合法としては、原子拡散接合（Atomic diffusion bonding）、親水基加圧接合を用いることもできる。原子拡散接合は、接合対象の表面にスパッタリング等で金属膜を形成し、真空中で金属膜同士を互いに接触させて接合する方法である。
【００４２】
親水基加圧接合は、接合対象の表面をわずかに酸化させて薄い酸化膜を形成すると共に、表面に多数の水酸基を付着させる親水化処理を行った後に、親水化処理した表面同士を重ね合わせて加圧させて接合する方法である。
【００４３】
最後に第６の工程において、支持基板１０とは反対側の支持基板ＢＳと樹脂接着剤層ＡＨとを除去し、図１０に示すように、支持基板１０上に半導体層２が形成された半導体基板３００を得る。
【００４４】
除去方法は、樹脂接着剤層ＡＨを支持基板ＢＳと共に機械的に支持基板１０から引き剥がす方法、樹脂接着剤層ＡＨを溶媒に浸漬して物理的性質を脆化させてから機械的に支持基板１０から引き剥がす方法、樹脂接着剤層ＡＨを熱処理して燃焼させることで支持基板ＢＳを除去する方法、樹脂接着剤層ＡＨを硫酸過水処理して燃焼させることで支持基板ＢＳを除去する方法など、公知の方法を用いることが可能である。
【００４５】
以上説明した実施の形態２の半導体基板の製造方法により製造される半導体基板３００は、高能率で原子層レベルの平滑化研磨加工を施したダイヤモンド基板等の熱伝導率が高い支持基板１０上に、窒化物半導体等で構成される半導体層２を有している。半導体層２は支持基板１０とは異なる成長基板上にヘテロエピタキシャル成長で形成された半導体層であり、ヘテロエピタキシャル成長時の結晶面をそのまま維持した状態で、支持基板１０上に移し変えられている。このため、半導体層２上には、質の高い窒化物半導体素子を形成することができる。また、ダイヤモンド基板は、実施の形態１の研磨方法を用いることで、高能率で研磨平滑化することが可能であるため、半導体基板３００を低コストで製造することが可能となる。
【００４６】
＜変形例＞
なお、以上説明した実施の形態１および実施の形態２では、成長基板１の主面上にヘテロエピタキシャル成長によって半導体層２を形成するものとして説明したが、半導体層２はヘテロエピタキシャル成長で形成された半導体層に限定されるものではなく、ホモエピタキシャル成長で形成された半導体膜で構成しても良い。
【００４７】
＜実施例＞
以下、実施の形態１の研磨方法および実施の形態２の半導体基板の製造方法の実施例を、実施例１〜４としてより詳細に説明するが、実施の条件はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
図１１は、実施の形態１の研磨方法の研磨条件を、実施例１〜４および比較例のそれぞれについて一覧表として示す図である。図１１においては、被加工物基板および使用した触媒金属膜の材質、研磨完了時間、接合面領域の割合（％）、酸化剤薬液の種類および研磨定盤の材質を実施例１〜４および比較例のそれぞれについて示している。
【００４９】
＜被加工物基板の種類＞
実施例１、２および比較例においては、被加工物基板としてダイヤモンドを用いた。実施例３においては、被加工物基板として６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いた。実施例４においては、被加工物基板としてＧａＮ基板を用いた。各被加工物基板は１０ｍｍ角サイズに裁断して使用した。
【００５０】
＜触媒金属膜の種類＞
実施例１、３および４においては、触媒金属膜としてスパッタリング法で形成されたニッケル膜を用いた。ニッケル膜の厚さは１０μｍとした。
【００５１】
実施例２においては、触媒金属膜としてスパッタリング法で形成された鉄膜を用いた。鉄膜の厚さは１０μｍとした。なお、比較例においては、触媒金属膜を被加工物基板上に形成せずに研磨を実施した。
【００５２】
＜研磨定盤＞
実施例１、実施例３〜４、および比較例においては、研磨装置で用いる研磨定盤の材質として、ニッケルを用いた。実施例２においては、研磨装置で用いる研磨定盤の材質として、鋳鉄を用いた。
【００５３】
＜酸化剤薬液＞
実施例１〜４および比較例の各被加工物基板の研磨においては、１重量パーセント（ｗｔ％）に希釈した過酸化水素水を酸化剤薬液として用いた。
【００５４】
＜基板主面の形状評価＞
実施例１〜４および比較例の各被加工物基板の研磨前後の主面形状の変化を、走査型白色干渉計を用いた光学的な形状評価手法を用いて表面形状評価した。
【００５５】
評価は、９０μｍ角視野で実施し、１０ｍｍ角サイズの基板内の面内中心１点、および基板の角部４点の合計５点において実施した。
【００５６】
＜研磨条件＞
実施例１〜４および比較例の各被加工物基板の研磨条件として、研磨圧力０．５ＭＰａ、被加工物基板の回転数５０ｒｐｍ、研磨定盤の回転数５０ｒｐｍとした。研磨途中、５時間ごとに被加工物基板を研磨装置から取り外して主面形状を評価し、被加工物基板の主面の形状測定点の全点において表面算術粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ未満となった状態を研磨完了とみなし、研磨と基板主面の形状評価を繰り返しながら、最大５０時間までの研磨を行った。
【００５７】
＜半導体層を有する半導体基板の製造＞
実施例１〜４、比較例において、Ｓｉ基板上にヘテロエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を形成して窒化物半導体層とし、アクリル接着剤でガラス基板で構成される支持基板に接着した後、Ｓｉ基板を機械研削法によって除去し、除去面に化学機械研磨法により精密研磨を実施した。その後、ガラス基板と接着した窒化ガリウム膜と、実施例１〜４および比較例で形成した各被加工物基板とを、表面活性化常温接合により接合し、窒化物半導体層と各被加工物基板とが一体化された半導体基板を製造した。
【００５８】
＜半導体基板の評価＞
実施例１〜４および比較例において、製造された半導体基板の接合品質、ここでは被加工物基板の主面の面積に対する接合不良（界面ボイド）が残留する領域の面積の割合を超音波探傷法により評価し、界面ボイドが残留しない領域の面積の割合を接合面領域の割合とした。
【００５９】
＜研磨後の被加工物表面および複合基板の評価結果＞
実施例１〜４においては、予め被加工物基板の表面に遷移金属元素で構成される触媒金属膜を形成して研磨を実施した。そのため、研磨作用が基板全面においてより有効に作用し、図１１で示されるように基板の主面の研磨が完了するまでの時間（研磨完了時間）は、実施例１〜４において２０時間以内であり、比較例の５０時間超と比べて短時間で終わった。
【００６０】
また、各実施例において製造された半導体基板の接合品質の評価結果において、図１１で示されるように実施例１〜４接合面領域の割合は略１００％であり、被加工物基板の主面全面において接合が形成された。
【００６１】
一方、比較例においては、被加工物基板の表面に触媒金属膜を形成せずに研磨を実施したため、研磨作用が有効に働く領域が限定され、５０時間の研磨継続後も、被加工物基板の主面全面において研磨が完了するに至らなかった。また、半導体基板の接合品質を超音波探傷法で評価した結果、３５％の面積領域において、接合不良が発生した。
【００６２】
以上説明したように、本開示に係る研磨方法および半導体基板の製造方法によれば、ダイヤモンド基板を高能率で研磨平滑化することが可能であるため、放熱性の高いダイヤモンド基板上に形成された窒化物半導体層を有する半導体基板を、高品質かつ低コストに製造することが可能となる。
【００６３】
本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【００６４】
なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【要約】
本開示は、導体基板の製造方法に関し、ダイヤモンド、炭化珪素、窒化ガリウムおよびサファイアの何れか１つで構成される被加工物基板の研磨対象となる主面に遷移金属で構成される触媒金属膜を形成し、酸化剤薬液中において触媒金属膜が形成された被加工物基板と研磨定盤を相対運動させて、触媒金属膜と酸化剤薬液との反応で生じた活性ラジカルと被加工物基板の主面の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去することで被加工物基板を研磨する。成長基板の主面上に窒化物半導体層が形成されたエピタキシャル基板および支持基板を準備し、エピタキシャル基板の窒化物半導体層と支持基板とを樹脂接着層を介して貼り合わせ、成長基板を除去し、窒化物半導体層を露出させる。窒化物半導体層上に研磨された被加工物基板を常温接合法により接合し、支持基板および樹脂接着層を除去する。【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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