JP2018108932A - Ramo4 substrate - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a higher quality substrate.SOLUTION: An RAMOsubstrate consists of a single crystal body represented by a general formula RAMO(where, R represents one or more trivalent elements selected from a group consisting of Sc, In, Y and lanthanoid elements; A represents one or more trivalent elements selected from a group consisting of Fe(III), Ga and Al; and M represents one or more divalent elements selected from a group consisting of Mg, Mn, Fe(II), Co, Cu, Zn and Cd) and has an epitaxial growth surface on at least one surface. A surface roughness Ra of a region of 100 μmin the epitaxial growth surface is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本発明はＲＡＭＯ_４基板に関するものである。 The present invention relates to a RAMO ₄ substrate.

一般式ＲＡＭＯ_４で表される単結晶体（一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（III）、Ｇａ、およびＡｌからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（II）、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＣｄからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す）からなるＲＡＭＯ_４基板の１つとして、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板が知られている。ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板は、ＧａＮ等の窒化物半導体の成長基板として用いられる（例えば、特許文献１参照。）。図１は、特許文献１に記載された従来のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板製造方法を示す例である。従来のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板は、ＳｃＡｌＭｇＯ_４バルク材料を、劈開することにより製造されていた。 A single crystal represented by the general formula RAMO ₄ (in the general formula, R represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Sc, In, Y, and lanthanoid elements; Represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe, (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd. A ScAlMgO ₄ substrate is known as one of RAMO ₄ substrates composed of one or more divalent elements selected from the group consisting of: The ScAlMgO ₄ substrate is used as a growth substrate for a nitride semiconductor such as GaN (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 is an example showing a conventional ScAlMgO ₄ substrate manufacturing method described in Patent Document 1. A conventional ScAlMgO ₄ substrate has been manufactured by cleaving a ScAlMgO ₄ bulk material.

特開２０１５−１７８４４８号公報JP-A-2015-178448

しかしながら、劈開だけでは、所望の表面形状を有するＲＡＭＯ_４基板が得られ難かった。そこで、より高品質な基板が求められている。つまり、本開示は、より高品質な基板を提供することを目的とする。 However, it has been difficult to obtain a RAMO ₄ substrate having a desired surface shape only by cleavage. Therefore, a higher quality substrate is required. That is, the present disclosure aims to provide a higher quality substrate.

上記目的を達成するために、本開示は、一般式ＲＡＭＯ_４で表される単結晶体（一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（III）、Ｇａ、およびＡｌからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（II）、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＣｄからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す）からなるＲＡＭＯ_４基板であり、少なくとも一方の面にエピタキシャル成長面を有し、前記エピタキシャル成長面の１００μｍ^２の領域における表面粗さＲａが、０．０８ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である、ＲＡＭＯ_４基板を提供する。 To achieve the above object, the present disclosure provides a single crystal represented by the general formula RAMO ₄ (in the general formula, R is one selected from the group consisting of Sc, In, Y, and a lanthanoid element) Or A represents a plurality of trivalent elements, A represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe ( II), a RAMO ₄ substrate that represents one or more divalent elements selected from the group consisting of Co, Cu, Zn, and Cd, and has an epitaxial growth surface on at least one surface, A RAMO ₄ substrate having a surface roughness Ra in a region of 100 μm ^{2 on} an epitaxial growth surface of 0.08 nm or more and 0.5 nm or less is provided.

本開示によれば、より高品質なＲＡＭＯ_４基板を提供できる。 According to the present disclosure, a higher quality RAMO ₄ substrate can be provided.

従来のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の製造工程の図Diagram of manufacturing process of conventional ScAlMgO ₄ substrate 図２Ａは、従来のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の側面図、図２Ｂは、当該ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の平面図2A is a side view of a conventional ScAlMgO ₄ substrate, and FIG. 2B is a plan view of the ScAlMgO ₄ substrate. 従来の劈開のみで形成したエピタキシャル成長面の平面度測定結果の図Figure of flatness measurement result of epitaxial growth surface formed only by conventional cleavage 本開示の実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の製造工程の図Diagram of manufacturing process of ScAlMgO ₄ substrate according to the embodiment of the present disclosure ２μｍダイヤモンドスラリーを用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４劈開面研磨加工したときの平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result when ScAlMgO ₄ cleaved surface is polished using a 2 μm diamond slurry ０．１２５μｍダイヤモンドスラリーを用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result when the ScAlMgO ₄ cleaved surface is polished using a 0.125 μm diamond slurry コロイダルシリカを用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図Figure of flatness measurement results when the colloidal silica is used to polish the cleaved surface of ScAlMgO ₄ ０．５μｍダイヤモンド固定砥粒加工を用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図Figure of flatness measurement result when polishing the ScAlMgO ₄ cleaved surface using 0.5 μm diamond fixed abrasive processing 本開示の実施の形態における粗凹凸形成工程による研削加工後の平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result after grinding by the rough unevenness formation process in the embodiment of the present disclosure 本開示の実施の形態における微少凹凸形成工程による研磨加工後の平面度測定結果の図The figure of the flatness measurement result after the polishing process by the fine unevenness forming step in the embodiment of the present disclosure 本開示の実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のＡＦＭ測定結果の図Figure of AFM measurement results of ScAlMgO ₄ substrate embodiment of the present disclosure 図１２Ａは、本実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の複数の劈開面を有するエピタキシャル成長面の平面図、図１２Ｂは、当該ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の側面図FIG. 12A is a plan view of an epitaxial growth surface having a plurality of cleavage planes of the ScAlMgO ₄ substrate of this embodiment, and FIG. 12B is a side view of the ScAlMgO ₄ substrate. 複数の劈開面を有するエピタキシャル成長面形成時にかかる力の図Diagram of force applied when forming an epitaxial growth surface with multiple cleavage planes 本開示の実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のＡＦＭ測定結果の図Figure of AFM measurement results of ScAlMgO ₄ substrate embodiment of the present disclosure ２つの隣接する劈開面のＸ方向断面拡大図X direction cross-sectional enlarged view of two adjacent cleavage planes 本開示の梨地面を有するＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の図Illustration of ScAlMgO ₄ substrate with pear ground of the present disclosure 本開示の梨地面を有するＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の部分拡大断面図Partial enlarged cross-sectional view of a ScAlMgO ₄ substrate having a textured surface of the present disclosure

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
はじめに、本開示に至った知見を述べる。引用文献１に示されるように、従来は、ＳｃＡｌＭｇＯ_４バルク材料を劈開することで、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を作製していた。劈開によってＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面（非エピタキシャル成長面）を形成すると、その表面形状の一部が鏡面状になりやすく、エピタキシャル成長面側にデバイスや配線構造のパターンを形成するための露光処理を行う際に、裏面側から光を反射しやすい。そのため、当該反射光によってダブルパターニング等の現象が生じ、パターニング精度が低下することがある。また、劈開によってＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を作製すると、エピタキシャル成長面と、裏面（非エピタキシャル成長面）とが、同様の表面形状になりやすく、ハンドリング時に表裏の判別が困難で間違える可能性もある。さらに、裏面が鏡面状であると、製造装置のステージなど、平坦面にＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を設置した際に、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板がスリップしやすく、確り固定することが難しい。そこで、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面側に、比較的粗く、かつ均一な凹凸形状を形成することが望まれている。しかしながら、劈開だけでは、このような凹凸形状を形成することが難しかった。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
First, the knowledge that led to the present disclosure will be described. As shown in the cited document 1, conventionally, the ScAlMgO ₄ substrate was produced by cleaving the ScAlMgO ₄ bulk material. When the back surface (non-epitaxial growth surface) of the ScAlMgO ₄ substrate is formed by cleavage, a part of the surface shape tends to be mirror-like, and when performing an exposure process for forming a device or wiring structure pattern on the epitaxial growth surface side Easy to reflect light from the back side. Therefore, a phenomenon such as double patterning occurs due to the reflected light, and the patterning accuracy may be lowered. Further, when the ScAlMgO ₄ substrate is produced by cleavage, the epitaxial growth surface and the back surface (non-epitaxial growth surface) are likely to have the same surface shape, and it may be difficult to distinguish between the front and back during handling. Furthermore, when the back surface is mirror-like, when the ScAlMgO ₄ substrate is placed on a flat surface such as a stage of a manufacturing apparatus, the ScAlMgO ₄ substrate easily slips and it is difficult to securely fix it. Therefore, it is desired to form a relatively rough and uniform uneven shape on the back side of the ScAlMgO ₄ substrate. However, it has been difficult to form such an uneven shape only by cleavage.

一方、エピタキシャル成長面側についても、劈開のみでは、所望の形状に加工することが難しかった。具体的には、劈開のみでエピタキシャル成長面を形成すると、エピタキシャル成長面に高さ５００ｎｍ以上の段差が生じやすい。高さ５００ｎｍ以上の段差部分がエピタキシャル成長面に存在すると、基板上に結晶をエピタキシャル成長させる際に不具合が発生する。基板のエピタキシャル成長面に高さ５００ｎｍ以上の段差が存在する場合の弊害について説明する。高さ５００ｎｍ以上の段差が存在するエピタキシャル成長面にＧａＮ等の結晶を作製すると、高さ５００ｎｍ以上の段差部分で違う結晶方位となる。例えば、エピタキシャル成長面上にＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でＬＥＤ発光層に用いられるＩｎＧａＮ層を形成すると、インジウムの組成が段差部分と平坦部とで変化してしまう。そしてインジウムの組成が変わると、ＬＥＤ素子としての発光波長と輝度が変わる。その結果、ＬＥＤ素子として発光ムラが発生し、輝度低下が起きてしまう。   On the other hand, it was difficult to process the epitaxial growth surface side into a desired shape only by cleavage. Specifically, when an epitaxial growth surface is formed only by cleavage, a step having a height of 500 nm or more tends to occur on the epitaxial growth surface. If a stepped portion having a height of 500 nm or more exists on the epitaxial growth surface, a problem occurs when a crystal is epitaxially grown on the substrate. An adverse effect when a step having a height of 500 nm or more exists on the epitaxial growth surface of the substrate will be described. When a crystal such as GaN is formed on an epitaxial growth surface having a step having a height of 500 nm or more, different crystal orientations are formed in the step portion having a height of 500 nm or more. For example, when an InGaN layer used for an LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface by a MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) method, the composition of indium changes between the stepped portion and the flat portion. When the composition of indium changes, the emission wavelength and brightness of the LED element change. As a result, light emission unevenness occurs as the LED element, resulting in a decrease in luminance.

図２Ａは、従来のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１の側面図であり、図２Ｂは、当該基板００１の平面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１の劈開面（エピタキシャル成長面００２）には段差部００３が形成されやすく、段差部００３の高さは５００ｎｍ以上である。図３に従来の製造方法、つまり劈開で形成したＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１のエピタキシャル成長面００２の平面度の測定データを示す。当該データはφ４０ｍｍのＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１の同一平面内で直交するＸＹ軸でレーザー反射式測長機（三鷹光器製ＮＨ−３ＭＡ）を用いて取得したデータである。図３において矢印で示される部分が５００ｎｍ以上の凹凸部である。ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板では、劈開時の劈開方向の剥がし力がばらつくことで、同一原子層での劈開が起こらず、結果的に、５００ｎｍ以上の段差からなる凹凸部が生じると考えられる。 FIG. 2A is a side view of a conventional ScAlMgO ₄ substrate 001, and FIG. 2B is a plan view of the substrate 001. As shown in FIGS. 2A and 2B, a stepped portion 003 is easily formed on the cleaved surface (epitaxial growth surface 002) of the ScAlMgO ₄ substrate 001, and the height of the stepped portion 003 is 500 nm or more. FIG. 3 shows measurement data of the flatness of the epitaxial growth surface 002 of the ScAlMgO ₄ substrate 001 formed by the conventional manufacturing method, that is, cleavage. The data is data obtained by using a laser reflection type length measuring device (NH-3MA manufactured by Mitaka Kogyo Co., Ltd.) with XY axes orthogonal in the same plane of the φ40 mm ScAlMgO ₄ substrate 001. In FIG. 3, the portion indicated by the arrow is an uneven portion of 500 nm or more. In the ScAlMgO ₄ substrate, the peeling force in the cleavage direction at the time of cleavage varies, so that cleavage in the same atomic layer does not occur, and as a result, an uneven portion having a step of 500 nm or more is generated.

これに対し、本開示は、一方の面にエピタキシャル成長面を有し、他方の面にエピタキシャル成長面より大きい表面粗さの梨地面を有する、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の製造方法を提供する。 In contrast, the present disclosure provides a method of manufacturing a ScAlMgO ₄ substrate having an epitaxial growth surface on one surface and a textured surface having a surface roughness larger than that of the epitaxial growth surface on the other surface.

図４に本実施の形態に係るＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の製造方法における各工程を示す。本開示の製造方法は、ＳｃＡｌＭｇＯ_４バルク材料を準備する工程（バルク材料準備工程）と、それを劈開によって分断し基板を形成する工程（劈開工程）と、基板のエピタキシャル成長面に対応する面、および反対側の面を加工する工程（エピタキシャル成長面形成工程および梨地面形成工程）とを含む。 FIG. 4 shows each step in the method of manufacturing the ScAlMgO ₄ substrate according to the present embodiment. The manufacturing method of the present disclosure includes a step of preparing a ScAlMgO ₄ bulk material (bulk material preparation step), a step of dividing the substrate by cleavage to form a substrate (cleavage step), a surface corresponding to the epitaxial growth surface of the substrate, and And a step of processing the surface on the opposite side (epitaxial growth surface forming step and pear ground forming step).

バルク材料準備工程では、例えば、高周波誘導加熱型チョクラルスキー炉を用いて製造された単結晶ＳｃＡｌＭｇＯ_４インゴットを準備する。インゴットの製造方法としては、例えば、出発原料として純度が４Ｎ（９９．９９％）であるＳｃ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３およびＭｇＯを、所定のモル比で配合する。そして、当該出発原料３４００ｇを直径１００ｍｍのイリジウム製の坩堝に投入する。次に、原料を投入した坩堝を、高周波誘導加熱型チョクラルスキー炉の育成炉に投入し、この炉内を真空にする。その後、炉内に窒素を導入し、炉内が大気圧となった時点で坩堝の加熱を開始する。そして、ＳｃＡｌＭｇＯ_４の融点に達するまで１２時間かけて徐々に加熱して材料を溶融させる。次に、（０００１）方位に切り出したＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶を種結晶として用い、この種結晶を坩堝内の融液近くまで降下させる。そして種結晶を一定の回転速度で回転させながら徐々に降下させ、種結晶の先端を融液に接触させて温度を徐々に降下させながら、引き上げ速度０．５ｍｍ／ｈの速度で種結晶を上昇させて（０００１軸方向に引き上げ）、結晶成長を行う。これにより、直径５０ｍｍ、直胴部の長さ５０ｍｍの単結晶インゴットが得られる。 In the bulk material preparation step, for example, a single crystal ScAlMgO ₄ ingot manufactured using a high-frequency induction heating type Czochralski furnace is prepared. As a method for producing the ingot, for example, Sc ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ and MgO having a purity of 4N (99.99%) as a starting material are blended at a predetermined molar ratio. Then, 3400 g of the starting material is put into an iridium crucible having a diameter of 100 mm. Next, the crucible charged with the raw material is put into a growth furnace of a high-frequency induction heating type Czochralski furnace, and the inside of the furnace is evacuated. Thereafter, nitrogen is introduced into the furnace, and heating of the crucible is started when the pressure in the furnace reaches atmospheric pressure. Then, the material is melted by gradually heating over 12 hours until the melting point of ScAlMgO ₄ is reached. Next, the ScAlMgO ₄ single crystal cut in the (0001) direction is used as a seed crystal, and the seed crystal is lowered to near the melt in the crucible. The seed crystal is gradually lowered while rotating at a constant rotation speed, and the seed crystal is raised at a speed of 0.5 mm / h while gradually lowering the temperature by bringing the tip of the seed crystal into contact with the melt. (Raised in the 0001 axis direction) to perform crystal growth. Thereby, a single crystal ingot having a diameter of 50 mm and a length of the straight body portion of 50 mm is obtained.

ここで、ＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶について説明する。ＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶は、岩塩型構造（１１１）面的なＳｃＯ_２層と、六方晶（０００１）面的なＡｌＭｇＯ_２層とが交互に積層した構造となっている。六方晶（０００１）面的な２層は、ウルツ鉱型構造と比較して平面的になっており、面内の結合と比較して、上下層間の結合は、０．０３ｎｍほど長く、結合の力が弱い。このため、ＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶は、（０００１）面で劈開することができる。この特性を利用し、劈開によってバルク材料を分断し、板状態を準備する工程（劈開工程）を行うことができる。 Here, the ScAlMgO ₄ single crystal will be described. The ScAlMgO ₄ single crystal has a structure in which a rock salt structure (111) -plane ScO ₂ layer and a hexagonal (0001) -plane AlMgO ₂ layer are alternately stacked. The hexagonal (0001) plane two layers are planar compared to the wurtzite structure, and the bond between the upper and lower layers is about 0.03 nm longer than the in-plane bond. The power is weak. For this reason, the ScAlMgO ₄ single crystal can be cleaved in the (0001) plane. Utilizing this characteristic, a step of cleaving the bulk material by cleavage and preparing a plate state (cleavage step) can be performed.

ただし、ＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶の劈開に関する性質は、劈開工程を容易に実施可能とする反面、従来の加工方法による劈開面の加工を困難にする。つまり従来の加工方法では、エピタキシャル成長面側に生じる、高さ５００ｎｍ以上の凹凸を除去できず、さらには、エピタキシャル成長面の反対側の面（裏面）にムラなく略均一な凹凸を形成することも難しかった。 However, the properties related to the cleavage of the ScAlMgO ₄ single crystal make it easy to carry out the cleavage process, but make it difficult to process the cleavage plane by a conventional processing method. In other words, the conventional processing method cannot remove unevenness with a height of 500 nm or more generated on the epitaxial growth surface side, and it is difficult to form substantially uniform unevenness on the surface (back surface) opposite to the epitaxial growth surface. It was.

以下、従来の加工方法では、エピタキシャル成長面側では５００ｎｍ以上の凹凸を除去できず、裏面側にムラなく、略均一な凹凸形状を形成できなかった理由を説明する。説明に際し、一般的にＧａＮ等の半導体基板に対しては、表面の凹凸を５００ｎｍ未満にできるとされる加工を、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板に対して実施した例を紹介する。加工エリアは、１０ｍｍ角とする。 Hereinafter, the reason why the conventional processing method could not remove the unevenness of 500 nm or more on the epitaxial growth surface side and could not form a substantially uniform uneven shape without unevenness on the back side. In the description, an example will be introduced in which processing is performed on a ScAlMgO ₄ substrate, which is generally considered to have a surface roughness of less than 500 nm for a semiconductor substrate such as GaN. The processing area is 10 mm square.

まず、従来の粗研磨加工に用いられる直径２μｍサイズのダイヤモンドスラリー（砥粒）を用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４の劈開面をラップ研磨加工した結果を図５に示す。図５は加工した面の断面形状の平坦度を前述のレーザー反射式測長機によりＸ方向に測定した結果である。図５に示されるように、当該加工を行うと、表面に５００ｎｍ以上の凹凸が発生することがわかる。また、当該加工によって形成される凹凸は、図５に示されるように、劈開面に局所的に分布する。ラップ研磨加工ではダイヤモンドスラリーがＳｃＡｌＭｇＯ_４表面を転がることにより、転がった部分の材料を微小に除去する。しかし、単結晶ＳｃＡｌＭｇＯ_４は、多数のＳｃＯ_２層とＡｌＭｇＯ_２層との積層体であるために、加工力のばらつきにより部分的に深い層で剥がれが発生すると考えられる。そのため、図５に示されるように、５００ｎｍ以上の凹凸が局所的に発生したと考察される。 First, FIG. 5 shows the result of lapping the cleaved surface of ScAlMgO ₄ using a diamond slurry (abrasive grains) having a diameter of 2 μm used in conventional rough polishing. FIG. 5 shows the result of measuring the flatness of the cross-sectional shape of the processed surface in the X direction by the laser reflection type length measuring device. As shown in FIG. 5, it can be seen that when the processing is performed, irregularities of 500 nm or more are generated on the surface. Moreover, the unevenness | corrugation formed by the said process is distributed locally on a cleavage plane, as FIG. 5 shows. In the lapping process, the diamond slurry rolls on the surface of the ScAlMgO ₄ so that the material of the rolled part is removed minutely. However, since the single crystal ScAlMgO ₄ is a laminate of a large number of ScO ₂ layers and AlMgO ₂ layers, it is considered that peeling occurs partially in a deep layer due to variations in processing force. Therefore, as shown in FIG. 5, it is considered that unevenness of 500 nm or more locally occurred.

通常、このような加工力のバラツキを低減するためには、砥粒サイズを許容できる凹凸のサイズよりも小さくすることが有効とされる。そこで、砥粒として、直径０．１２５μｍサイズのダイヤモンドスラリーを用い、ＳｃＡｌＭｇＯ_４の劈開面をラップ研磨加工した結果を図６に示す。このときのＸ方向の平坦度の測定方法は、直径２μｍサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図６に示されるように、砥粒サイズを許容できる凹凸サイズ（５００ｎｍ）よりも小さくしても、５００ｎｍ以上の凹凸が局所的に生じた。 Usually, in order to reduce such variation in processing force, it is effective to make the abrasive grain size smaller than the size of the irregularities that can be tolerated. Thus, FIG. 6 shows the result of lapping the cleaved surface of ScAlMgO ₄ using a diamond slurry having a diameter of 0.125 μm as abrasive grains. The measurement method of the flatness in the X direction at this time was the same as that in the case of polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 6, unevenness of 500 nm or more was locally generated even if the abrasive grain size was smaller than the allowable unevenness size (500 nm).

一方、砥粒種の硬さや形状も、被研磨面の表面形状に影響を与える。そこで、ダイヤモンドよりもやわらかく、かつ、形状がより球に近いコロイダルシリカ砥粒を用い、研磨加工を実施した結果を図７に示す。研磨加工は、一般的なＧａＮ単結晶加工時の加圧力１０００Ｐａで行った。このときのＸ方向の平坦度の測定方法は、直径２μｍサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図７に示されるように、当該方法によれば、微小な凹凸の除去は出来たが、こちらも５００ｎｍ以上の凹凸は除去出来ず、さらに凹凸も局所的に生じた。   On the other hand, the hardness and shape of the abrasive grains also affect the surface shape of the surface to be polished. Accordingly, FIG. 7 shows the result of polishing using colloidal silica abrasive grains that are softer than diamond and have a shape closer to a sphere. The polishing process was performed at a pressure of 1000 Pa when processing a general GaN single crystal. The measurement method of the flatness in the X direction at this time was the same as that in the case of polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 7, according to the method, although the fine unevenness could be removed, the unevenness of 500 nm or more could not be removed, and the unevenness was also locally generated.

以上のように、いずれの遊離砥粒を用いた研磨加工によっても、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のエピタキシャル成長面の凹凸を５００ｎｍ未満にすることができず、さらに基板の全面にムラなく略均一な凹凸を形成することもできなかった。 As described above, the unevenness of the epitaxial growth surface of the ScAlMgO ₄ substrate cannot be made less than 500 nm by polishing using any loose abrasive, and furthermore, a substantially uniform unevenness is formed on the entire surface of the substrate without unevenness. I couldn't do that either.

そこで、直径０．５μｍサイズのダイヤモンド固定砥粒を用い、研削加工を行った。その結果を図８に示す。このときのＸ方向の平坦度の測定方法は、直径２μｍサイズのダイヤモンドスラリーを用いて研磨した場合と同様とした。図８に示されるように、固定砥粒を用いても５００ｎｍ以上の凹凸が発生し、さらに凹凸も局所的に生じた。   Therefore, grinding was performed using diamond fixed abrasive grains having a diameter of 0.5 μm. The result is shown in FIG. The measurement method of the flatness in the X direction at this time was the same as that in the case of polishing using a diamond slurry having a diameter of 2 μm. As shown in FIG. 8, unevenness of 500 nm or more was generated even when fixed abrasive was used, and unevenness was also locally generated.

これらの結果から、従来の加工方法では、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の表面を５００ｎｍ以上の凹凸を含まないような平滑面に加工できず、基板の全面にムラなく略均一な凹凸を形成することも難しい。これは劈開で生じた凹凸を除去しようとしても、全体に占める平坦面の割合が大きいと、平坦面を加工する際に、一部の領域に加工負荷が集中しやすくなる。そして、表面ではなく、より表面から深い内部で劈開による割れが発生する。そして、割れ部分が除去されることによって新しい凹凸が局所的に形成されると考えられる。また、平坦面の割合が高い場合には、内部で劈開しないような荷重を加えただけでは、劈開工程で生じた凹凸をほとんど除去出来ない。 From these results, with the conventional processing method, the surface of the ScAlMgO ₄ substrate cannot be processed into a smooth surface that does not include unevenness of 500 nm or more, and it is difficult to form substantially uniform unevenness over the entire surface of the substrate. Even if it is going to remove the unevenness | corrugation which arose by cleavage, if the ratio of the flat surface which occupies for the whole is large, when processing a flat surface, it will become easy to concentrate processing load on one part area | region. Then, cracks due to cleavage occur not inside the surface but inside deeper from the surface. And it is thought that a new unevenness | corrugation is locally formed by removing a crack part. Moreover, when the ratio of the flat surface is high, the unevenness generated in the cleavage process can hardly be removed only by applying a load that does not cleave inside.

そこで本開示では、エピタキシャル成長面の形成（エピタキシャル成長面形成工程）に際し、ＳｃＡｌＭｇＯ_４材料の特徴を鑑みて、以下に詳述する加工方法（粗凹凸形成工程および微少凹凸形成工程）を採用する。具体的には、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のエピタキシャル成長面とする領域全面に略一定の高さの凹凸形状を形成する（粗凹凸形成工程）。次いで、段階的に加圧力を小さくしていくことで、加圧力のばらつきの絶対量を小さくして内部での劈開を防止しつつ、全面に形成した一定の高さの凹凸形状を徐々に小さくする（微少凹凸形成工程）。すなわち、本開示では、ＳｃＡｌＭｇＯ_４単結晶体を（０００１）面で劈開して得られたＳｃＡｌＭｇＯ_４板状体を準備する劈開工程と、ＳｃＡｌＭｇＯ_４板状体に５００ｎｍ以上の凹凸を形成する粗凹凸形成工程と、前記５００ｎｍ以上の凹凸を研磨して５００ｎｍ以上の凹凸を除去する微少凹凸形成工程と、を少なくとも行うことで、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の一方の面にエピタキシャル成長面を形成する。 Therefore, in the present disclosure, in forming an epitaxial growth surface (epitaxial growth surface forming step), in consideration of the characteristics of the ScAlMgO ₄ material, a processing method (a rough unevenness forming step and a fine unevenness forming step) described in detail below is adopted. Specifically, a concavo-convex shape having a substantially constant height is formed over the entire region to be an epitaxial growth surface of the ScAlMgO ₄ substrate (rough concavo-convex forming step). Next, by gradually reducing the applied pressure, the uneven amount of the constant height formed on the entire surface is gradually reduced while decreasing the absolute amount of applied pressure variation and preventing internal cleavage. (Small unevenness forming step). That is, in the present disclosure, a cleaving step of preparing a ScAlMgO ₄ plate obtained by cleaving a ScAlMgO ₄ single crystal in the (0001) plane, and a rough unevenness that forms unevenness of 500 nm or more on the ScAlMgO ₄ plate An epitaxial growth surface is formed on one surface of the ScAlMgO ₄ substrate by performing at least a forming step and a fine unevenness forming step of removing the unevenness of 500 nm or more by polishing the unevenness of 500 nm or more.

ここで、粗凹凸形成工程では、連続して凹凸の高さが５００ｎｍ以下である領域（以下、「平坦部」とも称する）の面積がいずれも１ｍｍ^２以下となるように、凹凸形状をエピタキシャル成長面の全面に分布させる。粗凹凸形成工程で１ｍｍ^２より大きい平坦部が形成されると、微少凹凸形成工程において、加工負荷の集中によって内部で劈開し、５００ｎｍよりも大きい凹凸が発生するからである。また、粗凹凸形成工程で形成する複数の凹凸の凸部の高さの差は、±０．５μｍ以下の範囲に収まることが好ましい。高さのばらつきがこの範囲内に入るよう、均一な高さの凹凸を全面に形成することで、微少凹凸形成工程によって徐々に凹凸の高さを低くでき、面内に均一な平坦部を形成できる。 Here, in the rough concavo-convex forming step, the concavo-convex shape is formed on the epitaxial growth surface so that the area of the region where the height of the concavo-convex is 500 nm or less (hereinafter also referred to as “flat portion”) is 1 mm ² or less. Distributed over the entire surface. This is because if a flat portion larger than 1 mm ² is formed in the rough unevenness forming step, the fine unevenness forming step is cleaved inside due to the concentration of processing load, and unevenness larger than 500 nm is generated. Moreover, it is preferable that the difference in height of the convex portions of the plurality of concaves and convexes formed in the rough concave-convex forming step is within a range of ± 0.5 μm or less. By forming unevenness with a uniform height on the entire surface so that the variation in height falls within this range, the height of the unevenness can be gradually lowered by the minute unevenness forming process, and a uniform flat part is formed in the surface. it can.

本開示の製造方法では、粗凹凸形成工程において、高さ５００ｎｍ以上の凹凸を、第１砥粒を用いて形成し、微少凹凸形成工程において、高さ５００ｎｍ未満の凹凸を、前記第１砥粒よりも硬度の低い第２砥粒を用いて形成する。   In the manufacturing method of the present disclosure, in the rough unevenness forming step, unevenness having a height of 500 nm or more is formed using the first abrasive grains, and in the fine unevenness forming step, unevenness having a height of less than 500 nm is formed in the first abrasive grains. The second abrasive grains having a lower hardness are used.

より詳細には、一定の高さの凹凸形状を加工する凹凸形成工程では、砥粒サイズの大きいダイヤモンド固定砥粒を用いた研削加工を行う。砥粒としては、♯３００以上♯２００００以下（好ましくは＃６００）のダイヤモンド砥粒を使用する。この範囲のサイズのダイヤモンド砥粒を用いた加工によれば、加工面の凹凸の高さの差を±５μｍ以下の範囲に収められる。また、粗凹凸形成工程における加工条件は、砥石回転数５００ｍｉｎ^―１以上５００００ｍｉｎ^―１以下（好ましくは１８００ｍｉｎ^―１）、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板回転数１０ｍｉｎ^―１以上３００ｍｉｎ^―１以下（好ましくは１００ｍｉｎ^―１）、加工速度０．０１μｍ／秒以上１μｍ／秒以下（好ましくは０．３μｍ／秒）、加工除去量１μｍ以上３００μｍ以下（好ましくは２０μｍ）とすることが好ましい。図９に、♯６００のダイヤモンド砥粒を用い、砥石回転数１８００ｍｉｎ^―１、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板回転数１００ｍｉｎ^―１、加工速度０．３μｍ／秒、加工除去量２０μｍで加工した結果を示す。図９は、加工面のＸ方向の平坦度を、前述と同様の方法で測定した結果である。図９に示されるように、エピタキシャル成長面とする領域に１ｍｍ^２以上の平坦部（凹凸の高さが５００ｎｍ以下である領域が１ｍｍ^２以上連続した箇所）は生じず、規則正しい凹凸形状を形成することが出来ている。 More specifically, in the concavo-convex forming step of processing a concavo-convex shape having a constant height, grinding using diamond fixed abrasive grains having a large abrasive grain size is performed. As the abrasive grains, diamond abrasive grains of # 300 or more and # 20000 or less (preferably # 600) are used. According to processing using diamond abrasive grains having a size in this range, the difference in height of the unevenness on the processed surface can be kept within a range of ± 5 μm or less. The processing conditions in the crude irregularities forming step, the grinding wheel rotational speed 500 min ^-1 or more 50000Min ^-1 or less (preferably 1800 min ^-1), ScAlMgO ₄ substrate rotational speed 10min ^-1 or 300 min ^-1 or less (preferably 100 min ^-1) The processing speed is preferably 0.01 μm / second or more and 1 μm / second or less (preferably 0.3 μm / second), and the processing removal amount is 1 μm or more and 300 μm or less (preferably 20 μm). FIG. 9 shows the results of processing using # 600 diamond abrasive grains at a grinding wheel rotational speed of 1800 min ⁻¹ , a ScAlMgO ₄ substrate rotational speed of 100 min ⁻¹ , a processing speed of 0.3 μm / sec, and a processing removal amount of 20 μm. FIG. 9 shows the result of measuring the flatness in the X direction of the processed surface by the same method as described above. As shown in FIG. 9, a flat portion of 1 mm ² or more (a portion where the height of the unevenness is 500 nm or less is continuous 1 mm ² or more) does not occur in the region to be an epitaxial growth surface, and a regular uneven shape is formed. Is made.

次に粗凹凸形成工程で形成した凹凸を徐々に除去する微少凹凸形成工程を説明する。微少凹凸形成工程において、前記高さ５００ｎｍ以上の凹凸を除去しつつ、高さ５００ｎｍ未満の凹凸を、加圧力を段階的に弱めた研磨により形成する。微少凹凸形成工程では、砥粒としてコロイダルシリカを主成分とするスラリーを用い、回転数１０ｍｉｎ^―１以上１０００ｍｉｎ^―１以下（好ましくは６０ｍｉｎ^−１）、スラリー供給量０．０２ｍｌ／分以上２ｍｌ／分以下（好ましくは０．５ｍｌ／分）、研磨パッドは不織布パッドとすることが好ましい。微少凹凸形成工程において、加圧力は凸部に選択的に集中しやすい。そこで、加圧力は、微少凹凸形成工程の初期には１００００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下の範囲とし、凸部が平坦になってくるにつれて５０００Ｐａ以上１００００Ｐａ未満とし、最終的に加圧力の範囲を１０００Ｐａ以上５０００Ｐａ未満の範囲とすることが好ましい。このように段階的に加圧力を低減することで、内部での劈開を生じさせることなくエピタキシャル成長面とする領域から高さ５００ｎｍ以上の凹凸を除去することが出来る。 Next, the micro unevenness | corrugation formation process which removes the unevenness | corrugation formed at the rough unevenness | corrugation formation process gradually is demonstrated. In the fine unevenness forming step, the unevenness with a height of less than 500 nm is formed by polishing with gradually decreasing pressure while removing the unevenness with a height of 500 nm or more. The fine irregularities forming step, using a slurry composed mainly of colloidal silica as abrasive grains, the rotational speed 10min ^-1 or more 1000min ^-1 or less (preferably 60min ^-1), the slurry supply rate 0.02 ml / min to 2 ml / min In the following (preferably 0.5 ml / min), the polishing pad is preferably a non-woven pad. In the minute unevenness forming step, the applied pressure tends to be selectively concentrated on the convex portion. Therefore, the applied pressure is in the range of 10,000 Pa to 20,000 Pa in the initial stage of the micro unevenness forming step, and is set to 5000 Pa to less than 10,000 Pa as the convex portion becomes flat. It is preferable to be in the range. By reducing the applied pressure stepwise in this way, it is possible to remove unevenness having a height of 500 nm or more from the region to be the epitaxial growth surface without causing internal cleavage.

微少凹凸形成工程において、最初に加圧力を１５０００Ｐａで３分間研磨加工を行い、次に加圧力を８０００Ｐａに下げて５分間研磨加工を行い、最後に加圧力を１０００Ｐａに下げて１０分間研磨加工を行った結果を図１０に示す。図１０は加工後のエピタキシャル成長面の断面形状の平坦度を前述と同様の方法で測定した表面形状測定結果である。また、図１１にエピタキシャル成長面の１０μｍ角の範囲についてＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によって測定した表面形状測定結果を示す。図１１に示されるように、１０μｍ角の範囲において高さ５００ｎｍ以上の凹凸は無く、最大高さを示すＲｍａｘが６．４２ｎｍであるように高さ５０ｎｍ以上の凹凸も観察されない。なおＲｑは０．１７９ｎｍである。さらに詳細に形状分析を行った図１１より１００μｍ^２の微小な領域において表面粗さＲａが０．１３９ｎｍであり、５０ｎｍ以上の凹凸のない極平滑面を形成できていることがわかる。上記方法で形成されるＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の１００μｍ^２の範囲における表面粗さＲａは０．０８ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である。なお上記表面粗さＲａは、ＢＲＵＫＥＲ社のＤｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎで、ＩＳＯ１３５６５―１に準拠して測定した値である。 In the minute unevenness forming process, first, polishing is performed for 3 minutes at a pressure of 15000 Pa, then polishing is performed for 5 minutes by lowering the pressure to 8000 Pa, and finally polishing is performed for 10 minutes by reducing the pressure to 1000 Pa. The results are shown in FIG. FIG. 10 shows the surface shape measurement result obtained by measuring the flatness of the cross-sectional shape of the epitaxially grown surface after processing by the same method as described above. Further, FIG. 11 shows the surface shape measurement result measured by AFM (Atomic Force Microscope) in the range of 10 μm square of the epitaxial growth surface. As shown in FIG. 11, there is no unevenness with a height of 500 nm or more in a 10 μm square range, and no unevenness with a height of 50 nm or more is observed such that Rmax indicating the maximum height is 6.42 nm. Rq is 0.179 nm. From more detailed shape analysis of FIG. 11, it can be seen that an extremely smooth surface having a surface roughness Ra of 0.139 nm and no irregularities of 50 nm or more can be formed in a minute region of 100 μm ² . The surface roughness Ra in the range of 100 μm ² of the ScAlMgO ₄ substrate formed by the above method is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less. The surface roughness Ra is a value measured according to ISO 13565-1 with a Dimension Icon from BRUKER.

このように劈開で生じた凹凸を無くし平滑面を得るためには、劈開で形成された平滑面をあえて規則性のある凹凸形状に加工（粗凹凸形成工程）し、その後劈開が生じない加工で少しずつ除去していく（微少凹凸形成工程）ことで実現できる。つまり、本開示によれば、従来の工法では実現できなかった凹凸の高さが５００ｎｍ未満、さらには凹凸の高さが５０ｎｍ以下であるエピタキシャル成長面を有するＳｃＡｌＭｇＯ_４基板が得られる。また、得られた基板の表面では、例えば１０μｍ角（１００μｍ^２）の範囲内の表面粗さを観察したときに、表面粗さＲａは０．０８ｎｍ以上かつ０．５ｎｍ以下である。これらのことにより、例えば本基板のエピタキシャル成長面にＬＥＤ発光層を形成した場合に、前述したような組成の変化やそれによるＬＥＤ素子の発光ムラや輝度低下といった問題が生じない。さらに、凹凸の高さが５０ｎｍ以下であることにより、例えばエピタキシャル成長面にＬＥＤ発光層を形成した後の電極形成時に、凹凸に起因した形成不良（段差部でのエッチング残りなど）が抑制されるため、本基板を用いて製造するＬＥＤなどのデバイスの製造歩留りが向上する。 In order to eliminate the unevenness caused by cleavage in this way and obtain a smooth surface, the smooth surface formed by cleavage is dared to be processed into a regular uneven shape (rough unevenness forming step), and after that, no cleavage occurs. This can be realized by removing little by little (a micro unevenness forming step). That is, according to the present disclosure, it is possible to obtain a ScAlMgO ₄ substrate having an epitaxial growth surface that has a height of unevenness of less than 500 nm and a height of unevenness of 50 nm or less that could not be realized by a conventional method. Further, on the surface of the obtained substrate, for example, when the surface roughness within a range of 10 μm square (100 μm ² ) is observed, the surface roughness Ra is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less. For these reasons, for example, when an LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface of the present substrate, problems such as the above-described change in composition, uneven light emission of the LED element, and lowering of luminance due to the change do not occur. Furthermore, since the height of the unevenness is 50 nm or less, for example, formation defects (such as etching residue at the step portion) due to the unevenness are suppressed during electrode formation after the LED light emitting layer is formed on the epitaxial growth surface. The production yield of devices such as LEDs manufactured using this substrate is improved.

なお、本開示では、エピタキシャル成長面を一方の面のみに形成する。そして、他方の面（裏面）には、後述するように、梨地面を形成する。   In the present disclosure, the epitaxial growth surface is formed on only one surface. Then, a pear ground is formed on the other surface (back surface) as described later.

ここで、上記エピタキシャル成長面は単一の（０００１）面（劈開面）で構成されてもよい。ただし、エピタキシャル成長面に欠陥や異物などの偶発的な結晶成長の種となる部分が存在すると、エピタキシャル成長面に例えばＭＯＣＶＤ法でＧａＮの気相成長を行う際に、偶発的な結晶成長の種にＧａ原子が集まり、局所的な不均一成長が発生することがある。これを防止するため、エピタキシャル成長面は互いに段差によって分離して規則的に分布する複数の劈開面を有していてもよい。ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板上に例えばＭＯＣＶＤ法でＧａＮの気相成長を行う際、Ｇａ原料はメチル基と一部結合した状態でエピタキシャル成長面の劈開面である（０００１）面を移動（マイグレーション）する。そして、安定な位置があればその位置に止まってメチル基との結合を切り、Ｎと結合してエピタキシャル成長していく。そのためエピタキシャル成長面に複数の劈開面を形成し、互いに隣りあう劈開面の段差部分を上記安定な位置として活用することで、エピタキシャル成長の安定化を行える。また複数の劈開面を規則的に作ることにより、エピタキシャル成長面ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長を行う際、一様にきれいな成長を行えるという利点がある。 Here, the epitaxial growth surface may be constituted by a single (0001) plane (cleavage plane). However, if there is a part of the epitaxial growth surface that becomes a seed of accidental crystal growth such as a defect or a foreign substance, when performing vapor phase growth of GaN on the epitaxial growth surface, for example, by MOCVD, the seed of the accidental crystal growth is Ga. Atoms may collect and local non-uniform growth may occur. In order to prevent this, the epitaxial growth surface may have a plurality of cleaved surfaces that are regularly separated from each other by steps. When performing vapor phase growth of GaN on the ScAlMgO ₄ substrate, for example, by MOCVD, the Ga raw material moves (migrate) on the (0001) plane which is the cleavage plane of the epitaxial growth plane in a state of being partially bonded to the methyl group. Then, if there is a stable position, it stops at that position, breaks the bond with the methyl group, bonds with N, and grows epitaxially. Therefore, the epitaxial growth can be stabilized by forming a plurality of cleavage planes on the epitaxial growth surface and utilizing the step portions of the cleavage surfaces adjacent to each other as the stable position. In addition, by regularly forming a plurality of cleavage planes, there is an advantage that uniform growth can be achieved when epitaxial growth is performed by the epitaxial growth surface MOCVD method.

図１２に複数の劈開面０６０を有するエピタキシャル成長面００２を具備するＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１の図を示す。図１２ＡはＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の平面図であり、図１２ＢはＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の側面図である。図１２Ａに示されるように、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板において、劈開面０６０は長尺状の形状をしており、複数の劈開面０６０が平行に規則正しく形成することが好ましい。劈開面０６０のＸ方向の幅が劈開面幅０６１、隣接する劈開面間の段差高さが劈開面間高さ０６２である。 FIG. 12 shows a view of the ScAlMgO ₄ substrate 001 having an epitaxial growth surface 002 having a plurality of cleavage planes 060. FIG. 12A is a plan view of the ScAlMgO ₄ substrate, and FIG. 12B is a side view of the ScAlMgO ₄ substrate. As shown in FIG. 12A, in the ScAlMgO ₄ substrate, it is preferable that the cleavage plane 060 has an elongated shape, and the plurality of cleavage planes 060 are regularly formed in parallel. The width in the X direction of the cleavage plane 060 is the cleavage plane width 061, and the height of the step between adjacent cleavage planes is the height between cleavage planes 062.

ここで、劈開面幅０６１は、ＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長させる際にＧａ原料が安定な位置である劈開面の段差部までマイグレーションできるように設定することが好ましい。具体的には、ＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮ結晶エピタキシャル成長を行う場合、劈開面幅を１．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲とすると、エピタキシャル成長面全面に一様なエピタキシャル膜を形成することができる。なぜならば、劈開面幅が１．５ｎｍ未満であるとエピタキシャル成長させる際のＧａ原料の安定な位置が原料分子サイズに非常に近接する。そのため、一様なエピタキシャル膜が得られるステップフロー成長（各段差部から横方向にエピタキシャル成長が進展する、一様なエピタキシャル膜が得られる成長モード）が実現できないことがある。また、劈開面幅が５００ｎｍ以上であると、段差と段差の間隔がＭＯＣＶＤ法でのＧａ原料のＧａＮ表面でのマイグレーション距離（Ｇａ原料分子がエピタキシャル成長面の表面に付着してから、Ｎ原料であるＮＨ_３分子と反応してＧａＮとなるまでの間に、エピタキシャル成長面の表面上でＧａ原料分子が移動する距離）よりはるかに大きくなるため、同様にステップフロー成長が実現できないためである。さらに、劈開面幅を５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲とすると、エピタキシャル成長面全面一様に、結晶方位バラツキが小さく、不純物濃度が一様な良好なエピタキシャル膜を形成することができる。なぜならば、劈開面幅を５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲とした場合、ＭＯＣＶＤ法でのＧａ原料のＧａＮ表面でのマイグレーション距離と合致しているため、表面に付着したＧａ原料分子の大部分が劈開面の段差部までマイグレーションする。そして、ステップフロー成長がＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のエピタキシャル成長面全面で良好に進行し、下地の結晶方位を維持して一様なエピタキシャル膜が成長するためである。 Here, it is preferable to set the cleavage plane width 061 so that the Ga source can be migrated to the stepped portion of the cleavage plane where the Ga material is stable when epitaxial growth is performed using the MOCVD method. Specifically, when performing GaN crystal epitaxial growth using the MOCVD method, a uniform epitaxial film can be formed on the entire epitaxial growth surface when the cleavage plane width is in the range of 1.5 nm to 500 nm. This is because when the cleavage plane width is less than 1.5 nm, the stable position of the Ga raw material when epitaxially growing is very close to the raw material molecule size. Therefore, step flow growth in which a uniform epitaxial film is obtained (a growth mode in which a uniform epitaxial film is obtained in which epitaxial growth progresses laterally from each stepped portion) may not be realized. Further, if the cleavage plane width is 500 nm or more, the gap between the steps is the migration distance on the GaN surface of the Ga source material by MOCVD (the N source material after the Ga source molecules adhere to the surface of the epitaxial growth surface). This is because the distance from the surface of the epitaxial growth surface to the Ga source molecule moves far before the reaction with NH ₃ molecules to become GaN, which makes it impossible to realize step flow growth. Furthermore, when the cleavage plane width is in the range of 5 nm or more and 150 nm or less, a good epitaxial film with uniform crystal concentration variation and uniform impurity concentration can be formed uniformly on the entire epitaxial growth surface. This is because when the cleavage plane width is in the range of 5 nm to 150 nm, the migration distance on the GaN surface of the Ga raw material in the MOCVD method matches the GaN surface, so that most of the Ga raw material molecules attached to the surface are the cleavage plane. Migrate to the step part. This is because step flow growth proceeds well over the entire epitaxial growth surface of the ScAlMgO ₄ substrate, and a uniform epitaxial film is grown while maintaining the underlying crystal orientation.

ここで、劈開面幅０６１が１．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下となるように加工する方法を説明する。複数の劈開面からなる表面を加工する場合の加工状態の図を図１３に示す。図１３はエピタキシャル成長面００２のＸ方向断面図であり、砥粒０７０へ加工時にかかる力の向きは、砥粒０７０がＸ方向に動く力とＺ方向に動く力の合成ベクトルからなる合力となる。この場合、砥粒移動方向と劈開面に角度が出来る。エピタキシャル成長面００２全面で見た場合、砥粒０７０にかかる力のベクトルに対して、ある方向では加工しやすく、ある方向では加工しにくいというように傾斜角の大きさによって加工状態が異なる。そのため、各劈開面０６０に凹凸を作らないためには、劈開方向と砥粒にかかる力のベクトル方向の開き角θが大きい状態を勘案して加圧力を設定する必要がある。そのため、劈開面を複数に分離しない場合と比べてより低圧の状態で最終加工する必要があり、上記の微少凹凸形成工程において最終的な加圧力の範囲は２０Ｐａ以上３０００Ｐａ以下の範囲とする。   Here, a method of processing so that the cleavage plane width 061 is 1.5 nm or more and 500 nm or less will be described. FIG. 13 shows a processing state when processing a surface composed of a plurality of cleavage planes. FIG. 13 is a cross-sectional view of the epitaxial growth surface 002 in the X direction. The direction of the force applied to the abrasive grain 070 during processing is a resultant force composed of a combined vector of the force that moves the abrasive grain 070 in the X direction and the force that moves in the Z direction. In this case, an angle can be formed between the abrasive grain moving direction and the cleavage plane. When viewed on the entire epitaxial growth surface 002, the processing state varies depending on the size of the inclination angle such that the vector of force applied to the abrasive grain 070 is easy to process in a certain direction and difficult to process in a certain direction. Therefore, in order not to make unevenness on each cleavage plane 060, it is necessary to set the applied pressure in consideration of the state where the opening angle θ in the cleavage direction and the vector direction of the force applied to the abrasive grains is large. Therefore, it is necessary to perform final processing at a lower pressure than in the case where the cleavage plane is not separated into a plurality, and the final pressure range in the fine unevenness forming step is set to a range of 20 Pa to 3000 Pa.

すなわち、前記複数の劈開面は、前述の微少凹凸形成工程において、コロイダルシリカを主成分とするスラリーと不織布からなる研磨パッドを用い、前記研磨パッドの回転数１０ｍｉｎ^―１以上１０００ｍｉｎ^―１以下、スラリー供給量０．０２ｍｌ／分以上２ｍｌ／分以下、加圧力２０Ｐａ以上２００００Ｐａ以下、の条件で形成できる。より詳細には、前記複数の劈開面は、微少凹凸形成工程における加圧力を、１００００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下、５０００Ｐａ以上１００００Ｐａ未満、２０Ｐａ以上３０００Ｐａ以下、の順に加工が進むにつれ弱めることで形成できる。 That is, the plurality of cleavage surfaces, the fine irregularities forming step described above, using a polishing pad made from the slurry and the nonwoven fabric composed mainly of colloidal silica, the rotational speed 10min ^-1 or more of the polishing pad 1000min ^-1 or less, the slurry It can be formed under the conditions of a supply amount of 0.02 ml / min to 2 ml / min and a pressure of 20 Pa to 20000 Pa. More specifically, the plurality of cleavage planes can be formed by weakening the pressurizing force in the minute unevenness forming step as the processing proceeds in the order of 10,000 Pa to 20000 Pa, 5000 Pa to less than 10,000 Pa, and 20 Pa to 3000 Pa.

図１４に、上記の微少凹凸形成工程において、最後の加圧力を２００Ｐａに下げ、１０分間研磨加工を行った結果を示す。最後の加圧条件以外は、図１１に示されるＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を得たときの条件と同じである。図１４は１００μｍ^２の範囲について、ＡＦＭによって測定した表面形状測定結果である。図１４に示されるように、エピタキシャル成長面００２は長尺状の複数の劈開面で形成されていることがわかる。 FIG. 14 shows the result of performing the polishing process for 10 minutes with the final pressure being reduced to 200 Pa in the fine unevenness forming step. Except for the final pressing condition, the conditions are the same as those for obtaining the ScAlMgO ₄ substrate shown in FIG. FIG. 14 shows the surface shape measurement result measured by AFM in the range of 100 μm ² . As shown in FIG. 14, it can be seen that the epitaxial growth surface 002 is formed of a plurality of elongated cleavage surfaces.

ここで劈開面幅０６１を１．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とする際の、微少凹凸形成工程における最終加圧力は２０Ｐａ以上３０００Ｐａ以下の範囲としたが、劈開面幅０６１を５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とする場合は砥粒にかかる加圧力の合成ベクトルと劈開方向との開き角θの範囲が小さくなることから、最終加圧力を１００Ｐａ以上２８００Ｐａ以下の範囲に設定するとよい。つまり、劈開面幅０６１を５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とする場合には、複数の劈開面は、加圧力を、１００００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下、５０００Ｐａ以上１００００Ｐａ未満、１００Ｐａ以上２８００Ｐａ以下、の順に加工が進むにつれ弱めることで、上記劈開面を形成出来る。   Here, when the cleavage plane width 061 is set to 1.5 nm or more and 500 nm or less, the final applied pressure in the minute unevenness forming step is set in a range of 20 Pa or more and 3000 Pa or less. However, when the cleavage plane width 061 is 5 nm or more and 150 nm or less. Since the range of the opening angle θ between the combined vector of the pressing force applied to the abrasive grains and the cleavage direction becomes small, the final pressing force may be set to a range of 100 Pa to 2800 Pa. In other words, when the cleavage plane width 061 is 5 nm or more and 150 nm or less, the plurality of cleavage planes weaken as the processing proceeds in the order of 10,000 Pa or more and 20000 Pa or less, 5000 Pa or more and less than 10,000 Pa, 100 Pa or more and 2800 Pa or less. Thus, the cleavage plane can be formed.

ここで、劈開面間高さ０６２について説明する。図１５に２つの隣接する劈開面のＸ方向断面拡大図を示す。図１５においてＭｇＡｌＯ_２原子層０８１およびＳｃＯ_２原子層０８２からなるＳｃＡｌＭｇＯ_４基板は、ＳｃＯ_２原子層０８２が１層であるのに対してＭｇＡｌＯ_２層０８１が２層重なっており、ＭｇＡｌＯ_２層０８１の層の間が劈開面となる。そのため、最表面はＭｇＡｌＯ_２層０８１の１層で形成される。劈開面間高さ０６２はＳｃＡｌＭｇＯ_４原子配列から考えられる劈開部の特徴より、ＭｇＡｌＯ_２原子層０８１が２層分とＳｃＯ_２原子層０８２が１層分の厚みが最小単位である。つまり、これが図１２の劈開面間高さ０６２の最小単位となり、具体的には、約０．８ｎｍである。 Here, the height between cleavage surfaces 062 will be described. FIG. 15 shows an enlarged cross-sectional view in the X direction of two adjacent cleavage planes. ScAlMgO ₄ substrate made MgAlO ₂ atomic layers 081 and ScO ₂ atomic layer 082 in FIG. 15 overlaps MgAlO ₂ layer 081 is two layers whereas ScO ₂ atomic layer 082 is one layer, MgAlO ₂ layer 081 Between the layers is a cleavage plane. Therefore, the outermost surface is formed of one layer of the MgAlO ₂ layer 081. The height between cleavage planes 062 is the smallest unit of thickness for two layers of MgAlO ₂ atomic layers 081 and one layer of ScO ₂ atomic layers 082 based on the characteristics of the cleavage portion considered from the ScAlMgO ₄ atomic arrangement. That is, this is the minimum unit of the height between cleavage planes 062 in FIG. 12, specifically about 0.8 nm.

これに加え、ＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮ結晶エピタキシャル成長を行う場合、段差部の壁面からのエピタキシャル成長を抑制するため、劈開面間高さは、一定の高さ以下であることが望ましい。段差部の壁面が劈開面とは結晶方位が異なる。そのため、壁面にエピタキシャル成長した結晶は、劈開面にエピタキシャル成長した結晶に対して、その不純物濃度が異なったり、当該結晶が多結晶発生の起因となってエピタキシャル成長の歩留りが低減したりする、という問題を引き起こしやすい。具体的には、劈開面間高さを前記最小単位の１倍から１０倍の範囲とすると、多結晶発生が抑制され、エピタキシャル成長の歩留りが向上する。すなわち、劈開面間高さ０６２は、０．８ｎｍ以上８ｎｍ以下とすることが好ましい。劈開面間高さ０６２を０．８ｎｍ以上８ｎｍ以下に形成するためには、最終加圧力で加工した結果のエピタキシャル成長面に対して１００μｍ^２の範囲をＡＦＭで測定し、表面粗さＲａが０．０８ｎｍ以上１．５ｎｍ以下になるように加工する。 In addition, when performing GaN crystal epitaxial growth using the MOCVD method, it is desirable that the height between the cleavage planes is not more than a certain height in order to suppress epitaxial growth from the wall surface of the stepped portion. The wall surface of the step portion has a crystal orientation different from that of the cleavage plane. For this reason, the crystal epitaxially grown on the wall surface has a problem that the impurity concentration is different from that of the crystal epitaxially grown on the cleavage plane, or the yield of epitaxial growth is reduced due to the occurrence of polycrystals. Cheap. Specifically, when the height between the cleavage planes is in the range of 1 to 10 times the minimum unit, the generation of polycrystal is suppressed and the yield of epitaxial growth is improved. That is, the cleavage plane height 062 is preferably 0.8 nm or more and 8 nm or less. In order to form the cleavage plane height 062 between 0.8 nm and 8 nm, the range of 100 μm ² is measured by AFM with respect to the epitaxial growth surface obtained as a result of processing with the final pressure, and the surface roughness Ra is 0. Processing is performed so that the thickness is from 08 nm to 1.5 nm.

さらに、劈開面間高さを前記最小単位の１倍から４倍の範囲とすると、多結晶抑制に加えて、エピタキシャル成長面全面で不純物濃度が一様な良好なエピタキシャル膜が得られる。すなわち、劈開面間高さ０６２は、０．８ｎｍ以上かつ３．２ｎｍ以下とすることが、より好ましい。劈開面間高さ０６２を０．８ｎｍ以上かつ３．２ｎｍ以下に形成するためには、最終加圧力で加工した結果のエピタキシャル成長面に対して１００μｍ^２の範囲をＡＦＭで測定し、表面粗さＲａが０．０８ｎｍ以上１．０ｎｍ以下になるように加工する。 Furthermore, when the height between the cleavage planes is in the range of 1 to 4 times the minimum unit, a good epitaxial film having a uniform impurity concentration over the entire epitaxial growth surface can be obtained in addition to the polycrystal suppression. That is, the cleavage plane height 062 is more preferably 0.8 nm or more and 3.2 nm or less. In order to form the cleavage plane height 062 of 0.8 nm or more and 3.2 nm or less, the range of 100 μm ² is measured by AFM with respect to the epitaxial growth surface processed by the final pressure, and the surface roughness Ra To be 0.08 nm or more and 1.0 nm or less.

ここで、本開示の製造方法におけるエピタキシャル成長面の形成方法について、詳細を総括する。エピタキシャル成長面は、粗凹凸形成工程および微少凹凸形成工程で形成する。そして、粗凹凸形成工程では、前記５００ｎｍ以上の凹凸を、♯３００以上かつ♯２０００以下のダイヤモンド砥粒の付着した砥石を用いて、次の加工条件で形成する。砥石回転数は５００ｍｉｎ^―１以上５００００ｍｉｎ^―１以下、ＳｃＡｌＭｇＯ_４板状体回転数は１０ｍｉｎ^―１以上３００ｍｉｎ^―１以下、加工速度は０．０１μｍ／秒以上１μｍ／秒以下、加工除去量は１μｍ以上３００μｍ以下とする。一方、微少凹凸形成工程では、前記凹凸の除去（５００ｎｍ未満の凹凸の形成）を、コロイダルシリカを主成分とするスラリーと不織布からなる研磨パッドを用い、次の加工条件で形成する。研磨パッドの回転数は１０ｍｉｎ^―１以上１０００ｍｉｎ^―１以下、スラリー供給量は０．０２ｍｌ／分以上２ｍｌ／分以下、加圧力は１０００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下とする。更に、加圧力を、１００００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下、５０００Ｐａ以上１００００Ｐａ未満、１０００Ｐａ以上５０００Ｐａ未満、の順に弱めることで、前記５００ｎｍ未満の凹凸をより正確に形成できる。また、エピタキシャル成長面に複数の劈開面を形成する場合には、微少凹凸形成工程の最終の加圧力を２０Ｐａ以上３０００Ｐａ以下とする。 Here, the details of the method of forming an epitaxial growth surface in the manufacturing method of the present disclosure will be summarized. The epitaxial growth surface is formed by a rough unevenness forming step and a fine unevenness forming step. Then, in the rough unevenness forming step, the unevenness of 500 nm or more is formed under the following processing conditions using a grindstone to which diamond abrasive grains of # 300 or more and # 2000 or less are attached. Grindstone rotation speed 500 min ^-1 or more 50000Min ^-1 or less, ScAlMgO ₄ plate member rotational speed 10min ^-1 or 300 min ^-1 or less, the processing speed of 0.01 [mu] m / sec or more 1 [mu] m / sec, machining removal amount is more than 1 [mu] m 300 μm or less. On the other hand, in the fine unevenness forming step, the removal of the unevenness (formation of unevenness of less than 500 nm) is performed under the following processing conditions using a polishing pad made of a slurry mainly composed of colloidal silica and a nonwoven fabric. Rotational speed of the polishing pad 10min ^-1 or more 1000min ^-1 or less, the slurry feed rate 0.02 ml / min to 2 ml / min or less, pressure is not more than 20000Pa than 1000 Pa. Furthermore, the unevenness | corrugation below 500 nm can be formed more correctly by weakening an applied pressure in the order of 10,000 Pa or more and 20000 Pa or less, 5000 Pa or more and less than 10,000 Pa, and 1000 Pa or more and less than 5000 Pa. In addition, when a plurality of cleavage planes are formed on the epitaxial growth surface, the final applied pressure in the fine unevenness forming step is set to 20 Pa or more and 3000 Pa or less.

一方、本開示では、エピタキシャル成長面の反対側の面（裏面）の形成（梨地面形成工程）に際し、ＳｃＡｌＭｇＯ_４材料の特徴を鑑みて、以下に詳述する加工方法を採用する。 On the other hand, in the present disclosure, in forming the surface (back surface) opposite to the epitaxial growth surface (finished surface forming step), a processing method described in detail below is adopted in view of the characteristics of the ScAlMgO ₄ material.

本開示のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板では、図１６に示されるように、エピタキシャル成長面００２の裏面を梨地面０９０とする。図１６は梨地面０９０を有するＳｃＡｌＭｇＯ_４００１基板を示す。また、図１７に梨地面０９０の拡大図を示す。ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面に梨地面０９０があることによって、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１の表裏の識別が可能となる。また、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１を搬送する際に、梨地面０９０が滑り止めとして働き、搬送時にＳｃＡｌＭｇＯ_４基板００１が滑ってぶつかることにより生じる傷や欠けを抑制することが出来る。梨地面０９０は、エピタキシャル成長面００２よりも表面粗さＲａが粗い面であり、例えば、エピタキシャル成長面００２に、複数の劈開面０６０が形成される場合でも、梨地面０９０が最も大きい表面粗さを有する。具体的には、単一の劈開面からなるエピタキシャル成長面００２の表面粗さＲａは好ましくは、０．０８ｎｍ以上０．５ｎｍ以下であり、複数の劈開面を有する場合は好ましくは０．０８ｎｍ以上１．５ｎｍ以下であるが、梨地面０９０の表面粗さは好ましくは、５００ｎｍ以上８０００ｎｍ以下である。なお、これらの表面粗さは１００μｍ^２の領域内での測定値である。本開示のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板では、エピタキシャル成長面００２の裏面全体に、略均一な凹凸がムラなく形成されていることが好ましい。「略均一な凹凸がムラなく形成されている」面には、具体的には、連続して凹凸の高さが５００ｎｍ以下である領域の面積が１ｍｍ^２以下となるように、凹凸が形成されていることが好ましい。凹凸が局所的に形成されていると、エピタキシャル成長面側を加工する際に、裏面側の平坦な領域から光が反射し、露光に影響を及ぼすこと等がある。 In the ScAlMgO ₄ substrate of the present disclosure, as shown in FIG. 16, the back surface of the epitaxial growth surface 002 is a satin surface 090. FIG. 16 shows a ScAlMgO ₄ 001 substrate with pear ground 090. FIG. 17 shows an enlarged view of the pear ground 090. By the rear surface of ScAlMgO ₄ substrate is satin finished surface 090, it is possible to identify the front and back of ScAlMgO ₄ substrate 001. Further, when the ScAlMgO ₄ substrate 001 is transported, the matte ground 090 functions as a slip stopper, and it is possible to suppress scratches and chips caused by the ScAlMgO ₄ substrate 001 slipping and colliding during transport. The pear ground 090 is a surface having a surface roughness Ra that is rougher than that of the epitaxial growth surface 002. For example, even when a plurality of cleaved surfaces 060 are formed on the epitaxial growth surface 002, the pear ground 090 has the largest surface roughness. . Specifically, the surface roughness Ra of the epitaxial growth surface 002 composed of a single cleaved surface is preferably 0.08 nm or more and 0.5 nm or less, and when having a plurality of cleaved surfaces, preferably 0.08 nm or more and 1 The surface roughness of the pear ground 090 is preferably 500 nm or more and 8000 nm or less. These surface roughnesses are measured values in a region of 100 μm ² . In the ScAlMgO ₄ substrate of the present disclosure, it is preferable that substantially uniform unevenness is uniformly formed on the entire back surface of the epitaxial growth surface 002. Specifically, the unevenness is formed on the surface on which the “substantially uniform unevenness is uniformly formed” so that the area of the region where the unevenness is continuously 500 nm or less is 1 mm ² or less. It is preferable. If the unevenness is locally formed, when the epitaxial growth surface side is processed, light is reflected from a flat region on the back surface side, which may affect exposure.

本開示では、エピタキシャル成長面００１の凹凸形状の高さが５００ｎｍ以下であるのに対して、梨地面０９０は凹凸形状の高さは５００ｎｍ以上であることが好ましい。凹凸高さは、前述のレーザー反射式測長機で測定される値である。ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板のエピタキシャル成長面の裏面が、高さ５００ｎｍ以上の凹凸を有する梨地形状でない場合、本基板を用いてデバイスを製造する工程において、前述のように、裏面からの反射光による露光に影響があったり、ハンドリング時に表裏の判別が困難で間違える可能性があったり、製造装置のステージなど平坦面に基板を設置した際にスリップしやすいためである。一方で、凹凸形状の高さは５００μｍ以下であることが好ましい。これ以上の凹凸が存在すると、そこを起点とする応力集中等が生じやすくなるからである。なお、梨地面０９０において略均一な高さの凹凸を有するとは、具体的には、０．５μｍ以上５００μｍ以下の凹凸形状を有することを意味する。 In the present disclosure, the height of the concavo-convex shape of the epitaxial growth surface 001 is preferably 500 nm or less, whereas the height of the concavo-convex shape of the pear ground 090 is preferably 500 nm or more. The uneven height is a value measured by the above-described laser reflection type length measuring machine. When the back surface of the epitaxial growth surface of the ScAlMgO ₄ substrate is not a satin shape having irregularities with a height of 500 nm or more, in the process of manufacturing a device using this substrate, as described above, exposure to reflected light from the back surface is affected. This is because it is difficult to discriminate between the front and back during handling, and there is a possibility of mistakes, or when a substrate is placed on a flat surface such as a stage of a manufacturing apparatus, slipping easily occurs. On the other hand, the height of the concavo-convex shape is preferably 500 μm or less. This is because if there are more irregularities than this, stress concentration or the like starting from that will easily occur. In addition, having the unevenness | corrugation of substantially uniform height in pear ground 090 specifically means having an uneven | corrugated shape of 0.5 micrometer or more and 500 micrometers or less.

略均一な高さの凹凸を有する梨地面は、砥粒サイズの大きいダイヤモンド固定砥粒を用いた研削加工で形成できる。砥粒サイズとしては♯３００以上♯２０００以下のダイヤモンド砥粒を使用する。より好ましくは＃６００のダイヤモンド砥粒を用いる。梨地面０９０は、♯３００以上♯２０００以下のダイヤモンド砥粒の付着した砥石を用いて、砥石回転数５００ｍｉｎ^―１以上５００００ｍｉｎ^―１以下、ＳｃＡｌＭｇＯ_４板状体回転数１０ｍｉｎ^―１以上３００ｍｉｎ^―１以下、加工速度０．０１μｍ／秒以上１μｍ／秒以下、加工除去量１μｍ以上３００μｍ以下、の加工条件で形成される。♯６００のダイヤモンド砥粒により、複数の凹凸の高さの差をより小さく出来る。このときの加工条件は、砥石回転数１８００ｍｉｎ^―１、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板回転数１００ｍｉｎ^―１、加工速度０．３μｍ／秒、加工除去量２０μｍとすることが好ましい。 A textured surface having unevenness with a substantially uniform height can be formed by grinding using diamond fixed abrasive grains having a large abrasive grain size. As the abrasive grain size, diamond abrasive grains of # 300 or more and # 2000 or less are used. More preferably, # 600 diamond abrasive grains are used. Satin finished surface 090, using the attached grindstone ♯300 more ♯2000 following diamond abrasive grains, grinding wheel rotational speed 500 min ^-1 or more 50000Min ^-1 or less, ScAlMgO ₄ plate member rotation speed 10min ^-1 or 300 min ^-1 or less The processing speed is 0.01 μm / second or more and 1 μm / second or less, and the processing removal amount is 1 μm or more and 300 μm or less. With # 600 diamond abrasive grains, the difference in height between the plurality of irregularities can be made smaller. The processing conditions at this time are preferably a grinding wheel rotational speed of 1800 min ⁻¹ , a ScAlMgO ₄ substrate rotational speed of 100 min ⁻¹ , a processing speed of 0.3 μm / second, and a processing removal amount of 20 μm.

また加工による加工変質層の影響を取り除くために、加工変質層を形成する研削加工やブラスト加工を実施しても良い。   Further, in order to remove the influence of the work-affected layer due to processing, grinding or blasting for forming the work-affected layer may be performed.

なお、本開示のＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面（梨地面）上に一層または複数層からなる保護層を有していてもよい。前述のように、ＳｃＡｌＭｇＯ_４は、劈開性が高い。そのため、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を搬送する際やエピタキシャル成長面側を加工する際に、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面側、すなわち梨地面側に荷重がかかると、その一部が割れたり、剥がれたりすることがある。これに対し、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面側に保護層が形成されていると、このような割れや剥がれが抑制される。なお、本開示では、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の裏面が梨地面であるため、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板と保護層との密着性が良好であり、保護層が剥離し難いとの利点もある。 It may also have a protective layer on the back surface of ScAlMgO ₄ substrate of the present disclosure (mat surface) composed of one or more layers. As described above, ScAlMgO ₄ has a high cleavage property. Therefore, when a ScAlMgO ₄ substrate is transported or an epitaxial growth surface side is processed, if a load is applied to the back surface side of the ScAlMgO ₄ substrate, that is, the satin surface side, a part of the ScAlMgO ₄ substrate may be cracked or peeled off. On the other hand, when a protective layer is formed on the back side of the ScAlMgO ₄ substrate, such cracks and peeling are suppressed. In the present disclosure, since the back surface of ScAlMgO ₄ substrate is satin surface, has good adhesion to the ScAlMgO ₄ substrate and the protective layer, the protective layer is also advantageous in that hardly peeled.

梨地面上に形成される保護層としては、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、カーボン、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、又はＧａＮ等からなる層とすることができる。このような保護層は、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ（物理的蒸着）法や、プラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法等のＣＶＤ（化学的気相成長）法等により形成することができる。 The protective layer formed on the satin surface can be a layer made of SiO ₂ , AlN, carbon, SiN, Al ₂ O ₃ , GaN, or the like. Such a protective layer is formed by a PVD (physical vapor deposition) method such as a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, or an ion plating method, or a CVD (chemical vapor deposition) method such as a plasma CVD method or a photo CVD method. can do.

また、保護層の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。保護層の厚さを上記範囲とすることで、梨地面を十分に保護することができる。保護層の厚さは、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板の厚さより薄くするのがよい。保護層の厚さは、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下である。更に、保護層が複数層からなる場合、前記梨地面に近いほど厚さが厚くなるように構成してもよい。梨地面に近づくにつれて、厚さが厚くなるよう、厚さを徐々に変化させた多層膜とすることで密着性と堅牢性との両立を実現できる。 The thickness of the protective layer can be 0.1 μm or more and 5 μm or less. By setting the thickness of the protective layer within the above range, the satin surface can be sufficiently protected. The thickness of the protective layer is preferably thinner than the thickness of the ScAlMgO ₄ substrate. The thickness of the protective layer is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less. Furthermore, when a protective layer consists of multiple layers, you may comprise so that thickness may become thick, so that the said finish surface is near. It is possible to achieve both cohesion and robustness by using a multilayer film in which the thickness is gradually changed so that the thickness increases as it approaches the pear ground.

ここで、上述のエピタキシャル成長面とは、基板となる結晶の上に別の結晶をエピタキシャル成長させる面であり、例えば、基板の外周から５ｍｍ以上内側の領域とすることができる。エピタキシャル成長とは、下地の基板の結晶面にそろえて新たに結晶を配列させる結晶の成長様式である。このエピタキシャル成長面には、ＭＯＣＶＤ法やＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相成長法や、フラックス法等の液相成長法でIII族窒素化合物などの化合物半導体の結晶を成長させることができる。   Here, the above-mentioned epitaxial growth surface is a surface on which another crystal is epitaxially grown on the crystal to be the substrate, and can be, for example, a region 5 mm or more inside from the outer periphery of the substrate. Epitaxial growth is a crystal growth mode in which crystals are newly aligned with the crystal plane of the underlying substrate. On this epitaxial growth surface, a group III nitrogen compound is formed by vapor phase growth method such as MOCVD method, MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) method, HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method, or liquid phase growth method such as flux method. The compound semiconductor crystal can be grown.

なお、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板にエピタキシャル成長させる方法として、ＧａＮのＭＯＣＶＤ成長を説明したが、ＧａＮにＡｌやＩｎを添加したＡｌＧａＩｎＮ系結晶成長でも同様の効果がある。 Although GaN MOCVD growth has been described as a method for epitaxial growth on a ScAlMgO ₄ substrate, AlGaInN-based crystal growth in which Al or In is added to GaN has the same effect.

また、成長方法もＭＯＣＶＤに限らず、他のＨＶＰＥ成長や、ＭＯＣＶＤ成長後にＨＶＰＥ成長を行うなど、成長手法の併用でも良い。成長温度も５００〜６００℃程度の低温でＡｌＧａＩｎＮ系バッファ層を成長させた後に、１０００℃以上の高温でＧａＮ結晶成長を行う態様にＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を適用してもよい。また、上記ＡｌＧａＩｎＮ系結晶層上に同ＡｌＧａＩｎＮ系のヘテロ接合などを作成し発光デバイス、パワーデバイス等を形成する態様に、ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板を適用してもよい。 Further, the growth method is not limited to MOCVD, and other growth methods such as other HVPE growth or HVPE growth after MOCVD growth may be used. The ScAlMgO ₄ substrate may be applied to a mode in which the GaN crystal growth is performed at a high temperature of 1000 ° C. or higher after the AlGaInN-based buffer layer is grown at a low temperature of about 500 to 600 ° C. Further, the ScAlMgO ₄ substrate may be applied to a mode in which a light emitting device, a power device, and the like are formed by forming the AlGaInN-based heterojunction on the AlGaInN-based crystal layer.

（その他の実施の形態）
なお、上述の実施形態では、一般式ＲＡＭＯ_４で表される単結晶体からなる基板のうち、ＳｃＡｌＭｇＯ_４の単結晶体から得られる基板について説明したが、本開示は、これに限定されない。 (Other embodiments)
In the above-described embodiment, the substrate obtained from the single crystal of ScAlMgO ₄ is described among the substrates formed of the single crystal represented by the general formula RAMO _4. However, the present disclosure is not limited to this.

なお、本開示の基板は、一般式ＲＡＭＯ_４で表されるほぼ単一結晶材料から構成される。上記一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素（原子番号６７−７１）から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（III）、Ｇａ、およびＡｌから選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（II），Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄから選択される一つまたは複数の二価の元素を表す。なお、ほぼ単一結晶材料とは、エピタキシャル成長面を構成するＲＡＭＯ_４が９０ａｔ％以上含まれ、かつ、任意の結晶軸に注目したとき、エピタキシャル成長面のどの部分においてもその向きが同一であるような結晶質固体をいう。ただし、局所的に結晶軸の向きが変わっているものや、局所的な格子欠陥が含まれるものも、単結晶として扱う。なお、Ｏは酸素である。ただし、上記の通り、ＲはＳｃ、ＡはＡｌ、ＭはＭｇとするのが望ましい。 Note that the substrate of the present disclosure is composed of a substantially single crystal material represented by the general formula RAMO ₄ . In the above general formula, R represents one or more trivalent elements selected from Sc, In, Y, and a lanthanoid element (atomic number 67-71), and A represents Fe (III), Ga And one or more trivalent elements selected from Al, and M is one or more divalent elements selected from Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, Cd Represents. Note that the almost single crystal material includes 90 at% or more of RAMO ₄ constituting the epitaxial growth surface, and when attention is paid to an arbitrary crystal axis, the direction is the same in any part of the epitaxial growth surface. A crystalline solid. However, those in which the orientation of the crystal axis is locally changed and those containing local lattice defects are also treated as single crystals. O is oxygen. However, as described above, it is desirable that R is Sc, A is Al, and M is Mg.

基板上へＭＯＣＶＣ気相成長時でＬＥＤ発光層を成長されＬＥＤ素子を製造するにあたり、本開示に係る基板を利用することで、ＬＥＤ素子として発光ムラが発生し、輝度の低下を防ぐことが出来る。   When the LED light emitting layer is grown on the substrate and the LED light emitting layer is grown to manufacture the LED element, by using the substrate according to the present disclosure, the light emitting unevenness is generated as the LED element, and the luminance can be prevented from being lowered. .

００１ ＳｃＡｌＭｇＯ_４基板
００２ エピタキシャル成長面
００３ 段差部
０６０ 劈開面
０６１ 劈開面幅
０６２ 劈開面間高さ
０７０ 砥粒
０８１ ＭｇＡｌＯ_２原子層
０８２ ＳｃＯ_２原子層
０９０ 梨地面 001 ScAlMgO ₄ substrate 002 Epitaxial growth surface 003 Stepped portion 060 Cleaved surface 061 Cleaved surface width 062 Cleaved surface height 070 Abrasive grain 081 MgAlO ₂ atomic layer 082 ScO ₂ atomic layer 090 Pear ground

Claims (5)

一般式ＲＡＭＯ_４で表される単結晶体（一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（III）、Ｇａ、およびＡｌからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（II）、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＣｄからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す）からなるＲＡＭＯ_４基板であり、
少なくとも一方の面にエピタキシャル成長面を有し、
前記エピタキシャル成長面の１００μｍ^２の領域における表面粗さＲａが、０．０８ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である、
ＲＡＭＯ_４基板。 A single crystal represented by the general formula RAMO ₄ (in the general formula, R represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Sc, In, Y, and lanthanoid elements; Represents one or more trivalent elements selected from the group consisting of Fe, (III), Ga, and Al, and M represents Mg, Mn, Fe (II), Co, Cu, Zn, and Cd. A RAMO ₄ substrate comprising one or more divalent elements selected from the group consisting of:
Having an epitaxial growth surface on at least one surface;
The surface roughness Ra in the region of 100 μm ² of the epitaxial growth surface is 0.08 nm or more and 0.5 nm or less,
RAMO ₄ substrate. 前記エピタキシャル成長面には、凹凸が設けられ、当該凹凸の高さは５００ｎｍ未満である、
請求項１に記載のＲＡＭＯ_４基板。 The epitaxial growth surface is provided with irregularities, and the height of the irregularities is less than 500 nm.
The RAMO ₄ substrate according to claim 1. 前記凹凸の高さは５０ｎｍ以下である、
請求項２に記載のＲＡＭＯ_４基板。 The height of the unevenness is 50 nm or less,
The RAMO ₄ substrate according to claim 2. 前記エピタキシャル成長面と反対側の面に梨地面を有し、
前記梨地面は、前記エピタキシャル成長面よりも大きい表面粗さを有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲＡＭＯ_４基板。 It has a textured surface on the surface opposite to the epitaxial growth surface,
The pear ground has a surface roughness greater than the epitaxial growth surface,
The RAMO ₄ substrate according to any one of claims 1 to 3. 前記一般式におけるＲがＳｃであり、ＡがＡｌであり、ＭがＭｇである、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＡＭＯ_４基板。
R in the general formula is Sc, A is Al, and M is Mg.
The RAMO ₄ substrate according to any one of claims 1 to 4.