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JP2007103457A - Polishing slurry, surface treatment method of group iii nitride crystal, group iii nitride crystal substrate, group iii nitride crystal substrate with epitaxial layer, semiconductor device and its fabrication process - Google Patents

Polishing slurry, surface treatment method of group iii nitride crystal, group iii nitride crystal substrate, group iii nitride crystal substrate with epitaxial layer, semiconductor device and its fabrication process Download PDF

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JP2007103457A
JP2007103457A JP2005288224A JP2005288224A JP2007103457A JP 2007103457 A JP2007103457 A JP 2007103457A JP 2005288224 A JP2005288224 A JP 2005288224A JP 2005288224 A JP2005288224 A JP 2005288224A JP 2007103457 A JP2007103457 A JP 2007103457A
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JP
Japan
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group iii
iii nitride
nitride crystal
polishing
crystal substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005288224A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Ishibashi
恵二 石橋
Takayuki Nishiura
隆幸 西浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide polishing slurry which can form a smooth surface with little potential flaw efficiently on a group III nitride crystal, and to provide a surface treatment method of the group III nitride crystal employing polishing slurry. <P>SOLUTION: Polishing slurry performing the chemical mechanical polishing of the surface of a group III nitride crystal contains abrasive grains having hardness not higher than that of the group III nitride crystal wherein the abrasive grains are secondary particles associated with primary particles, and the ratio d<SB>2</SB>/d<SB>1</SB>of mean particle diameter d<SB>2</SB>of the secondary particles to mean particle diameter d<SB>1</SB>of the primary particles is 1.6 or larger. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光素子、電子素子、半導体センサなどの半導体デバイスの基板などに用いられるIII族窒化物結晶の表面を機械的化学的にポリシングするのに用いられるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法、かかる表面処理方法により得られたIII族窒化物結晶基板、ならびにかかるIII族窒化物結晶基板を含む半導体デバイスおよびその製造方法に関する。   The present invention uses a polishing slurry used for mechanically and chemically polishing a surface of a group III nitride crystal used for a substrate of a semiconductor device such as a light emitting element, an electronic element, or a semiconductor sensor, and such a polishing slurry. The present invention relates to a surface treatment method for a group III nitride crystal, a group III nitride crystal substrate obtained by the surface treatment method, a semiconductor device including the group III nitride crystal substrate, and a method for manufacturing the semiconductor device.

GaN結晶、AlN結晶などのIII族窒化物結晶は、発光素子、電子素子、半導体センサなどの半導体デバイスの基板を形成するための材料として非常に有用なものである。ここで、III族窒化物結晶とは、III族元素と窒素とにより形成されている結晶、たとえば、GaxAlyIn1-x-yN結晶(0≦x、0≦y、x+y≦1)などをいう。 Group III nitride crystals such as GaN crystals and AlN crystals are very useful as materials for forming substrates of semiconductor devices such as light emitting elements, electronic elements, and semiconductor sensors. Here, the III-nitride crystal, crystal formed of a group III element and nitrogen, e.g., Ga x Al y In 1- xy N crystal (0 ≦ x, 0 ≦ y , x + y ≦ 1) , such as Say.

半導体デバイスの基板として用いられるIII族窒化物結晶基板は、III族窒化物結晶の外周に形状形成加工を施した後に所定の厚さにスライスし、表面をグラインディング(研削、以下同じ)またはラッピングすることによって得られるが、かかるスライス、グラインディングまたはラッピングによって、III族窒化物結晶の表面側領域に加工変質層(結晶表面の加工によって結晶の表面側領域に形成される結晶格子が乱れた層をいう、以下同じ)が形成され、またはIII族窒化物結晶の表面粗さが大きくなる。このIII族窒化物結晶基板の表面のスクラッチ(直線状の凹部をいう、以下同じ)および潜傷(直線上の加工変質層をいう、以下同じ)の密度が高くなるほど、またその表面粗さが大きくなるほど基板表面の品質が低下し、このIII族窒化物結晶表面上にエピタキシャル成長させたIII族窒化物結晶層の表面は凹凸が大きくなりまた結晶性が低下する。そのため、良質な半導体デバイスを形成することができない。   A group III nitride crystal substrate used as a substrate of a semiconductor device is subjected to shape forming processing on the outer periphery of the group III nitride crystal, sliced to a predetermined thickness, and then ground (grinding, the same applies hereinafter) or lapping. However, by such slicing, grinding, or lapping, a process-affected layer is formed in the surface side region of the group III nitride crystal (a layer in which the crystal lattice formed in the surface side region of the crystal is disturbed by processing of the crystal surface). The same applies hereinafter) or the surface roughness of the group III nitride crystal is increased. The higher the density of scratches (referring to linear recesses, hereinafter the same) and latent scratches (referring to work-affected layers on straight lines) on the surface of the group III nitride crystal substrate, the more the surface roughness becomes. The larger the surface quality, the lower the quality of the substrate surface, and the surface of the group III nitride crystal layer epitaxially grown on the surface of the group III nitride crystal becomes uneven and the crystallinity decreases. Therefore, a high-quality semiconductor device cannot be formed.

このため、III族窒化物結晶からIII族窒化物結晶基板を形成する方法として、III族窒化物結晶を所定の厚さにスライスし、表面をグラインディングまたはラッピングした後に、さらに表面をドライエッチング(たとえば、特許文献1を参照)または化学的機械的ポリシング(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPともいう)(たとえば、特許文献2〜4を参照)による表面処理を行なうことにより、上記III族窒化物結晶の表面におけるスクラッチおよび潜傷を除去し、表面粗さをさらに低減することが広く行なわれていた。   Therefore, as a method of forming a group III nitride crystal substrate from a group III nitride crystal, the group III nitride crystal is sliced to a predetermined thickness, and after grinding or lapping the surface, the surface is further dry etched ( For example, the surface treatment by chemical mechanical polishing (hereinafter also referred to as CMP) (see, for example, Patent Documents 2 to 4) is performed by performing surface treatment by using Chemical Mechanical Polishing (refer to Patent Documents 2 to 4). It has been widely practiced to remove scratches and latent scratches on the surface and further reduce the surface roughness.

しかし、III族窒化物結晶の表面をドライエッチングする方法では、上記加工変質層を除去することは容易であるが、表面粗さを小さくすることが困難であった。   However, in the method of dry etching the surface of the group III nitride crystal, it is easy to remove the work-affected layer, but it is difficult to reduce the surface roughness.

また、従来のCMPでは、被研磨物であるIII族窒化物結晶の硬度以下に硬度の低い球状の砥粒を含むポリシングスラリーをポリシングパッドに供給しながら、III族窒化物結晶をポリシングパッドに押し当てることによりIII族窒化物結晶表面のポリシングを行なっているが、III族窒化物結晶は硬質で反応性に乏しいため、ポリシング速度が非常に低く、非効率的であった。そこで、ポリシング速度を向上させるために、砥粒の形状を長径と短径とを有する歪な形状を有するシリカの安定なゾルからなるポリシング剤およびそのポリシング剤を用いたポリシング方法(たとえば、特許文献4)が提案されているが、かかるポリシング剤およびポリシング方法によってもポリシング速度は十分に高くならず前工程の加工で生じた加工変質層を除去することが困難であった。   Further, in conventional CMP, a group III nitride crystal is pushed onto the polishing pad while a polishing slurry containing spherical abrasive grains having a hardness lower than the hardness of the group III nitride crystal that is the object to be polished is supplied to the polishing pad. Polishing of the surface of the group III nitride crystal was performed by applying, but since the group III nitride crystal was hard and poor in reactivity, the polishing rate was very low and inefficient. Therefore, in order to improve the polishing speed, a polishing agent comprising a stable sol of silica having a distorted shape having a major axis and a minor axis as the shape of the abrasive grains, and a polishing method using the polishing agent (for example, Patent Documents) Although 4) has been proposed, the polishing rate is not sufficiently high even by such a polishing agent and polishing method, and it has been difficult to remove the work-affected layer produced in the previous process.

近年、ダイヤモンド、アルミナ(Al23)などで形成されている硬質砥粒とコロイダルシリカ(SiO2)、ヒュームドチタニア(TiO2)などで形成されている軟質砥粒とを含むポリシングスラリー、およびかかるポリシングスラリーを用いてIII族窒化物結晶の表面をポリシングする方法(たとえば、特許文献5を参照)が提案され、III族窒化物結晶のポリシング速度とともに表面の平滑さを高めることを可能とした。しかし、特許文献5に開示するCMPにおいては、硬質砥粒を含むため、上記加工変質層である潜傷を除去すること、ならびに表面の平滑さをより高めることは困難であった。そこで、スクラッチのみならず加工変質層をも除去して良好な表面が得られる表面処理方法が求められていた。
特開2001−322899号公報 米国特許第6596079号明細書 米国特許第6488767号明細書 特開平07−221059号公報 特開2004−311575号公報
In recent years, a polishing slurry containing hard abrasive grains formed of diamond, alumina (Al 2 O 3 ), and soft abrasive grains formed of colloidal silica (SiO 2 ), fumed titania (TiO 2 ), etc. And a method of polishing the surface of a group III nitride crystal using such a polishing slurry (see, for example, Patent Document 5), which makes it possible to increase the surface smoothness together with the polishing rate of the group III nitride crystal. did. However, in CMP disclosed in Patent Document 5, since hard abrasive grains are included, it is difficult to remove latent scratches that are the above-mentioned work-affected layer and to further increase the surface smoothness. Therefore, there has been a demand for a surface treatment method that can remove not only scratches but also the work-affected layer to obtain a good surface.
JP 2001-322899 A US Pat. No. 6,596,079 US Pat. No. 6,488,767 JP 07-221059 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-311575

本発明は、III族窒化物結晶に潜傷が少なく平滑な表面が効率よく形成することができるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法、かかる表面処理方法により得られるIII族窒化物結晶基板、ならびにかかるIII族窒化物結晶基板を含む品質および特性のよい半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a polishing slurry capable of efficiently forming a smooth surface with few latent scratches on a group III nitride crystal, a surface treatment method for a group III nitride crystal using such a polishing slurry, and such a surface treatment method. It is an object of the present invention to provide a group III nitride crystal substrate, a semiconductor device having such a quality and characteristics, and a method of manufacturing the same including the group III nitride crystal substrate.

本発明は、III族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、このポリシングスラリーはIII族窒化物結晶の硬度以下の硬度を有する砥粒を含み、砥粒は1次粒子が会合した2次粒子であり、1次粒子の平均粒径d1に対する2次粒子の平均粒径d2の比d2/d1が1.6以上であることを特徴とするポリシングスラリーである。 The present invention is a polishing slurry for chemically and mechanically polishing the surface of a group III nitride crystal, the polishing slurry including abrasive grains having a hardness equal to or lower than the hardness of the group III nitride crystals, The primary particles are associated secondary particles, and the ratio d 2 / d 1 of the average particle diameter d 2 of the secondary particles to the average particle diameter d 1 of the primary particles is 1.6 or more. Polishing slurry.

本発明にかかるポリシングスラリーにおいて、砥粒の2次粒子の平均粒子径d2を200nm以上とすることができる。また、砥粒の形状を、繭形、塊状形および鎖形の少なくともいずれかの形状とすることができる。また、ポリシングスラリーのpHの値xと酸化還元電位(以下、ORPという)の値y(mV)とは、以下の式(1)および式(2)
y≧−50x+1000 ・・・(1)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
のいずれもの関係を満たすことができる。また、ポリシングスラリーのpHを5以下または9以上とすることができる。また、ポリシングスラリーは、上記砥粒と、有機酸および/またはその塩と、酸化剤とを含むことができる。
In the polishing slurry according to the present invention, the average particle diameter d 2 of secondary particles of the abrasive grains can be 200 nm or more. The shape of the abrasive grains can be at least one of a saddle shape, a block shape, and a chain shape. Further, the pH value x of the polishing slurry and the value y (mV) of the oxidation-reduction potential (hereinafter referred to as ORP) are expressed by the following equations (1) and (2).
y ≧ −50x + 1000 (1)
y ≦ −50x + 1900 (2)
Any of these relationships can be satisfied. Moreover, pH of polishing slurry can be 5 or less or 9 or more. Moreover, the polishing slurry can contain the abrasive grains, an organic acid and / or a salt thereof, and an oxidizing agent.

また、本発明は、上記のポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法であって、この表面処理方法は、ポリシングスラリーを準備し、このポリシングスラリーを用いてIII族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程を含むIII族窒化物結晶の表面処理方法である。   Further, the present invention is a surface treatment method of a group III nitride crystal using the above polishing slurry, and this surface treatment method prepares a polishing slurry and uses the polishing slurry to form a group III nitride crystal. A surface treatment method for a group III nitride crystal including a step of chemically and mechanically polishing a surface.

本発明にかかるIII族窒化物結晶の表面処理方法において、上記化学的機械的にポリシングする工程の後に、化学的機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことができる。また、上記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含むことができる。さらに、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、このポリシング液を用いてポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことができる。   In the III-nitride crystal surface treatment method according to the present invention, after the chemical-mechanical polishing step, a step of cleaning the surface of the chemically-mechanically polished group-III nitride crystal with pure water. Can be included. In addition, after the chemical mechanical polishing step, the method may include a step of polishing the surface of the chemically mechanically polished group III nitride crystal using a polishing solution formed of an acidic aqueous solution or a basic aqueous solution. it can. Further, after the step of polishing using the polishing solution, a step of washing the surface of the group III nitride crystal polished using the polishing solution with pure water can be included.

また、本発明は、上記の表面処理方法により得られたIII族窒化物結晶基板であって、紫外蛍光観察またはカソードルミネッセンス観察による潜傷の密度が1×103本/mm以下であるIII族窒化物結晶基板である。 Further, the present invention is a group III nitride crystal substrate obtained by the above surface treatment method, wherein the density of latent scratches by ultraviolet fluorescence observation or cathodoluminescence observation is 1 × 10 3 pieces / mm or less. It is a nitride crystal substrate.

本発明にかかるIII族窒化物結晶基板において、表面粗さRyを30nm以下とし、表面粗さRaを3nm以下とすることができる。また、III族窒化物結晶基板の主面と、ウルツ鉱型構造におけるC面、A面、R面およびS面のいずれかの面とのなす角であるオフ角を15°以下とすることができる。   In the group III nitride crystal substrate according to the present invention, the surface roughness Ry can be 30 nm or less, and the surface roughness Ra can be 3 nm or less. Further, the off angle, which is an angle formed between the main surface of the group III nitride crystal substrate and any one of the C, A, R, and S surfaces in the wurtzite structure, may be 15 ° or less. it can.

また、本発明は、上記のIII族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側にエピタキシャル成長により形成された1層以上のIII族窒化物層を含むエピタキシャル層付III族窒化物結晶基板である。   The present invention is also a group III nitride crystal substrate with an epitaxial layer including one or more group III nitride layers formed by epitaxial growth on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate.

また、本発明は、上記のIII族窒化物結晶基板と、このIII族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側に形成されている1層以上のIII族窒化物層とを含む半導体デバイスである。   The present invention also relates to a semiconductor device comprising the above group III nitride crystal substrate and one or more group III nitride layers formed on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate. is there.

また、本発明は、半導体デバイス用基板として上記のIII族窒化物結晶基板を選択し、このIII族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側に1層以上のIII族窒化物層を成長させることを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。   According to the present invention, the group III nitride crystal substrate is selected as a substrate for a semiconductor device, and at least one group III nitride layer is grown on at least one main surface of the group III nitride crystal substrate. This is a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明によれば、III族窒化物結晶に潜傷が少なく平滑な表面が効率よく形成することができるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法、かかる表面処理方法により得られるIII族窒化物結晶基板、ならびにかかるIII族窒化物結晶基板を含む品質および特性のよい半導体デバイスおよびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a polishing slurry capable of efficiently forming a smooth surface with few latent scratches on a group III nitride crystal, a surface treatment method for a group III nitride crystal using such a polishing slurry, and such a surface treatment method The group III nitride crystal substrate obtained by the above, a semiconductor device having good quality and characteristics including the group III nitride crystal substrate, and a method for manufacturing the same can be provided.

(実施形態1)
本発明にかかるポリシングスラリーにおける一つの実施形態は、III族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、このポリシングスラリーはIII族窒化物結晶の硬度以下の硬度を有する砥粒を含み、この砥粒は1次粒子が会合した2次粒子であり、1次粒子の平均粒径d1に対する2次粒子の平均粒径d2の比(以下、d2/d1比ともいう)1.6以上であることを特徴とする。
(Embodiment 1)
One embodiment of the polishing slurry according to the present invention is a polishing slurry for chemically and mechanically polishing the surface of a group III nitride crystal, and the polishing slurry has a hardness equal to or lower than the hardness of the group III nitride crystal. includes abrasive grains having this abrasive is secondary particles in which the primary particles are associated, the average particle size d 2 of the ratio of the secondary particles to the average particle size d 1 of the primary particles (hereinafter, d 2 / d ( Also referred to as 1 ratio) is 1.6 or more.

ここで、化学機械的にポリシングするとは、ポリシングスラリー17を用いて被研磨物の表面を化学的および機械的に平滑化することをいい、たとえば、図1を参照して、定盤15上に固定されたポリシングパッド18を回転軸15cを中心にして回転させながら、ポリシングスラリー供給口19からポリシングパッド18上にポリシングスラリー17を供給するとともに、III族窒化物結晶1を固定した結晶ホルダ11上に重り14を載せてその回転軸11cを中心にして回転させながらIII族窒化物結晶1を、上記ポリシングパッド18に押し当てることによって、III族窒化物結晶1の表面を化学機械的にポリシングすることができる。   Here, the term “chemical mechanical polishing” means that the surface of an object to be polished is chemically and mechanically smoothed by using the polishing slurry 17. For example, referring to FIG. While rotating the fixed polishing pad 18 around the rotation shaft 15c, the polishing slurry 17 is supplied from the polishing slurry supply port 19 onto the polishing pad 18, and the group III nitride crystal 1 is fixed on the crystal holder 11. The surface of the group III nitride crystal 1 is chemically and mechanically polished by pressing the group III nitride crystal 1 against the polishing pad 18 while placing the weight 14 on the rotating shaft 11c and rotating it around the rotation axis 11c. be able to.

本実施形態のポリシングスラリー17は、III族窒化物結晶1の硬度以下の硬度を有する砥粒16を含むことにより、III族窒化物結晶1の表面をポリシングする際に、新たなスクラッチおよび潜傷を発生させることなく、前加工工程において発生していたスクラッチおよび潜傷を低減することができる。砥粒16は、III族窒化物結晶1の硬度以下の硬度を有するものであれば特に制限はないが、SiO2、CeO2、TiO2、MgO、MnO2、Fe23、Fe34、NiO、ZnO、CoO2、Co34、CuO、Cu2O、GeO2、CaO、Ga23、In23からなる群から選ばれる少なくとも1つの材質を含む砥粒であることが好ましい。 The polishing slurry 17 of the present embodiment includes abrasive grains 16 having a hardness equal to or lower than the hardness of the group III nitride crystal 1, so that when scratching the surface of the group III nitride crystal 1, new scratches and latent scratches are generated. It is possible to reduce scratches and latent scratches that have been generated in the pre-processing step without causing the occurrence of. Abrasive grains 16 is not particularly limited as long as it has a hardness of less hardness of the Group III nitride crystal 1, SiO 2, CeO 2, TiO 2, MgO, MnO 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 , abrasive grains containing at least one material selected from the group consisting of NiO, ZnO, CoO 2 , Co 3 O 4 , CuO, Cu 2 O, GeO 2 , CaO, Ga 2 O 3 , and In 2 O 3. It is preferable.

また、砥粒16は1次粒子が会合した2次粒子であることにより、ポリシング速度が高くなり、効率的なIII族窒化物結晶1の表面処理が可能となる。1次粒子が会合して2次粒子となることにより、表面にエッジのない凹凸形状を有する砥粒が形成され、新たなスクラッチおよび潜傷を発生させることなくポリシング速度が高くなる。表面にエッジが存在する砥粒を用いると、ポリシングの際のスクラッチおよび/または潜傷の発生が増大する。また、エッジのない凹凸形状を形成する観点から、1次粒子は球状または楕円回転体形状であることが好ましい。   Further, since the abrasive grains 16 are secondary particles in which primary particles are associated with each other, the polishing rate is increased and the surface treatment of the group III nitride crystal 1 can be performed efficiently. As the primary particles associate to become secondary particles, abrasive grains having irregular shapes with no edges on the surface are formed, and the polishing rate is increased without generating new scratches and latent scratches. Use of abrasive grains having edges on the surface increases the occurrence of scratches and / or latent scratches during polishing. Further, from the viewpoint of forming an uneven shape without edges, the primary particles are preferably spherical or elliptical rotator.

ここで、III族窒化物結晶よりも硬度が低く、1次粒子が球状または楕円回転体形状であり、表面にエッジのない凹凸形状を有する2次粒子の形成が容易である観点から、砥粒はヒュームドシリカ、コロイダルシリカなどのSiO2、特にコロイダルシリカにより形成されていることが好ましい。コロイダルシリカは、水ガラス(ケイ酸ナトリウムなど)を原料とする合成方法、アルコキシシランを原料とする合成方法(ゾル−ゲル法)などがある。前者は低コストで大量生産が容易であり、後者は高純度の砥粒が得られる。合成条件を調節することにより1次粒子の粒径、1次粒子の会合度、2次粒子の粒径を自由に制御することができる。 Here, from the viewpoint that the hardness is lower than that of the group III nitride crystal and the primary particles are spherical or elliptical rotator shape, and secondary particles having uneven shapes without edges on the surface are easy to form. Is preferably made of SiO 2 such as fumed silica or colloidal silica, particularly colloidal silica. Colloidal silica includes a synthesis method using water glass (such as sodium silicate) as a raw material and a synthesis method (sol-gel method) using alkoxysilane as a raw material. The former is low-cost and easy to mass-produce, and the latter provides high-purity abrasive grains. By adjusting the synthesis conditions, the particle size of the primary particles, the degree of association of the primary particles, and the particle size of the secondary particles can be freely controlled.

また、砥粒16の会合の程度は、特に制限はないが、表面にエッジのない凹凸形状を形成する観点から、1次粒子の平均粒径d1に対する2次粒子の平均粒径d2の比(d2/d1比)は1.6以上とする。さらに、d2/d1比は2.0以上とすることが好ましい。ここで、砥粒16の1次粒子の平均粒径d1は、ガス吸着法による吸着比表面積(BET比表面積という、以下同じ)の測定から、以下の式(4)
1=6/(ρ×S) ・・・(4)
により算出される。式(4)において、ρは粒子の密度、SはBET比表面積を示す。また、砥粒の2次粒子の平均粒径d2は、動的光散乱法による粒子のブラウン運動における拡散係数の測定から、以下の式(5)
2=(k×T)/(3×π×η0×D) ・・・(5)
により算出される。式(5)において、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、πは円周率、η0は溶媒の粘性率、Dは拡散係数を示す。
The degree of association of the abrasive grains 16 is not particularly limited, from the viewpoint of forming an edge-free irregularities on the surface, of the secondary particles to the average particle size d 1 of the primary particles having an average particle diameter d 2 The ratio (d 2 / d 1 ratio) is 1.6 or more. Furthermore, the d 2 / d 1 ratio is preferably 2.0 or more. Here, the average particle diameter d 1 of the primary particles of the abrasive grains 16 is determined by the following equation (4) from the measurement of the adsorption specific surface area (hereinafter referred to as the BET specific surface area) by the gas adsorption method.
d 1 = 6 / (ρ × S) (4)
Is calculated by In the formula (4), ρ represents the density of the particles, and S represents the BET specific surface area. The average particle size d 2 of the abrasive grains of the secondary particles is the measurement of the diffusion coefficient in the Brownian movement of the particles by dynamic light scattering method, the following equation (5)
d 2 = (k × T) / (3 × π × η 0 × D) (5)
Is calculated by In equation (5), k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, π is the circumference, η 0 is the viscosity of the solvent, and D is the diffusion coefficient.

砥粒16の2次粒子の平均粒径d2は、特に制限はないが、ポリシング速度を高める観点から、200nm以上であることが好ましい。また、砥粒16の形状は、特に制限はないが、図2を参照して、エッジのない凹凸形状を形成している観点から、図2(a)に示すような繭形、図2(b)の(b−1)および(b−2)に示すような塊状形、図2(c)の(c−1)および(c−2)に示すような鎖形の少なくともいずれかの形状であることが好ましい。さらに、ポリシング速度を高める観点から、砥粒16の形状は、繭形よりも塊状形または鎖形であることがより好ましい。本実施形態のポリシングスラリーは、表面に上記のようなエッジのない凹凸形状を有することから、機械的なポリシング効果が大きくなり、加工変質層1aを厚くすることなく、ポリシング速度を高めることが可能となる。ここで、砥粒16の形状は、SEM(走査型電子顕微鏡)などにより観察することができる。 The average particle size d 2 of the secondary particles of the abrasive grains 16 is not particularly limited, from the viewpoint of enhancing the polishing rate is preferably 200nm or more. Further, the shape of the abrasive grains 16 is not particularly limited, but referring to FIG. 2, from the viewpoint of forming an uneven shape without edges, the shape as shown in FIG. At least one of a block shape as shown in (b-1) and (b-2) of b) and a chain shape as shown in (c-1) and (c-2) of FIG. 2 (c) It is preferable that Furthermore, from the viewpoint of increasing the polishing speed, the shape of the abrasive grains 16 is more preferably a block shape or a chain shape than a bowl shape. Since the polishing slurry of this embodiment has an uneven shape with no edges as described above on the surface, the mechanical polishing effect is increased, and the polishing speed can be increased without increasing the thickness of the work-affected layer 1a. It becomes. Here, the shape of the abrasive grains 16 can be observed with an SEM (scanning electron microscope) or the like.

本実施形態のポリシングスラリー17は、具体的には、分散媒体である水中に、IIIIII族窒化物結晶1の硬度以下の硬度を有する砥粒16が分散されているものである。ポリシングスラリー17における砥粒の含有量は、特に制限はないが、III族窒化物結晶の表面を効率的にポリシングする観点から、3質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。   Specifically, the polishing slurry 17 of the present embodiment is a slurry in which abrasive grains 16 having a hardness equal to or lower than the hardness of the group IIIIII nitride crystal 1 are dispersed in water as a dispersion medium. The content of the abrasive grains in the polishing slurry 17 is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or more and 40% by mass or less from the viewpoint of efficiently polishing the surface of the group III nitride crystal. More preferably, it is 30 mass% or less.

また、本実施形態のポリシングスラリーのpHの値xとORPの値y(mV)とは、以下の式(1)および式(2)
y≧−50x+1000 ・・・(1)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。ここで、ORPとは、溶液中に共存する酸化体と還元体の間の平衡状態によって定まるエネルギーレベル(電位)を意味する。測定によって得られるORPは、比較電極に対する値であり、比較電極の種類が異なれば、同一溶液の測定値は見かけ上異なる。一般の学術論文などでは比較電極として標準水素電極(N.H.E)が用いられることが多い。本願におけるORPは、標準水素電極(N.H.E)を比較電極とした値として示す。
Further, the pH value x and the ORP value y (mV) of the polishing slurry of the present embodiment are expressed by the following equations (1) and (2).
y ≧ −50x + 1000 (1)
y ≦ −50x + 1900 (2)
It is preferable to satisfy any of these relationships. Here, ORP means an energy level (potential) determined by an equilibrium state between an oxidant and a reductant coexisting in a solution. The ORP obtained by the measurement is a value with respect to the reference electrode. If the type of the reference electrode is different, the measured value of the same solution is apparently different. In general academic papers, a standard hydrogen electrode (NHE) is often used as a reference electrode. The ORP in the present application is shown as a value using a standard hydrogen electrode (NHE) as a reference electrode.

本実施形態のポリシングスラリー17のpHの値xとORPの値y(mV)とが、y<−50x+1000であると、ポリシングスラリー17の酸化力が弱く、III族窒化物結晶1の表面のポリシング速度が低くなる。一方、y>−50x+1900であると、ポリシングスラリー17の酸化力が強くなりすぎ、ポリシングパッド、定盤などのポリシング設備に対する腐食作用が強くなり、安定したCMPが困難となる。   When the polishing slurry 17 of the present embodiment has a pH value x and an ORP value y (mV) of y <−50x + 1000, the polishing slurry 17 has low oxidizing power, and polishing of the surface of the group III nitride crystal 1 is performed. Reduces speed. On the other hand, when y> −50x + 1900, the oxidizing power of the polishing slurry 17 becomes too strong, and the corrosive action on polishing equipment such as a polishing pad and a surface plate becomes strong, and stable CMP becomes difficult.

また、ポリシング速度をより高める観点から、さらに、y≧−50x+1300であることが好ましい。すなわち、ポリシングスラリー17のpHの値xとORPの値y(mV)とが、以下の式(2)および式(3)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
y≧−50x+1300 ・・・(3)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。
Further, from the viewpoint of further increasing the polishing speed, it is further preferable that y ≧ −50x + 1300. That is, the pH value x of the polishing slurry 17 and the ORP value y (mV) are expressed by the following equations (2) and (3).
y ≦ −50x + 1900 (2)
y ≧ −50x + 1300 (3)
It is preferable to satisfy any of these relationships.

通常のポリシングスラリーに含まれる塩酸、硫酸などの酸、KOH、NaOHなどの塩基は、化学的に安定なIII族窒化物結晶の表面を酸化する力が弱い。このため、本実施形態のポリシングスラリーは、酸化剤が添加され、ORPを高く、すなわち酸化力を高められていることが好ましい。酸化剤の添加量は、ポリシングスラリー17のpHの値xとORPの値y(mV)とが、y≧−50x+1000(式(1))およびy≦−50x+1900(式(2))のいずれもの関係を満たすように調節される。   Acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and bases such as KOH and NaOH contained in normal polishing slurries have a weak ability to oxidize the surface of chemically stable group III nitride crystals. For this reason, it is preferable that the polishing slurry of this embodiment is added with an oxidizing agent to increase the ORP, that is, to increase the oxidizing power. The amount of the oxidizing agent added is such that the pH value x of the polishing slurry 17 and the ORP value y (mV) are either y ≧ −50x + 1000 (formula (1)) or y ≦ −50x + 1900 (formula (2)). Adjusted to meet the relationship.

ここで、ポリシングスラリーに添加する酸化剤としては、特に制限はないが、ポリシング速度を高める観点から、次亜塩素酸、トリクロロイソシアヌル酸などの塩素化イソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムなどの塩素化イソシアヌル酸塩、過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、ニクロム酸カリウムなどのニクロム酸塩、臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、硝酸、過酸化水素水、オゾンなどが好ましく用いられる。なお、これらの酸化剤は、単独で用いても、2以上を併用してもよい。   Here, the oxidizing agent added to the polishing slurry is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the polishing rate, chlorinated isocyanuric acid such as hypochlorous acid and trichloroisocyanuric acid, and chlorinated isocyanuric such as sodium dichloroisocyanurate. Permanganates such as acid salts, potassium permanganate, dichromates such as potassium dichromate, bromates such as potassium bromate, thiosulfates such as sodium thiosulfate, ammonium persulfate and potassium persulfate. Sulfate, nitric acid, hydrogen peroxide solution, ozone and the like are preferably used. In addition, these oxidizing agents may be used independently or may use 2 or more together.

また、本実施形態のポリシングスラリー17のpHは、5以下または9以上であることが好ましい。pHが5以下の酸性ポリシングスラリーまたはpHが9以上の塩基性ポリシングスラリーをIII族窒化物結晶に接触させて、III族窒化物結晶の加工変質層1aをエッチング除去することにより、ポリシング速度を高めることができる。かかる観点から、ポリシングスラリー17のpHは、4以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。また、ポリシングスラリー17のpHは、10以上であることがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the pH of the polishing slurry 17 of this embodiment is 5 or less or 9 or more. The polishing rate is increased by bringing an acidic polishing slurry having a pH of 5 or less or a basic polishing slurry having a pH of 9 or more into contact with the group III nitride crystal and etching away the work-affected layer 1a of the group III nitride crystal. be able to. From this viewpoint, the pH of the polishing slurry 17 is more preferably 4 or less, and further preferably 3 or less. Further, the pH of the polishing slurry 17 is more preferably 10 or more.

ここで、pHの調整に用いられる酸および塩基には特に制限はなく、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、炭酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸、KOH、NaOH、NH4OH、アミンなどの塩基の他、これらの酸または塩基を含む塩を用いることができる。また、上記酸化剤の添加により、pHを調整することもできる。 Here, the acid and base used for adjusting the pH are not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and carbonic acid, formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, tartaric acid, and succinic acid. In addition to organic acids such as phthalic acid and fumaric acid, bases such as KOH, NaOH, NH 4 OH and amines, salts containing these acids or bases can be used. Moreover, pH can also be adjusted by addition of the said oxidizing agent.

特に、pH調整のために上記有機酸および/またはその塩を用いることにより、上記無機酸および/またはその塩を用いて同じpHとした場合に比べて、III族窒化物結晶に対するポリシング速度が大きくなる。ポリシング速度を高くする観点から、上記有機酸および/またはその塩は、それぞれ1分子中に2つ以上のカルボキシル基を含むカルボン酸および/またはその塩であることが好ましい。ジカルボン酸としては、リンゴ酸、コハク酸、フタル酸、酒石酸などが好ましく挙げられる。トリカルボン酸としては、クエン酸などが好ましく挙げられる。したがって、ポリシングスラリーは、上記砥粒と、上記酸化剤と、上記有機酸および/またはその塩とを含むことが好ましい。   In particular, the use of the organic acid and / or salt thereof for pH adjustment increases the polishing rate for the group III nitride crystal compared with the case where the inorganic acid and / or salt is used to achieve the same pH. Become. From the viewpoint of increasing the polishing rate, the organic acid and / or salt thereof is preferably a carboxylic acid and / or salt thereof containing two or more carboxyl groups in each molecule. Preferred examples of the dicarboxylic acid include malic acid, succinic acid, phthalic acid, and tartaric acid. Preferred examples of the tricarboxylic acid include citric acid. Therefore, the polishing slurry preferably contains the abrasive grains, the oxidizing agent, and the organic acid and / or salt thereof.

(実施形態2)
本発明にかかるIII族窒化物結晶の表面処理方法における一つの実施形態は、図1を参照して、実施形態1のポリシングスラリー17を用いたIII族窒化物結晶1の表面処理方法であって、上記ポリシングスラリー17を準備し、このポリシングスラリー17を用いてIII族窒化物結晶1の表面を化学機械的にポリシングする工程を含むIII族窒化物結晶の表面処理方法である。ここで、化学機械的にポリシングすることについては、すでに実施形態1において説明したとおりである。実施形態1のポリシングスラリーを用いることにより、スクラッチを発生させることなく、また潜傷の発生を低減させつつ効率よくIII族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングすることができる。
(Embodiment 2)
One embodiment of the surface treatment method for a group III nitride crystal according to the present invention is a method for surface treatment of a group III nitride crystal 1 using the polishing slurry 17 of the first embodiment with reference to FIG. A surface treatment method for a group III nitride crystal including the steps of preparing the polishing slurry 17 and polishing the surface of the group III nitride crystal 1 chemically and mechanically using the polishing slurry 17. Here, the chemical mechanical polishing is as described in the first embodiment. By using the polishing slurry of Embodiment 1, it is possible to efficiently chemically and mechanically polish the surface of the group III nitride crystal without generating scratches and reducing the occurrence of latent scratches.

本実施形態のIII族窒化物結晶の表面処理方法において、上記化学的機械的にポリシングする工程の後に、化学的機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことが好ましい。III族窒化物結晶の表面を純水で洗浄することにより、化学的機械的にポリシングする工程の際にIII族窒化物結晶の表面に付着したポリシングスラリー(砥粒およびポリシング液)などの不純物を除去することができる。III族窒化物結晶の洗浄方法は、特に制限はないが、機械的な作用により効果的に不純物を除去できる観点から、超音波洗浄方法、スクラブ洗浄方法などが好ましく用いられる。   In the surface treatment method for a group III nitride crystal of the present embodiment, a step of cleaning the surface of the chemically and mechanically polished group III nitride crystal with pure water after the step of chemical mechanical polishing. It is preferable to include. By washing the surface of the group III nitride crystal with pure water, impurities such as polishing slurry (abrasive grains and polishing liquid) adhering to the surface of the group III nitride crystal during the chemical mechanical polishing step are removed. Can be removed. The method for cleaning the group III nitride crystal is not particularly limited, but an ultrasonic cleaning method, a scrub cleaning method, and the like are preferably used from the viewpoint of effectively removing impurities by mechanical action.

また、本実施形態のIII族窒化物結晶の表面処理方法において、図3を参照して、上記の化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含むことが好ましい。   Further, in the surface treatment method of a group III nitride crystal of the present embodiment, referring to FIG. 3, the surface of the group III nitride crystal chemically polished after the above-mentioned chemical mechanical polishing step is performed. It is preferable to include a step of polishing using a polishing solution formed of an acidic aqueous solution or a basic aqueous solution.

ここで、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程とは、酸性水溶液または塩基性水溶液のように砥粒などの固形物を含まないポリシング液を用いて被研磨物の表面に付着した上記の不純物を除去するために実施される工程をいい、たとえば、図3を参照して、定盤35上に固定されたポリシングパッド38を回転軸35cを中心にして回転させながら、ポリシング液供給口39からポリシングパッド38上にポリシング液37を供給するとともに、III族窒化物結晶1を固定した結晶ホルダ31上に重り34を載せてその回転軸31cを中心にして回転させながらIII族窒化物結晶1を、上記ポリシングパッド38に押し当てることによって、III族窒化物結晶1の表面の不純物を除去することができる。   Here, the step of polishing using the polishing liquid refers to the impurities adhering to the surface of the object to be polished using a polishing liquid that does not contain solid substances such as abrasive grains, such as an acidic aqueous solution or a basic aqueous solution. For example, referring to FIG. 3, the polishing pad 38 fixed on the surface plate 35 is rotated from the polishing liquid supply port 39 while rotating around the rotation shaft 35c. The polishing liquid 37 is supplied onto the pad 38, and the group III nitride crystal 1 is placed on the crystal holder 31 on which the group III nitride crystal 1 is fixed while the weight 34 is placed and rotated around the rotation axis 31c. By pressing against the polishing pad 38, impurities on the surface of the group III nitride crystal 1 can be removed.

酸性水溶液または塩基性水溶液で形成される本実施形態のポリシング液37を用いて、III族窒化物結晶1の表面をポリシングすることにより、上記化学機械的にポリシングする工程の際にIII族窒化物結晶の表面に付着したポリシングスラリー(砥粒およびポリシング液)などの不純物を効率よく除去することができる。III族窒化物結晶表面に付着した不純物を除去する観点から、ポリシング液は、pHが5以下の酸性水溶液またはpHが9以上の塩基性水溶液が好ましい。ここで、酸性水溶液には、特に制限はないが、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などの無機酸の水溶液、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸の水溶液、または上記無機酸および有機酸から2以上の酸を含む水溶液などが好ましく用いられる。また、塩基性水溶液には、特に制限はないが、KOH、NaOH、NH4OH、アミンなどの塩基の水溶液が好ましく用いられる。 By polishing the surface of the group III nitride crystal 1 using the polishing liquid 37 of the present embodiment formed of an acidic aqueous solution or a basic aqueous solution, the group III nitride is polished during the chemical mechanical polishing step. Impurities such as polishing slurry (abrasive grains and polishing liquid) adhering to the crystal surface can be efficiently removed. From the viewpoint of removing impurities adhering to the group III nitride crystal surface, the polishing solution is preferably an acidic aqueous solution having a pH of 5 or less or a basic aqueous solution having a pH of 9 or more. Here, the acidic aqueous solution is not particularly limited, but an aqueous solution of inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, tartaric acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, etc. An aqueous solution of an organic acid or an aqueous solution containing two or more acids from the above-mentioned inorganic acid and organic acid is preferably used. The basic aqueous solution is not particularly limited, but an aqueous solution of a base such as KOH, NaOH, NH 4 OH or amine is preferably used.

さらに、本実施形態のIII族窒化物結晶の表面処理方法において、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、そのポリシング液を用いてポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことが好ましい。III族窒化物結晶の表面を純水で洗浄することにより、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程の際にIII族窒化物結晶の表面に付着したポリシング液を効率よく除去することができる。III族窒化物結晶の洗浄方法は、特に制限はないが、酸性水溶液および塩基性水溶液中の金属イオンおよび原子番号が1から18までの軽元素を含むイオンを効率よく除去する観点から、超音波洗浄方法が好ましく用いられる。   Furthermore, in the surface treatment method of a group III nitride crystal of the present embodiment, after the step of polishing using the polishing liquid, the surface of the group III nitride crystal polished using the polishing liquid is washed with pure water. It is preferable that the process to include is included. By washing the surface of the group III nitride crystal with pure water, the polishing liquid adhering to the surface of the group III nitride crystal during the polishing step using the polishing liquid can be efficiently removed. The method for cleaning the group III nitride crystal is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently removing metal ions and ions containing light elements having an atomic number of 1 to 18 in an acidic aqueous solution and a basic aqueous solution, an ultrasonic wave is used. A cleaning method is preferably used.

(実施形態3)
本発明にかかるIII族窒化物基板の一つの実施形態は、実施形態2の表面処理方法により得られたIII族窒化物結晶基板であって、紫外蛍光観察またはカソードルミネッセンス(以下、CLという)観察による潜傷の密度が1×103本/mm以下である。実施形態2の表面処理方法により、前工程の加工傷に起因する加工変質層である潜傷の密度が1×103本/mm以下であるIII族窒化物結晶基板が得られる。潜傷の密度が1×103本/mm以下であるIII族窒化物結晶基板の主面上にはモフォロジーおよび結晶性のよいエピタキシャル層を形成することができるため特性のよい半導体デバイスが得られる。かかる観点からIII族窒化物結晶の潜傷の密度は、1×102本/mm以下であることがより好ましい。ここで、潜傷は、紫外蛍光観察またはCL観察により観察することができる。
(Embodiment 3)
One embodiment of a group III nitride substrate according to the present invention is a group III nitride crystal substrate obtained by the surface treatment method of embodiment 2, and is for ultraviolet fluorescence observation or cathodoluminescence (hereinafter referred to as CL) observation. The density of latent scratches is 1 × 10 3 / mm or less. According to the surface treatment method of the second embodiment, a group III nitride crystal substrate having a density of latent flaws that is a work-affected layer resulting from a work flaw in the previous step is 1 × 10 3 pieces / mm or less is obtained. An epitaxial layer with good morphology and crystallinity can be formed on the main surface of the group III nitride crystal substrate having a density of latent scratches of 1 × 10 3 pieces / mm or less, so that a semiconductor device with good characteristics can be obtained. . From this point of view, the density of group III nitride crystals is more preferably 1 × 10 2 / mm or less. Here, the latent scratch can be observed by ultraviolet fluorescence observation or CL observation.

紫外蛍光観察とは、III族窒化物結晶のバンドギャップよりも十分に高エネルギー(低波長)の励起光を入射させてIII族窒化物結晶のバンドギャップに対応したエネルギー(波長)の蛍光を観察することをいう。たとえば、励起光として水銀の輝線(波長:337nm)またはHe−Cdレーザ(波長:325nm)を用いて、GaN結晶の蛍光(波長:365nm)を観察する。III族窒化物結晶の紫外蛍光観察を行なうと、表面状態が良好な結晶領域には蛍光が観察され、結晶が乱れた加工変質層の領域には蛍光が観察されず、潜傷は黒い直線状の陰影として観察される。   Ultraviolet fluorescence observation refers to the observation of fluorescence with energy (wavelength) corresponding to the band gap of group III nitride crystals by making excitation light of energy (low wavelength) sufficiently higher than the band gap of group III nitride crystals incident. To do. For example, the fluorescence of a GaN crystal (wavelength: 365 nm) is observed using mercury emission lines (wavelength: 337 nm) or He—Cd laser (wavelength: 325 nm) as excitation light. When the group III nitride crystal is observed with ultraviolet fluorescence, the fluorescence is observed in the crystal region having a good surface state, the fluorescence is not observed in the region of the work-affected layer where the crystal is disordered, and the latent flaw is a black linear shape. It is observed as a shadow of.

紫外蛍光観察においては、III族窒化物結晶を結晶ホルダに固定した状態でも観察が可能なことから、III族窒化物結晶の表面処理における各工程毎におけるIII族窒化物結晶の表面状態の観察が可能であり、各工程における問題点の把握が容易になる。また、紫外蛍光観察は紫外蛍光顕微鏡と光学顕微鏡(特に、微分干渉顕微鏡が好ましい)とを組み合わせた装置を用いることにより、同一視野を対比観察することができるため、スクラッチなどの表面の凹凸情報と、潜傷などの加工表面層の情報とを対比観察することができる。   In ultraviolet fluorescence observation, since it is possible to observe even when the group III nitride crystal is fixed to the crystal holder, it is possible to observe the surface state of the group III nitride crystal at each step in the surface treatment of the group III nitride crystal. It is possible, and it becomes easy to grasp the problems in each process. In addition, ultraviolet fluorescence observation can be performed by using a combination of an ultraviolet fluorescence microscope and an optical microscope (especially, a differential interference microscope is preferred), so that the same field of view can be observed in comparison. It is possible to contrast and observe information on the processed surface layer such as latent scratches.

CL観察とは、III窒化物結晶に励起光として電子線を入射させて放出される可視光または可視波長領域に近い波長の光を観察することをいう。III族窒化物結晶のカソードルミネッセンス観察を行なうと、表面状態が良好な結晶領域には光が観察され、結晶が乱れた加工変質層の領域には光が観察されず、潜傷は黒い直線状の陰影として観察される。   CL observation refers to observing visible light or light having a wavelength close to the visible wavelength region that is emitted when an electron beam is incident on the III nitride crystal as excitation light. When cathodoluminescence observation of group III nitride crystal is performed, light is observed in the crystal region where the surface condition is good, light is not observed in the region of the work-affected layer where the crystal is disordered, and the latent flaw is a black linear shape It is observed as a shadow of.

CL観察装置はSEM(走査型電子顕微鏡)と組み合わせて高倍率の観察が可能となり、繊細な潜傷の観察が可能となる。CL画像とSEM画像を対比させることにより、スクラッチなどの表面の凹凸情報と、潜傷などの加工表面層の情報とを対比観察することができる。   The CL observation apparatus can be observed at a high magnification in combination with an SEM (scanning electron microscope), and can observe delicate latent scratches. By comparing the CL image with the SEM image, it is possible to compare and observe surface irregularity information such as scratches and information on the processed surface layer such as latent flaws.

また、本実施形態のIII族窒化物結晶基板の表面粗さRyは30nm以下であることが好ましい。ここで、表面粗さRyとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積として10μm角(10μm×10μm=100μm2、以下同じ)だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均面から最も高い山頂までの高さと最も低い谷底までの深さとの和をいう。III族窒化物結晶基板の表面粗さRyを30nm以下とすることにより、III族窒化物結晶基板の主面上にモフォロジーおよび結晶性の良好なエピタキシャル層を形成することができる。かかる観点から、III族窒化物結晶基板の表面粗さRyは10nm以下であることがより好ましい。なお、表面粗さRyの測定は、AFM(原子間力顕微鏡、以下同じ)を用いて行なうことができる。 Further, the surface roughness Ry of the group III nitride crystal substrate of the present embodiment is preferably 30 nm or less. Here, the surface roughness Ry is a 10 μm square (10 μm × 10 μm = 100 μm 2 , the same applies hereinafter) as a reference area in the direction of the average surface from the roughness curved surface, and the highest peak from the average surface of this extracted portion The sum of the height to the bottom and the depth to the lowest valley. By setting the surface roughness Ry of the group III nitride crystal substrate to 30 nm or less, an epitaxial layer having good morphology and crystallinity can be formed on the main surface of the group III nitride crystal substrate. From this point of view, the surface roughness Ry of the group III nitride crystal substrate is more preferably 10 nm or less. The surface roughness Ry can be measured using an AFM (atomic force microscope, hereinafter the same).

また、本実施形態のIII族窒化物結晶基板の表面粗さRaは3nm以下であることが好ましい。ここで、表面粗さRaとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積として10μm角だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均面から測定曲面までの偏差の絶対値を合計してそれを基準面積で平均した値をいう。III族窒化物結晶基板の表面粗さRaを3nm以下とすることにより、III族窒化物結晶上にモフォロジーおよび結晶性の良好なエピタキシャル層を形成することができる。かかる観点から、III族窒化物結晶基板の表面粗さRaは1nm以下であることがより好ましい。なお、表面粗さRaの測定は、AFMを用いて行なうことができる。   The surface roughness Ra of the group III nitride crystal substrate of the present embodiment is preferably 3 nm or less. Here, the surface roughness Ra is extracted from the roughness curved surface by a 10 μm square as a reference area in the direction of the average surface, and the absolute value of the deviation from the average surface of the extracted portion to the measurement curved surface is summed up. The value averaged with the reference area. By setting the surface roughness Ra of the group III nitride crystal substrate to 3 nm or less, an epitaxial layer having good morphology and crystallinity can be formed on the group III nitride crystal. From such a viewpoint, the surface roughness Ra of the group III nitride crystal substrate is more preferably 1 nm or less. The surface roughness Ra can be measured using AFM.

また、本実施形態のIII族窒化物結晶基板の主面は、ウルツ鉱型構造におけるC面、A面、R面およびS面のいずれかの面と平行であること、または、III族窒化物結晶基板の主面と、ウルツ鉱型構造におけるC面、A面、R面およびS面のいずれかの面とのなす角であるオフ角が、15°以下であることが好ましい。ここで、C面とは{0001}面および{000−1}面を、A面とは{11−20}面およびその等価面を、R面とは{01−12}面およびその等価面を、M面とは{10−10}面およびその等価面を、S面とは{10−11}面およびその等価面を意味する。   In addition, the main surface of the group III nitride crystal substrate of the present embodiment is parallel to any one of the C, A, R, and S surfaces in the wurtzite structure, or the group III nitride It is preferable that an off angle, which is an angle formed between the main surface of the crystal substrate and any one of the C, A, R, and S surfaces in the wurtzite structure, is 15 ° or less. Here, the C plane is the {0001} plane and the {000-1} plane, the A plane is the {11-20} plane and its equivalent plane, and the R plane is the {01-12} plane and its equivalent plane. , M plane means {10-10} plane and its equivalent plane, and S plane means {10-11} plane and its equivalent plane.

III族窒化物結晶基板の主面とウルツ鉱型構造における上記各面とのなす角であるオフ角を15°以下とすることにより、III族窒化物結晶基板上にモフォロジーおよび結晶性の良好なエピタキシャル層を形成しやすくなる。オフ角が15°を超えるとエピタキシャル層に階段状の段差ができやすくなる。かかるオズ角は、0.1°以上10°以下が好ましい。0.1°以上のオフ角を設けることによりIII族窒化物結晶基板上に形成するエピタキシャル層の欠陥を低減することができる。オフ角が10°を越えるとステップフロー成長が進みにくくなる。上記のようにIII族窒化物結晶基板上にモフォロジーおよび結晶性の良好なエピタキシャル層を形成することにより高特性および長寿命の半導体デバイスが得られる。また、上記のオフ角を設けることにより、ポリシング速度を高めることができる。また、CMPの際の潜傷部および/または転位集中部における優先的な除去による凹みの発生を抑制し、平坦な表面を得ることができる。   By setting the off angle, which is the angle formed between the main surface of the group III nitride crystal substrate and each of the above surfaces in the wurtzite structure, to 15 ° or less, the morphology and crystallinity on the group III nitride crystal substrate are excellent. It becomes easy to form an epitaxial layer. If the off-angle exceeds 15 °, a stepped step is easily formed in the epitaxial layer. The Oz angle is preferably 0.1 ° or more and 10 ° or less. By providing an off angle of 0.1 ° or more, defects in the epitaxial layer formed on the group III nitride crystal substrate can be reduced. If the off-angle exceeds 10 °, step flow growth is difficult to proceed. By forming an epitaxial layer with good morphology and crystallinity on the group III nitride crystal substrate as described above, a semiconductor device with high characteristics and long life can be obtained. In addition, the polishing rate can be increased by providing the above-described off angle. In addition, it is possible to suppress the occurrence of dents due to preferential removal in the latent scratch portion and / or dislocation concentration portion during CMP, and to obtain a flat surface.

(実施形態4)
本発明にかかるエピタキシャル層付III族窒化物結晶基板の一つの実施形態は、実施形態3のIII族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側にエピタキシャル成長により形成された1層以上のIII族窒化物層を含む。かかる1層以上のIII族窒化物層は、モフォロジーおよび結晶の良好なエピタキシャル層であり、かかるエピタキシャル層上には、モフォロジーおよび結晶の良好なエピタキシャル層をさらに形成して、高特性および超寿命の半導体デバイスを作製することが容易となる。
(Embodiment 4)
One embodiment of the III-nitride crystal substrate with an epitaxial layer according to the present invention includes at least one group III-nitride formed by epitaxial growth on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate of the third embodiment. Includes material layers. The one or more III-nitride layers are epitaxial layers having good morphology and crystal, and an epitaxial layer having good morphology and crystal is further formed on the epitaxial layer so as to have high characteristics and long life. It becomes easy to manufacture a semiconductor device.

ここで、III族窒化物層には、特に制限がなく、たとえばGaxAlyIn1-x-yN層(0≦x、0≦y、x+y≦1)などが挙げられる。また、III族窒化物層をエピタキシャル成長をさせる方法にも、特に制限がなく、HVPE(ハイドライド気相成長、以下同じ)法、MBE(分子線エピタキシー、以下同じ)法、MOCVD(有機金属化学気相堆積、以下同じ)法などが好ましく挙げられる。 Here, the group III nitride layer is not particularly limited, for example, Ga x Al y In 1-xy N layer (0 ≦ x, 0 ≦ y , x + y ≦ 1) , and the like. Also, the method for epitaxial growth of the group III nitride layer is not particularly limited, and includes HVPE (hydride vapor phase growth, the same applies hereinafter) method, MBE (molecular beam epitaxy, the same applies hereinafter) method, MOCVD (organometallic chemical vapor phase). The deposition method is the same).

(実施形態5)
本発明にかかる半導体デバイスの一つの実施形態は、図4を参照して、実施形態3のIII族窒化物結晶基板410と、III族窒化物結晶基板410の少なくとも一方の主面側に形成されている1層以上のIII族窒化物層450とを含む半導体デバイス400である。本実施形態の半導体デバイスは、実施形態2のIII族窒化物結晶基板410はその潜傷の密度が1×103本/mm以下であり、III族窒化物結晶基板410の少なくとも一方の主面側にモフォロジーおよび結晶の良好なエピタキシャル層であるIII族窒化物層が1層以上形成されているため、高特性および超寿命の半導体デバイスが得られる。
(Embodiment 5)
One embodiment of a semiconductor device according to the present invention is formed on the main surface side of at least one of group III nitride crystal substrate 410 and group III nitride crystal substrate 410 of embodiment 3 with reference to FIG. The semiconductor device 400 includes one or more III-nitride layers 450. In the semiconductor device of this embodiment, the group III nitride crystal substrate 410 of the second embodiment has a density of latent scratches of 1 × 10 3 pieces / mm or less, and at least one main surface of the group III nitride crystal substrate 410 Since one or more Group III nitride layers, which are epitaxial layers having good morphology and crystal, are formed on the side, a semiconductor device having high characteristics and a long lifetime can be obtained.

かかる半導体デバイスとしては、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、HEMT(High Electron Mobility Transistor;高電子移動度トランジスタ)などの電子素子、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器などの半導体センサ、SAWデバイス(Surface Acoustic Wave Device;表面弾性波素子)などが挙げられる。   Such semiconductor devices include light emitting elements such as light emitting diodes and laser diodes, rectifiers, bipolar transistors, field effect transistors, electronic elements such as HEMTs (High Electron Mobility Transistors), temperature sensors, pressure sensors, and radiation. Examples include sensors, semiconductor sensors such as a visible-ultraviolet light detector, and SAW devices (Surface Acoustic Wave Devices).

(実施形態6)
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の一つの実施形態は、図4を参照して、半導体デバイス用基板として実施形態3のIII族窒化物結晶基板410を選択し、III族窒化物結晶基板410の少なくとも一方の主面側に1層以上のIII族窒化物層450を成長させることを特徴とする。かかる製造方法によれば、潜傷の密度が1×103本/mm以下である実施形態3のIII族窒化物結晶基板410の少なくとも一方の主面側にモフォロジーおよび結晶の良好なエピタキシャル層であるIII族窒化物層が1層以上形成されるため、高特性および超寿命の半導体デバイスが得られる。
(Embodiment 6)
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, referring to FIG. 4, group III nitride crystal substrate 410 of embodiment 3 is selected as a substrate for a semiconductor device, and group III nitride crystal substrate 410 is selected. One or more III-nitride layers 450 are grown on at least one main surface side. According to such a manufacturing method, an epitaxial layer with good morphology and crystal is formed on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate 410 of Embodiment 3 in which the density of latent scratches is 1 × 10 3 pieces / mm or less. Since one or more group III nitride layers are formed, a semiconductor device having high characteristics and a long lifetime can be obtained.

以下の実施例および比較例に基づいて、本願発明に関するポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法、かかる表面処理方法をにより得られたIII族窒化物結晶基板、ならびにかかるかかるIII族窒化物結晶基板を含む半導体デバイスについて、さらに具体的に説明する。   Based on the following examples and comparative examples, a polishing slurry according to the present invention, a surface treatment method of a group III nitride crystal using the polishing slurry, a group III nitride crystal substrate obtained by the surface treatment method, and A semiconductor device including such a group III nitride crystal substrate will be described more specifically.

(実施例1)
(1−1)n型GaN結晶のラッピング
HVPE法により成長させたn型GaN結晶(ドーパント:Si)を、(0001)面に平行な面でスライスして、直径50mm×厚さ0.5mmのn型GaN結晶基板を得た。このn型GaN結晶基板のGa原子面側のC面((0001)面)を以下のようにしてラッピングした。ラッピング装置に300mmの定盤を配置し、ダイヤモンド砥粒が分散されたラッピングスラリーを定盤に供給しながら、結晶ホルダに固定されたn型GaN結晶基板の(000 1)面を定盤に押し付けながら、定盤およびn型GaN結晶基板を回転軸をずらして互いに回転させた。 ここで、定盤としては銅定盤または錫定盤を用いた。ダイヤモンド砥粒は、砥粒径が6μm、3μm、1μmの3種類を準備し、機械的ポリシングの進行とともに、砥粒径を段階的に小さくしていった。ラッピング圧力は19.6kPa(200g/cm2)〜49kPa(500g/cm2)とし、n型GaN結晶基板および定盤の回転数はいずれも30回/min〜100回/minとした。かかるラッピングによりGaN結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のn型GaN結晶基板の潜傷密度は8500本/mm、Ryは9.0nm、Raは0.87nmであった。ラッピング時間は120minとした。平均ラッピング速度は1μm/hrであった。
Example 1
(1-1) Lapping of n-type GaN crystal An n-type GaN crystal (dopant: Si) grown by the HVPE method is sliced in a plane parallel to the (0001) plane, and has a diameter of 50 mm and a thickness of 0.5 mm. An n-type GaN crystal substrate was obtained. The C plane ((0001) plane) on the Ga atom plane side of this n-type GaN crystal substrate was lapped as follows. A 300mm surface plate is placed in the lapping machine, and the (000 1) plane of the n-type GaN crystal substrate fixed to the crystal holder is pressed against the surface plate while supplying lapping slurry in which diamond abrasive grains are dispersed. However, the surface plate and the n-type GaN crystal substrate were rotated relative to each other with the rotation axis shifted. Here, a copper surface plate or a tin surface plate was used as the surface plate. Three types of diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 6 μm, 3 μm, and 1 μm were prepared, and the abrasive grain size was gradually reduced with the progress of mechanical polishing. The lapping pressure was 19.6 kPa (200 g / cm 2 ) to 49 kPa (500 g / cm 2 ), and the rotation speeds of the n-type GaN crystal substrate and the surface plate were both 30 times / min to 100 times / min. By such lapping, the surface of the GaN crystal substrate became a mirror surface. The latent scratch density of the n-type GaN crystal substrate after this lapping was 8500 / mm, Ry was 9.0 nm, and Ra was 0.87 nm. The lapping time was 120 min. The average wrapping speed was 1 μm / hr.

(1−2)n型GaN結晶の化学的機械的ポリシング(CMP)
上記ラッピング後のn型GaN結晶基板の(0001)面を以下のようにして化学機械的にポリシングした。すなわち、図1を参照して、上記ラッピング後のn型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)のN原子面側のC面((000−1)面)をセラミックス製の結晶ホルダ11にワックスで貼り付けた。ポリシング装置(図示せず)に設置された直径380mmの定盤15上にポリシングパッド18を設置し、ポリシングスラリー供給口19から砥粒16が分散されたポリシングスラリー17をポリシングパッド18に供給しながら、回転軸15cを中心にしてポリシングパッド18を回転させるとともに、結晶ホルダ11上に重り14を載せることによりn型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)をポリシングパッド18に押し付けながら、GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)を結晶ホルダ11の回転軸11cを中心にして回転させることにより、n型GaN結晶の表面(Ga原子面側のC面((0001)面))を化学機械的にポリシングした。
(1-2) Chemical mechanical polishing (CMP) of n-type GaN crystal
The (0001) plane of the n-type GaN crystal substrate after lapping was chemically and mechanically polished as follows. That is, referring to FIG. 1, the C plane ((000-1) plane) on the N atom plane side of the l-type GaN crystal substrate (Group III nitride crystal 1) after the lapping is placed in a ceramic crystal holder 11. Pasted with wax. A polishing pad 18 is installed on a surface plate 15 having a diameter of 380 mm installed in a polishing apparatus (not shown), and a polishing slurry 17 in which abrasive grains 16 are dispersed is supplied to the polishing pad 18 from a polishing slurry supply port 19. The GaN crystal is rotated while the polishing pad 18 is rotated about the rotating shaft 15c and the weight 14 is placed on the crystal holder 11 to press the n-type GaN crystal substrate (Group III nitride crystal 1) against the polishing pad 18. By rotating the substrate (group III nitride crystal 1) about the rotation axis 11c of the crystal holder 11, the surface of the n-type GaN crystal (the C plane ((0001) plane) on the Ga atom plane side) is changed to a chemical machine. Policed.

ここで、ポリシングスラリー17は、砥粒16として1次粒子の平均粒径が90nmで2次粒子の平均粒径が220nmのコロイダルシリカ(SiO2)(扶桑化学工業株式会社製クォートロンPL−10H)(SiO2固形分24質量%)を水に分散希釈させて、SiO2固形分を15質量%とし、クエン酸、クエン酸ナトリウム、酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸(TCIA)を適宜添加して、pHが4.0、ORPが1200mVに調整することにより作製した。また、ポリシングパッド18としては、ポリウレタンのスウェードパッド(ニッタ・ハース株式会社製Supreme RN-R)を用い、定盤15としてはステンレス定盤を用いた。ポリシング圧力は19.6kPa(200g/cm2)〜98kPa(1000g/cm2)とし、n型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)およびポリシングパッド18の回転数はいずれも30回/min〜120回/min、ポリシング時間は60minとした。 Here, the polishing slurry 17 is colloidal silica (SiO 2 ) having an average primary particle size of 90 nm and an average secondary particle size of 220 nm as the abrasive grains 16 (Quatron PL-10H manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.). (SiO 2 solid content 24% by mass) is dispersed and diluted in water to make SiO 2 solid content 15% by mass, citric acid, sodium citrate, trichloroisocyanuric acid (TCIA) as an oxidizing agent is added as appropriate, It was prepared by adjusting the pH to 4.0 and the ORP to 1200 mV. The polishing pad 18 was a polyurethane suede pad (Supreme RN-R manufactured by Nitta Haas Co., Ltd.), and the surface plate 15 was a stainless steel surface plate. The polishing pressure is 19.6 kPa (200 g / cm 2 ) to 98 kPa (1000 g / cm 2 ), and the n-type GaN crystal substrate (group III nitride crystal 1) and the polishing pad 18 are both rotated 30 times / min. 120 times / min, and the polishing time was 60 min.

このCMPにおけるポリシング速度は1.2μm/hrであった。また、CMP後におけるn型GaN結晶基板の潜傷密度は0本/mm、表面粗さRyは6.5nm、Raは0.69nmであった。結果を表1にまとめた、
(1−3)n型GaN結晶基板を含む半導体デバイスの作製
図4を参照して、上記CMP後のn型GaN結晶基板をMOCVD装置に内に配置して、このn型GaN結晶基板(III族窒化物結晶基板410)の一方の主面(CMPを行なった(0001)面)側に、MOCVD法により、n型半導体層420としての厚さ1μmのn型GaN層421(ドーパント:Si)および厚さ150nmのn型Al0.1Ga0.9N層422(ドーパント:Si)、発光層440、p型半導体層430としての厚さ20nmのp型Al0.2Ga0.8N層431(ドーパント:Mg)および厚さ150nmのp型GaN層432(ドーパント:Mg)を順次形成して、半導体デバイスとしてのLED(発光ダイオード、以下同じ)を得た。ここで、発光層440は、厚さ10nmのGaN層で形成される障壁層の4層と、厚さ3nmのGa0.85In0.15N層で形成される井戸層の3層とが交互に積層された多重量子井戸構造とした。
The polishing rate in this CMP was 1.2 μm / hr. The latent scratch density of the n-type GaN crystal substrate after CMP was 0 / mm, the surface roughness Ry was 6.5 nm, and Ra was 0.69 nm. The results are summarized in Table 1,
(1-3) Fabrication of Semiconductor Device Including n-type GaN Crystal Substrate Referring to FIG. 4, the n-type GaN crystal substrate after CMP is placed in an MOCVD apparatus, and this n-type GaN crystal substrate (III N-type GaN layer 421 (dopant: Si) having a thickness of 1 μm as n-type semiconductor layer 420 is formed on one main surface (group (0001) surface subjected to CMP) side of group nitride crystal substrate 410) by MOCVD. and a thickness of 150 nm n-type Al 0.1 Ga 0.9 n layer 422 (dopant: Si), the light-emitting layer 440, p-type thickness 20nm as a p-type semiconductor layer 430 Al 0.2 Ga 0.8 n layer 431 (dopant: Mg) and A p-type GaN layer 432 (dopant: Mg) having a thickness of 150 nm was sequentially formed to obtain an LED (light emitting diode, hereinafter the same) as a semiconductor device. Here, the light emitting layer 440 includes four barrier layers formed of GaN layers having a thickness of 10 nm and three layers of well layers formed of Ga 0.85 In 0.15 N layers having a thickness of 3 nm. A multi-quantum well structure was adopted.

次に、n型のGaN結晶基板の他方の主面((000−1)面)側に第1の電極461として、厚さ200nmのTi層、厚さ1000nmのAl層、厚さ200nmのTi層、厚さ2000nmのAu層から形成される積層構造を形成し、窒素雰囲気中で加熱することにより、直径100μmのn側電極を形成した。一方、p型GaN層432上に第2の電極462として、厚さ4nmのNi層、厚さ4nmのAu層から形成される積層構造を形成し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、p側電極を形成した。上記積層体を400μm角にチップ化した後に、上記p側電極をAuSnで形成されたはんだ層470で導電体482にボンディングした。さらに、上記n側電極と導電体481とをワイヤ490でボンディングして、LEDとしての構成を有する半導体デバイス400を得た。   Next, as the first electrode 461 on the other main surface ((000-1) plane) side of the n-type GaN crystal substrate, a Ti layer with a thickness of 200 nm, an Al layer with a thickness of 1000 nm, and a Ti layer with a thickness of 200 nm are formed. A layered structure formed of an Au layer having a thickness of 2000 nm was formed, and heated in a nitrogen atmosphere to form an n-side electrode having a diameter of 100 μm. On the other hand, as a second electrode 462 on the p-type GaN layer 432, a stacked structure formed of a 4 nm thick Ni layer and a 4 nm thick Au layer is formed and heated in an inert gas atmosphere, A p-side electrode was formed. After the laminated body was chipped into a 400 μm square, the p-side electrode was bonded to a conductor 482 with a solder layer 470 formed of AuSn. Further, the n-side electrode and the conductor 481 were bonded with a wire 490 to obtain a semiconductor device 400 having a configuration as an LED.

得られたLED(半導体デバイス400)の光出力を積分球を用いて注入電流20mAの条件で測定した。後述する実施例4におけるLEDの光出力の強度を1.0とするときの本実施例におけるLEDの光出力の相対強度は2.2であった。結果を表1にまとめた。   The light output of the obtained LED (semiconductor device 400) was measured under the condition of an injection current of 20 mA using an integrating sphere. The relative intensity of the light output of the LED in this example when the intensity of the light output of the LED in Example 4 described later is 1.0 was 2.2. The results are summarized in Table 1.

(実施例2〜5、比較例1〜3)
上記(1−2)において、砥粒として表1に示す1次粒子の平均粒径d1、2次粒子の平均粒子径d2およびd2/d1比を有するコロイダルシリカ(SiO2)砥粒を含むポリシングスラリーを用いた以外は、実施例1と同様にして、n型GaN結晶基板のラッピング、CMPを行い、CMP後のn型GaN結晶基板を用いて半導体デバイスの作製を行い、得られた半導体デバイスの光出力を測定した。実施例4におけるLEDの光出力の強度を1.0として各実施例および各比較例におけるLEDの光出力の相対強度を求めた。結果を表1にまとめた。
(Examples 2-5, Comparative Examples 1-3)
In the above (1-2), colloidal silica (SiO 2 ) abrasive having average particle diameter d 1 of primary particles and average particle diameter d 2 of secondary particles and d 2 / d 1 ratio shown in Table 1 as abrasive grains The n-type GaN crystal substrate is lapped and subjected to CMP in the same manner as in Example 1 except that a polishing slurry containing grains is used, and a semiconductor device is manufactured using the n-type GaN crystal substrate after CMP. The optical output of the obtained semiconductor device was measured. The intensity of the light output of the LED in Example 4 was set to 1.0, and the relative intensity of the light output of the LED in each Example and each Comparative Example was obtained. The results are summarized in Table 1.

なお、各実施例および各比較例のポリシングスラリーは、コロイダルシリカ砥粒材料として実施例2では扶桑化学工業株式会社製クォートロンPL−7H(SiO2固形分20質量%)、実施例3では扶桑化学工業株式会社製クォートロンPL−7(SiO2固形分20質量%)、実施例4では扶桑化学工業株式会社製クォートロンPL−3H(SiO2固形分20質量%)、実施例5では日産化学工業株式会社製スノーテックスPS−MO(SiO2固形分18〜19質量%)を用いて、比較例1〜3においては、会合していないコロイダルシリカ(SiO2)を用いて、いずれも水に希釈してSiO2固形分15質量%とした。なお、各実施例および各比較例のポリシングスラリーのpHおよびORPの調整は、実施例1と同様に行なった。 In addition, the polishing slurry of each Example and each Comparative Example is a colloidal silica abrasive material in Example 2, Quatron PL-7H (SiO 2 solid content 20 mass%) manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd., and in Example 3, Fuso Chemical Quatron PL-7 manufactured by Kogyo Co., Ltd. (SiO 2 solid content 20% by mass), Example 4 Quatron PL-3H manufactured by Fuso Chemical Industries, Ltd. (SiO 2 solid content 20% by mass), and Example 5 Nissan Chemical Industries Ltd. using company Ltd. SNOWTEX PS-MO (SiO 2 solid content 18 to 19 wt%), in Comparative examples 1 to 3, using a colloidal silica unassociated (SiO 2), both diluted in water The SiO 2 solid content was 15% by mass. The pH and ORP of the polishing slurries of each Example and each Comparative Example were adjusted in the same manner as Example 1.

Figure 2007103457
Figure 2007103457

比較例1〜3に示すように、会合していないコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いてCMPを行なったn型GaN結晶基板の潜傷密度、表面粗さRyおよび表面粗さRaはいずれも大きく、このn型GaN結晶基板を用いて作製したLEDは発光しなかった。   As shown in Comparative Examples 1 to 3, the latent scratch density, surface roughness Ry, and surface roughness Ra of the n-type GaN crystal substrate subjected to CMP using a polishing slurry containing non-associated colloidal silica abrasive grains The LED fabricated using this n-type GaN crystal substrate did not emit light.

実施例1〜5に示すように、1次粒子(平均粒径d1)が会合して2次粒子(平均粒径d2)となり、比d2/d1が1.6以上のコロイダルシリカ砥粒を含み、pHの値xとORPの値y(mV)とが−50x+1000≦y≦−50x+1900の関係を満たし、pHが5以下のポリシングスラリーを用いてCMPを行なうことにより、潜傷密度が1×103本/mm以下、表面粗さRyが30nm以下および表面粗さRaが3nm以下のn型GaN結晶基板が得られた。さらに、上記条件に加えて、2次粒径の平均粒径が200nm以上であるコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いた実施例1においては、潜傷密度が0本/mmのn型結晶基板が得られた。実施例1〜5について、各n型GaN結晶基板を用いて作製したLEDはすべて発光した。特に、n型GaN基板の潜傷密度が減少するほど、LEDの光出力の強度が増大した。 As shown in Examples 1 to 5, colloidal silica in which primary particles (average particle diameter d 1 ) associate to form secondary particles (average particle diameter d 2 ) and the ratio d 2 / d 1 is 1.6 or more. By carrying out CMP using a polishing slurry that contains abrasive grains, the pH value x and the ORP value y (mV) satisfy the relationship of −50x + 1000 ≦ y ≦ −50x + 1900, and the pH is 5 or less, the latent scratch density There 1 × 10 3 lines / mm or less, the surface roughness Ry of 30nm or less and the surface roughness Ra was obtained following the n-type GaN crystal substrate 3 nm. In addition to the above conditions, in Example 1 using a polishing slurry containing colloidal silica abrasive grains having an average secondary particle size of 200 nm or more, an n-type crystal having a latent scratch density of 0 / mm A substrate was obtained. About Examples 1-5, all the LED produced using each n-type GaN crystal substrate light-emitted. In particular, the intensity of the light output of the LED increased as the latent scratch density of the n-type GaN substrate decreased.

(実施例6〜9)
表2に示すpH、ORPを有するポリシングスラリーを用いた以外は、実施例1と同様にして、n型GaN結晶基板の機械ポリシング、CMPを行い、CMP後のn型GaN結晶基板を用いて半導体デバイスであるLEDの作製を行い、得られたLEDの光出力を測定した。実施例4におけるLEDの光出力の強度を1.0として各実施例および各比較例におけるLEDの光出力の相対強度を求めた。結果を実施例1とともに表2にまとめた。
(Examples 6 to 9)
Except that the polishing slurry having pH and ORP shown in Table 2 was used, mechanical polishing and CMP of the n-type GaN crystal substrate were performed in the same manner as in Example 1, and the semiconductor was formed using the n-type GaN crystal substrate after CMP. An LED as a device was produced, and the light output of the obtained LED was measured. The intensity of the light output of the LED in Example 4 was set to 1.0, and the relative intensity of the light output of the LED in each Example and each Comparative Example was obtained. The results are summarized in Table 2 together with Example 1.

なお、各実施例のポリシングスラリーは、実施例1と同じコロイダルシリカ砥粒を用いて、実施例6では塩酸および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸(TCIA)を用いて、実施例7ではリンゴ酸および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸(TCIA)を用いて、実施例8では炭酸ナトリウム(Na2CO3)および酸化剤であるジクロロイソシアヌル酸ナトリウム(Na−DCIA)を用いて、表2に示したそれぞれpHおよびORPに調整した。なお、実施例9においては、酸化剤、酸、塩基および塩のいずれも添加しなかった。 The polishing slurry of each example uses the same colloidal silica abrasive as in Example 1, hydrochloric acid and trichloroisocyanuric acid (TCIA) as an oxidizing agent in Example 6, malic acid in Example 7 and Using trichloroisocyanuric acid (TCIA) which is an oxidizing agent, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and oxidizing agent sodium dichloroisocyanurate (Na-DCIA) are used in Example 8, respectively. Adjusted to pH and ORP. In Example 9, no oxidizing agent, acid, base, or salt was added.

Figure 2007103457
Figure 2007103457

実施例1、6〜8に示すように、1次粒子(平均粒径d1)が会合して2次粒子(平均粒径d2)となり、比d2/d1が1.6以上で、d2が200nm以上のコロイダルシリカ砥粒を含み、pHの値xとORPの値y(mV)とが−50x+1000≦y≦−50x+1900の関係を満たし、pHが5以下または9以上のポリシングスラリーを用いてCMPを行なうことにより、ポリシング速度が高くなり、効率よく潜傷密度が1×102本/mm以下、表面粗さRyが30nm以下および表面粗さRaが3nm以下のn型GaN結晶基板が得られた。また、実施例1、6〜8における各々のn型GaN結晶基板を用いて作製したLEDは高い光出力が得られた。 As shown in Examples 1 and 6 to 8, primary particles (average particle diameter d 1 ) are associated to form secondary particles (average particle diameter d 2 ), and the ratio d 2 / d 1 is 1.6 or more. Polishing slurry containing colloidal silica abrasive grains having d 2 of 200 nm or more, pH value x and ORP value y (mV) satisfying a relationship of −50x + 1000 ≦ y ≦ −50x + 1900, and pH of 5 or less or 9 or more The n-type GaN crystal having a high polishing rate, efficiently having a latent flaw density of 1 × 10 2 / mm or less, a surface roughness Ry of 30 nm or less, and a surface roughness Ra of 3 nm or less A substrate was obtained. Moreover, the LED produced using each n-type GaN crystal substrate in Examples 1 and 6 to 8 provided high light output.

また、実施例1、7においては、CMPにおけるポリシング速度が高く、潜傷密度が0本/mmのn型GaN結晶基板が得られた。これは、ポリシングスラリーに有機酸および/またはその塩と酸化剤とが含まれているため、ポリシング効果がより高くなったものと考えられる。ここで、ポリシングスラリーにpH調節のための有機酸および/またはその塩として、実施例1においてはトリカルボン酸であるクエン酸とそのナトリウム塩とが含まれ、実施例7においてはジカルボン酸であるリンゴ酸が含まれており、有機酸および/またはその塩として、カルボキシル基を2つ以上含むカルボン酸および/またはその塩を用いることが好ましいことがわかる。また、実施例1、6〜8を対比すると明らかなように、n型GaN結晶基板の潜傷密度、表面粗さRyおよび表面粗さRaが小さいほど、LEDの光出力強度が増大した。   In Examples 1 and 7, n-type GaN crystal substrates having a high polishing rate in CMP and a latent scratch density of 0 / mm were obtained. This is considered to be because the polishing effect is further enhanced because the polishing slurry contains an organic acid and / or a salt thereof and an oxidizing agent. Here, in the polishing slurry, citric acid which is a tricarboxylic acid and its sodium salt are included in the polishing slurry as organic acids and / or salts thereof for pH adjustment, and apple which is a dicarboxylic acid in Example 7. It turns out that it is preferable to use the carboxylic acid and / or its salt which contain two or more carboxyl groups as an organic acid and / or its salt since an acid is contained. Further, as apparent from comparison between Examples 1 and 6 to 8, the light output intensity of the LED increased as the latent scratch density, surface roughness Ry, and surface roughness Ra of the n-type GaN crystal substrate decreased.

実施例9においては、pHの値xとORPの値y(mV)との関係がy≦−50x+1000で、pHが7のポリシングスラリーを用いたため、ポリシング速度が低く、潜傷密度の低減が少なく、表面粗さRyおよび表面粗さRaも高いn型GaN結晶基板が得られた。このn型GaN結晶基板を用いたLEDの光出力強度は低くなった。   In Example 9, the relationship between the pH value x and the ORP value y (mV) was y ≦ −50x + 1000, and the polishing slurry having a pH of 7 was used. Therefore, the polishing rate was low, and the latent scar density was reduced less. Thus, an n-type GaN crystal substrate having a high surface roughness Ry and a high surface roughness Ra was obtained. The light output intensity of the LED using this n-type GaN crystal substrate was low.

(実施例10〜14)
HVPE法により成長させたn型GaN結晶(ドーパント:Si)を、表3に示す面方位を有する面に対して、表2のオフ角を有するような主面を形成するようにスライスして、直径50mm×厚さ0.5mmのn型GaN結晶基板を得た以外は、実施例1と同様にして、n型GaN結晶基板の機械ポリシング、CMPを行った。結果を実施例1とともに表3にまとめた。
(Examples 10 to 14)
The n-type GaN crystal (dopant: Si) grown by the HVPE method is sliced so as to form a main surface having the off angle of Table 2 with respect to the surface having the surface orientation shown in Table 3. Except for obtaining an n-type GaN crystal substrate having a diameter of 50 mm and a thickness of 0.5 mm, mechanical polishing and CMP of the n-type GaN crystal substrate were performed in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 3 together with Example 1.

Figure 2007103457
Figure 2007103457

実施例1、10、11に示すように、n型GaN基板の主面とGa原子面側のC面((0001)面)とのなす角であるオフ角を0°、2°、5°と大きくするにつれて、ポリシング速度が高くなり、潜傷密度を0本/mmとし、表面粗さRyおよび表面粗さRaをさらに低減することができる。また、Ga原子面側のC面よりも化学耐久性が低いM面、A面に対しては、実施例1と同条件でCMPを行なっても、ポリシング速度は高く、潜傷密度を0本/mmとし、表面粗さRyおよび表面粗さRaをさらに低減することができる。さらに、化学耐久性が最も低いN原子面側のC面に対しては、実施例1に比べて高いpHおよび低いORPを有するポリシングスラリーを用いても、ポリシング速度は大きく、潜傷密度が0本/mm、表面粗さRyおよび表面粗さRaが低い表面が得られる。   As shown in Examples 1, 10, and 11, the off angle, which is the angle formed between the main surface of the n-type GaN substrate and the C-plane ((0001) plane) on the Ga atom plane side, is 0 °, 2 °, 5 °. As the thickness increases, the polishing speed increases, the latent scratch density becomes 0 / mm, and the surface roughness Ry and the surface roughness Ra can be further reduced. In addition, the M surface and the A surface, which have lower chemical durability than the C surface on the Ga atom surface side, have a high polishing speed and zero latent scratch density even when CMP is performed under the same conditions as in Example 1. / Mm, the surface roughness Ry and the surface roughness Ra can be further reduced. Furthermore, even if a polishing slurry having a higher pH and a lower ORP than that of Example 1 is used for the C surface on the N atom surface side with the lowest chemical durability, the polishing speed is large and the latent scratch density is 0. A surface having a low thickness / mm, surface roughness Ry, and surface roughness Ra is obtained.

(実施例15〜18)
実施例1において、CMP工程後のn型GaN結晶基板を、表4に示すように、酸性水溶液として濃度が0.5規定(0.5Nという、以下同じ)のH2SO4水溶液または塩基性水溶液として濃度が2規定(2Nという、以下同じ)のKOH水溶液を用いてポリシングする工程、および/または、純水を用いて1MHz(1×106Hz)の超音波により洗浄する工程とを行なった。
(Examples 15 to 18)
In Example 1, as shown in Table 4, the n-type GaN crystal substrate after the CMP step was used as an acidic aqueous solution having a concentration of 0.5 N (hereinafter referred to as 0.5 N, the same applies) H 2 SO 4 aqueous solution or basic solution. Polishing with a 2N concentration (2N, hereinafter the same) KOH aqueous solution as an aqueous solution and / or washing with 1 MHz (1 × 10 6 Hz) ultrasonic waves using pure water It was.

なお、上記ポリシング工程は、すなわち、図3を参照して、上記CMP後のn型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)のN原子面側のC面((000−1)面)をセラミックス製の結晶ホルダ31にワックスで貼り付けた。ポリシング装置(図示せず)に設置された直径380mmの定盤35上にポリシングパッド38を設置し、ポリシング液供給口39からポリシング液37をポリシングパッド38に供給しながら、回転軸35cを中心にしてポリシングパッド38を回転させるとともに、結晶ホルダ31上に重り34を載せることによりn型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)をポリシングパッド38に押し付けながら、GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)を結晶ホルダ11の回転軸31cを中心にして回転させることにより、n型GaN結晶の表面(Ga原子面側のC面((0001)面))を化学機械的にポリシングした。ここで、ポリシングパッド38としては、ポリウレタンのスウェードパッド(ニッタ・ハース株式会社製Supreme RN-R)を用い、定盤35としてはステンレス定盤を用いた。ポリシング圧力は19.6kPa(200g/cm2)〜49kPa(500g/cm2)とし、n型GaN結晶基板(III族窒化物結晶1)およびポリシングパッド38の回転数はいずれも30回/min〜100回/min、ポリシング時間は20minとした。 In the polishing step, referring to FIG. 3, the C-plane ((000-1) plane) on the N-atom plane side of the n-type GaN crystal substrate (Group III nitride crystal 1) after the CMP is applied. The ceramic crystal holder 31 was pasted with wax. A polishing pad 38 is installed on a surface plate 35 having a diameter of 380 mm installed in a polishing apparatus (not shown), and the polishing liquid 37 is supplied from the polishing liquid supply port 39 to the polishing pad 38, with the rotating shaft 35c as the center. The polishing pad 38 is rotated, and the n-type GaN crystal substrate (Group III nitride crystal 1) is pressed against the polishing pad 38 by placing a weight 34 on the crystal holder 31, while the GaN crystal substrate (Group III nitride crystal) is pressed. By rotating 1) around the rotation axis 31c of the crystal holder 11, the surface of the n-type GaN crystal (the C plane ((0001) plane) on the Ga atom plane side) was chemically mechanically polished. Here, a polyurethane suede pad (Supreme RN-R manufactured by Nitta Haas Co., Ltd.) was used as the polishing pad 38, and a stainless steel surface plate was used as the surface plate 35. The polishing pressure is 19.6 kPa (200 g / cm 2 ) to 49 kPa (500 g / cm 2 ), and the n-type GaN crystal substrate (Group III nitride crystal 1) and the polishing pad 38 are both rotated 30 times / min. 100 times / min, polishing time was 20 min.

また、純水による超音波洗浄工程は、上記CMP工程後またはポリシング工程後のn型GaN結晶基板を純水中に浸漬し、この純水に1MHzの超音波を印加することによって行なった。洗浄時間は20minとした。   The ultrasonic cleaning step with pure water was performed by immersing the n-type GaN crystal substrate after the CMP step or after the polishing step in pure water and applying ultrasonic waves of 1 MHz to the pure water. The cleaning time was 20 min.

上記ポリシング工程後または純水洗浄工程後のn型GaN結晶基板の表面に残留している不純物の元素分析をTXRF(全反射蛍光X線分析法)を用いて行なった。結果を表4にまとめた。   Elemental analysis of impurities remaining on the surface of the n-type GaN crystal substrate after the polishing step or the pure water cleaning step was performed using TXRF (total reflection X-ray fluorescence analysis). The results are summarized in Table 4.

Figure 2007103457
Figure 2007103457

実施例1、17に示すように、CMP工程後に純水洗浄工程を設けることによりn型GaN結晶基板表面上の不純物を低減することができた。また、実施例1、15、16に示すように、CMP工程後に上記ポリシング工程を設けることによりn型GaN結晶基板表面上の不純物、特にCMPの際のコロイダルシリカ砥粒に由来するSi原子含有物を著しく低減することができた。さらに、実施例18に示すように、上記ポリシング工程後に純水洗浄工程を設けることによりn型GaN結晶基板表面上の不純物、特にポリシング工程の際のポリシング液に由来するK原子含有物を著しく低減することができた。   As shown in Examples 1 and 17, impurities on the surface of the n-type GaN crystal substrate could be reduced by providing a pure water cleaning step after the CMP step. Further, as shown in Examples 1, 15, and 16, by providing the polishing step after the CMP step, impurities on the surface of the n-type GaN crystal substrate, particularly Si atom-containing material derived from colloidal silica abrasive grains during CMP Can be significantly reduced. Furthermore, as shown in Example 18, by providing a pure water cleaning step after the polishing step, impurities on the surface of the n-type GaN crystal substrate, in particular, K atom-containing materials derived from the polishing liquid during the polishing step are significantly reduced. We were able to.

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のすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明においてIII族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングする方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the method of carrying out the chemical mechanical polishing of the surface of a group III nitride crystal in this invention. 本発明にかかるポリシングスラリー中の砥粒の形状を示す模式図である。ここで、(a)は繭形の砥粒を、(b)は塊状形の砥粒を、(c)は鎖形の砥粒を示す。It is a schematic diagram which shows the shape of the abrasive grain in the polishing slurry concerning this invention. Here, (a) is a bowl-shaped abrasive grain, (b) is a block-shaped abrasive grain, and (c) is a chain-shaped abrasive grain. 本発明においてIII族窒化物結晶の表面をポリシング液を用いてポリシングする方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the method of polishing the surface of a group III nitride crystal using a polishing liquid in this invention. 本発明にかかる半導体デバイスの一実施形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of the semiconductor device concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 III族窒化物結晶、1a 加工変質層、11,31 結晶ホルダ、11c,15c,31c,35c 回転軸、14,34 重り、15,35 定盤、16 砥粒、17 ポリシングスラリー、18,38 ポリシングパッド、19 ポリシングスラリー供給口、37 ポリシング液、39 ポリシング液供給口、400 半導体デバイス、410 III族窒化物結晶基板、420 n型半導体層、421 n型GaN層、422 n型Al0.1Ga0.9N層、430 p型半導体層、431 p型Al0.2Ga0.8N層、432 p型GaN層、440 発光層、450 III族窒化物層、461 第1の電極、462 第2の電極、470 はんだ層、481,482 導電体、490 ワイヤ。 1 Group III nitride crystal, 1a Work-affected layer, 11, 31 Crystal holder, 11c, 15c, 31c, 35c Rotating shaft, 14, 34 Weight, 15, 35 Surface plate, 16 Abrasive grain, 17 Polishing slurry, 18, 38 Polishing pad, 19 Polishing slurry supply port, 37 Polishing solution, 39 Polishing solution supply port, 400 Semiconductor device, 410 Group III nitride crystal substrate, 420 n-type semiconductor layer, 421 n-type GaN layer, 422 n-type Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 430 p-type semiconductor layer, 431 p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer, 432 p-type GaN layer, 440 light-emitting layer, 450 III-nitride layer, 461 a first electrode, 462 a second electrode, 470 a solder Layer, 481, 482 conductor, 490 wire.

Claims (17)

III族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、
前記ポリシングスラリーは前記III族窒化物結晶の硬度以下の硬度を有する砥粒を含み、
前記砥粒は1次粒子が会合した2次粒子であり、
前記1次粒子の平均粒径d1に対する前記2次粒子の平均粒径d2の比d2/d1が1.6以上であることを特徴とするポリシングスラリー。
A polishing slurry for chemically and mechanically polishing the surface of a group III nitride crystal,
The polishing slurry includes abrasive grains having a hardness equal to or lower than the hardness of the group III nitride crystal,
The abrasive grains are secondary particles associated with primary particles,
A polishing slurry, wherein a ratio d 2 / d 1 of the average particle diameter d 2 of the secondary particles to the average particle diameter d 1 of the primary particles is 1.6 or more.
前記砥粒の前記2次粒子の平均粒子径d2が200nm以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリシングスラリー。 Policing slurry according to claim 1, wherein the average particle size d 2 of the abrasive grains of the secondary particles is equal to or is 200nm or more. 前記砥粒の形状は、繭形、塊状形および鎖形の少なくともいずれかの形状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のポリシングスラリー。   The polishing slurry according to claim 1 or 2, wherein the shape of the abrasive grains is at least one of a bowl shape, a block shape, and a chain shape. 前記ポリシングスラリーのpHの値xと酸化還元電位の値y(mV)とが、以下の式(1)および式(2)
y≧−50x+1000 (1)
y≦−50x+1900 (2)
のいずれもの関係を満たすことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
The pH value x and the redox potential value y (mV) of the polishing slurry are expressed by the following equations (1) and (2).
y ≧ −50x + 1000 (1)
y ≦ −50x + 1900 (2)
The polishing slurry according to any one of claims 1 to 3, wherein any one of the above relationships is satisfied.
前記ポリシングスラリーのpHが5以下または9以上である請求項1から請求項4までのいずれかに記載のポリシングスラリー。   The polishing slurry according to any one of claims 1 to 4, wherein the polishing slurry has a pH of 5 or less or 9 or more. 前記砥粒と、有機酸および/またはその塩と、酸化剤とを含む請求項1から請求項5までのいずれかに記載のポリシングスラリー。   The polishing slurry according to any one of claims 1 to 5, comprising the abrasive grains, an organic acid and / or a salt thereof, and an oxidizing agent. 請求項1から請求項6までのいずれかのポリシングスラリーを用いたIII族窒化物結晶の表面処理方法であって、
前記表面処理方法は、前記ポリシングスラリーを準備し、前記ポリシングスラリーを用いてIII族窒化物結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程を含むIII族窒化物結晶の表面処理方法。
A surface treatment method for a group III nitride crystal using the polishing slurry according to any one of claims 1 to 6,
The surface treatment method is a group III nitride crystal surface treatment method including the step of preparing the polishing slurry and polishing the surface of the group III nitride crystal chemically and mechanically using the polishing slurry.
前記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含む請求項7に記載のIII族窒化物結晶の表面処理方法。   8. The surface treatment method for a group III nitride crystal according to claim 7, further comprising a step of cleaning the surface of the group III nitride crystal subjected to chemical mechanical polishing with pure water after the step of chemical mechanical polishing. 前記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含む請求項8に記載のIII族窒化物結晶の表面処理方法。   9. The method according to claim 8, further comprising: polishing the surface of the chemically mechanically polished group III nitride crystal using a polishing solution formed of an acidic aqueous solution or a basic aqueous solution after the chemical mechanical polishing step. The surface treatment method of the group III nitride crystal of description. 前記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、前記ポリシング液を用いてポリシングされたIII族窒化物結晶の表面を純水で洗浄する工程を含む請求項9に記載のIII族窒化物結晶の表面処理方法。   The surface of the group III nitride crystal according to claim 9, further comprising a step of washing the surface of the group III nitride crystal polished with the polishing liquid with pure water after the step of polishing with the polishing liquid. Processing method. 請求項7から請求項10までのいずれかの表面処理方法により得られたIII族窒化物結晶基板であって、
紫外蛍光観察またはカソードルミネッセンス観察による潜傷の密度が1×103本/mm以下であるIII族窒化物結晶基板。
A group III nitride crystal substrate obtained by the surface treatment method according to any one of claims 7 to 10,
A group III nitride crystal substrate in which the density of latent scratches by ultraviolet fluorescence observation or cathodoluminescence observation is 1 × 10 3 pieces / mm or less.
表面粗さRyが30nm以下である請求項11に記載のIII族窒化物結晶基板。   The group III nitride crystal substrate according to claim 11, wherein the surface roughness Ry is 30 nm or less. 表面粗さRaが3nm以下である請求項11に記載のIII族窒化物結晶基板。   The group III nitride crystal substrate according to claim 11, wherein the surface roughness Ra is 3 nm or less. 前記III族窒化物結晶基板の主面と、ウルツ鉱型構造におけるC面、A面、R面およびS面のいずれかの面とのなす角であるオフ角が、15°以下である請求項11から請求項13までのいずれかに記載のIII族窒化物結晶基板。   The off-angle, which is an angle formed between the principal surface of the group III nitride crystal substrate and any one of the C, A, R, and S surfaces in the wurtzite structure, is 15 ° or less. The group III nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 13. 請求項11から請求項14までのいずれかのIII族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側にエピタキシャル成長により形成された1層以上のIII族窒化物層を含むエピタキシャル層付III族窒化物結晶基板。   An III-nitride crystal with an epitaxial layer comprising one or more III-nitride layers formed by epitaxial growth on at least one main surface side of the III-nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 14. substrate. 請求項11から請求項14までのいずれかのIII族窒化物結晶基板と、前記III族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側に形成されている1層以上のIII族窒化物層とを含む半導体デバイス。   A group III nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 14, and at least one group III nitride layer formed on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate. Including semiconductor devices. 半導体デバイス用基板として請求項11から請求項14までのいずれかのIII族窒化物結晶基板を選択し、前記III族窒化物結晶基板の少なくとも一方の主面側に1層以上のIII族窒化物層を成長させることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   A group III nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 14 is selected as a substrate for a semiconductor device, and one or more group III nitrides are formed on at least one main surface side of the group III nitride crystal substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising growing a layer.
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