专利名称：氮化物半导体基板及氮化物半导体基板的加工方法
技术领域：
本发明涉及氮化物半导体基板及氮化物半导体基板的加工方法。
背景技术：
以往，作为氮化镓基板(GaN基板)已知有各种基板(参照文献1～3)。在文献2中记载有氮化镓晶片，该氮化镓晶片具有作为表示晶体取向的标记的定向平面(orientation flat)(OF)。这种定向平面通过在利用X射线衍射法确认晶体取向之后进行磨削加工而形成。
在文献4中记载有对由GaAs、GaP、InP等化合物半导体而非GaN构成的晶片，形成定向平面的方法。另外，在文献5中记载有检测在晶片上形成的定向平面的位置的方法。
文献1特开2003-183100号公报文献2特开2004-335645号公报文献3特开2000-12900号公报文献4特开平7-307316号公报文献5特开平2-291146号公报然而，氮化镓基板的定向平面的位置精度并不一定充分，希望进一步提高位置精度。
发明内容
本发明正是鉴于上述事情而作出的，目的在于提供一种能够高精度地确定表示晶体取向的标记的位置的氮化物半导体基板及氮化物半导体基板的加工方法。
为了解决上述的问题，本发明的氮化物半导体基板的加工方法包括准备圆盘状的氮化物半导体基板的工序，该圆盘状的氮化物半导体基板具备多个条纹(stripe)区域，该多个条纹区域具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；以所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向为基准，在所述氮化物半导体基板的缘的规定位置形成切口的工序。
在本发明的氮化物半导体基板的加工方法中，采用具备多个条纹区域的氮化物半导体基板。形成该多个条纹区域时，可使条纹区域延伸的方向和期望的晶体取向高精度地一致。因此，通过以条纹区域延伸的方向为基准，可不采用X射线衍射法，高精度地确定作为表示晶体取向的标记的切口的位置。
另外，优选所述切口是定向平面。该情况下，可高精度地确定定向平面的位置。
另外，优选采用切片锯(dicing saw)形成所述定向平面。由此，可简单地形成定向平面。
另外，优选所述切口是槽口(notch)。该情况下，在形成切口时可减少切下的部分。
另外，优选形成所述切口的工序包括通过显微镜观察所述氮化物半导体基板，由此确定沿着所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向经过所述氮化物半导体基板的中心的直线的工序；以所述直线为基准，并以所述氮化物半导体基板的中心为轴，使所述氮化物半导体基板旋转规定角的工序。该情况下，可更加高精度地确定切口的位置。
另外，优选在确定所述直线的工序中，向所述氮化物半导体基板照射紫外线。由此，由于更加清晰地区别低缺陷区域和缺陷集中区域，因此可容易且高精度地确定直线。
本发明的氮化物半导体基板是具有圆弧状的缘的氮化物半导体基板，其具备多个条纹区域，其具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；定向平面，其设在该氮化物半导体基板的缘上，且与所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向实际上呈直角延伸。
在本发明的氮化物半导体基板中，可使条纹区域延伸的方向和期望的晶体取向高精度地一致。定向平面与条纹区域延伸的方向实际上呈直角延伸。因此，在该氮化物半导体基板中，可高精度地确定定向平面的位置。
另外，优选所述定向平面设在解理面上。该情况下，可高精度地形成定向平面。
本发明的氮化物半导体基板是具有圆弧状的缘的氮化物半导体基板，其具备多个条纹区域，其具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；槽口，其设在该氮化物半导体基板的缘上，所述槽口位于沿着所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向经过该氮化物半导体基板的中心的直线上。
在本发明的氮化物半导体基板中，可使条纹区域延伸的方向和期望的晶体取向高精度地一致。因此，在该氮化物半导体基板中，可高精度地确定槽口的位置。
图1是示意地表示本实施方式的氮化物半导体基板的俯视图；图2是示意地表示另一实施方式的氮化物半导体基板的俯视图；图3是示意地表示氮化物半导体基板的俯视图；图4是示意地表示氮化物半导体基板的俯视图；图5是示意地表示本实施方式的氮化物半导体基板的加工方法中的一工序的俯视图；图6是示意地表示氮化物半导体基板的加工装置的立体图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。再有，在附图的说明中，对于相同或相等的要素使用相同符号，省略重复的说明。
图1是示意地表示本实施方式的氮化物半导体基板的俯视图。图1所示的氮化物半导体基板10具有圆弧状的缘E。氮化物半导体基板10例如是氮化镓晶片。氮化物半导体基板10优选用于例如半导体激光器、LED等半导体光设备。
氮化物半导体基板10具备多个条纹区域2；多个单晶体区域4，其由条纹区域2分隔。多个条纹区域2由晶体缺陷密度(位错密度)高于周围的单晶体区域4(低缺陷区域)的缺陷集中区域构成。因此，条纹区域2的晶体缺陷密度大于单晶体区域4的晶体缺陷密度。另外，条纹区域2的晶体取向不同于单晶体区域4的晶体取向。
在氮化物半导体基板10的缘上，设有与多个条纹区域2中的至少一个延伸的方向ST实际上呈直角延伸的定向平面OF(切口)。因此，沿着方向ST经过氮化物半导体基板10的中心O的直线SL，实际上与定向平面OF垂直。具有这种定向平面OF的氮化物半导体基板10，若与具有与条纹区域平行地延伸的定向平面的氮化物半导体基板相比，则具有定向平面容易进行机械的定位的优点。另外，氮化物半导体基板10是例如GaN基板等透明基板的情况下，容易使制造工序自动化。
定向平面OF是作为表示晶体取向的标记的切口的一例。定向平面OF例如在由氮化物半导体基板10制造半导体激光器的过程中成为记号。由此，氮化物半导体基板10的自动输送或自动定位(alignment)等变得容易。
条纹区域2延伸的方向ST沿着单晶体区域4的<1-100>方向或<11-20>方向。再有，<1-100>方向表示与单晶体区域4的[1-100]方向等等效的晶体取向。<11-20>方向表示与单晶体区域4的[11-20]方向等等效的晶体取向。
在方向ST沿着单晶体区域4的<1-100>方向的情况下，定向平面OF沿单晶体区域4的<11-20>方向延伸。在方向ST沿着单晶体区域4的<11-20>方向的情况下，定向平面OF沿单晶体区域4的<1-100>方向延伸。
氮化物半导体基板例如可以通过在GaAs基板上形成具有窗的掩模，并使氮化物半导体在该掩模上外延(epitaxial)生长，然后除去GaAs基板而获得。在氮化物半导体基板10中，例如通过使用沿GaAs基板的[-110]方向延伸的条纹掩模形成氮化物半导体基板10，可使条纹区域2延伸的方向ST和单晶体区域4的[11-20]方向高精度地-致。
于是，在氮化物半导体基板10中，可使条纹区域2延伸的方向ST和期望的晶体取向高精度地一致。因此，通过以方向ST为基准，可高精度地确定定向平面OF的位置。例如在方向ST和[1-100]方向高精度地一致的情况下，可使定向平面OF和单晶体区域4的[11-20]方向高精度地一致。
其结果，即使制造定位精度的要求严格例如在0.02度以内的半导体激光器时，也可通过使用氮化物半导体基板10，优选地制造半导体激光器。该情况下，优选将形成条纹区域2时的误差(例如方向ST和[1-100]方向构成的角)控制在0.01度以内，将加工定向平面OF时的误差(使方向ST旋转了90度的方向和定向平面OF构成的角)控制在0.01度以内。由此，可将定向平面OF和单晶体区域4的[11-20]方向构成的角控制在0.02度以内。另外，通过将形成条纹区域2时的误差控制在0.03度以内，将加工定向平面OF时的误差控制在0.01度以内，可将定向平面OF和单晶体区域4的[11-20]方向构成的角控制在0.04度以内。
另外，定向平面OF优选设在解理面上。该情况下，由于形成定向平面OF时容易切断氮化物半导体基板，因此可高精度地形成定向平面OF。另外，可优选地制造半导体激光器等半导体器件。在氮化物半导体基板10例如由氮化镓构成的情况下，单晶体区域4的[1-100]方向成为解理面的法线方向。
另外，在氮化物半导体基板10为2英寸晶片的情况下，优选定向平面OF的长度为16±1mm。
此外，定向平面OF根据需要而被倒角。例如，优选对定向平面OF实施半径0.1～0.25mm的R倒角。该情况下，在输送氮化物半导体基板10时不易产生碎屑。另外，例如也可对定向平面OF实施半径2μm的R倒角。该情况下，由于倒角量变小，因此氮化物半导体基板10的光学式的定位精度提高。
氮化物半导体基板10的缘E(未形成定向平面OF的缘)，对氮化物半导体基板10的光学式的定位精度几乎不产生影响。因而，优选对氮化物半导体基板10的缘E实施例如半径0.1～0.25mm的R倒角。
再有，条纹区域2内整体也可不由缺陷集中区域构成。例如，可在条纹区域2内，沿方向ST交替地重复配置缺陷集中区域和单晶体区域(低缺陷区域)。
另外，氮化物半导体基板10也可由氮化镓以外的III族氮化物半导体(例如，氮化铝、氮化铟等)构成。此外，也可在氮化物半导体基板10的缘E上，设有长度比定向平面OF短的指标平面(index flat)(IF)。在氮化物半导体基板10为2英寸晶片的情况下，优选IF的长度为7±1mm。
另外，也可使条纹区域2延伸的方向ST和单晶体区域4的[11-20]方向高精度地一致。该情况下，可使定向平面OF和单晶体区域4的[1-100]方向高精度地一致。
图2是示意地表示另一实施方式的氮化物半导体基板的俯视图。如图2所示的氮化物半导体基板10a具有圆弧状的缘E。氮化物半导体基板10a具备条纹区域2和单晶体区域4。氮化物半导体基板10a的缘上设有槽口NT(切口)。
槽口NT位于沿着条纹区域2延伸的方向ST经过氮化物半导体基板10a的中心O的直线SL上。与定向平面OF相比，槽口NT可减少被切下的部分。其结果，可从氮化物半导体基板10a获得较多个半导体光件设备。另外，材料成品率也会提高。
与氮化物半导体基板10相同，氮化物半导体基板10a也可使方向ST和期望的晶体取向高精度地一致。因此，在氮化物半导体基板10a中，可高精度地确定槽口NT的位置。
图3是示意地表示氮化物半导体基板的俯视图。如图3所示的氮化物半导体基板10b具有圆弧状的缘E。氮化物半导体基板10b具备条纹区域2和单晶体区域4。在氮化物半导体基板10b的缘上设有定向平面OF1(切口)。定向平面OF1相对于以氮化物半导体基板10b的中心O为轴使直线SL旋转了规定角α而得到的直线A实际上呈直角延伸。规定角α优选是+10度以上+80度以下及-10度以上-80度以下。该情况下，即使不形成IF也能够识别氮化物半导体基板10b的正背。规定角α例如为45度。
图4是示意地表示氮化物半导体基板的俯视图。如图4所示的氮化物半导体基板10c具有圆弧状的缘E。氮化物半导体基板10c具备条纹区域2、单晶体区域4和设在氮化物半导体基板10c的缘上的槽口NT1(切口)。由于槽口NT1位于直线A上，因此能够识别氮化物半导体基板10b的正背。
接着，参照图1、图5及图6，对本实施方式的氮化物半导体基板的加工方法进行说明。图5是示意地表示本实施方式的氮化物半导体基板的加工方法中的一工序的俯视图。图6是示意地表示氮化物半导体基板的加工装置的立体图。
(基板准备工序)首先，如图5所示，准备圆盘状的氮化物半导体基板20，其具备多个条纹区域12，该多个条纹区域12由晶体缺陷密度高于周围的单晶体区域14(低缺陷区域)的缺陷集中区域构成。单晶体区域14由条纹区域12分隔。在条纹区域12内，也可沿方向ST交替地重复配置缺陷集中区域和单晶体区域(低缺陷区域)。
(切口形成工序)然后，如图1及图5所示，以多个条纹区域12中的至少一个延伸的方向ST为基准，在氮化物半导体基板20的缘的规定的位置，形成作为切口的定向平面OF。由此，由条纹区域12形成条纹区域2，由单晶体区域14形成单晶体区域4。其结果，可由氮化物半导体基板20获得氮化物半导体基板10。
定向平面OF例如通过磨削加工、激光加工、放电加工、超声波加工等形成。虽然材料成本增加，但也可通过解理形成定向平面OF。另外，也可在形成了定向平面OF后，实施蚀刻或抛光。
定向平面OF通过采用例如如图6所示的加工装置30优选地形成。加工装置30具备驱动机构70，其可沿X轴及Y轴(水平方向)移动；平台(stage)60，其用于载置设在驱动机构70上的氮化物半导体基板20。例如，通过驱动机构70沿X轴方向或Y轴方向移动，可使氮化物半导体基板20沿X轴方向或Y轴方向移动。另外，例如，通过平台60旋转，可使氮化物半导体基板20旋转。
此外，加工装置30优选具备显微镜50，其用于观察氮化物半导体基板20的表面；切片锯40，其用于形成定向平面OF。若采用显微镜50，则可低成本且容易地形成定向平面OF。另外，若采用切片锯40，则可简单地形成定向平面OF。另外，通过采用市售的切片锯可实现低成本化。形成定向平面OF时，既可移动氮化物半导体基板20，也可移动切片锯40。
再有，也可不采用切片锯40，而采用例如用于磨削加工的砂轮、用于激光加工的激光电源、用于放电加工的电极、用于超声波加工的工具等，形成定向平面OF。在采用砂轮的情况下，可优选采用例如圆筒形的砂轮、具有与倒角形状对应的形状的砂轮、或外周刃砂轮等。
显微镜50优选具备物镜51，其与氮化物半导体基板20的表面相对配置；光学系统53，其接受来自物镜51的光；显示部55，其可接受来自光学系统53的光而显示氮化物半导体基板20的表面状态。优选预先进行轴调整，以便显微镜50的X轴及Y轴和驱动机构70的X轴及Y轴分别一致。切片锯40优选具备金刚石刀片41，其用于切断氮化物半导体基板20；驱动部43，其用于驱动金刚石刀片41。
另外，加工装置30也可具有加工氮化物半导体基板20的端面的加工装置(未图示)。通过采用该加工装置，可对定向平面OF实施倒角。
以下，更加具体地说明切口形成工序。切口形成工序优选包含下述的观察工序及旋转工序。首先，在观察工序中，通过显微镜50观察氮化物半导体基板20。由此，确定沿着方向ST的直线SL，所述方向ST是条纹区域12延伸的方向。作为显微镜50的光源，例如可采用白色光源、绿色光源、紫外线光源等。若采用绿色光源，则容易清晰地区别单晶体区域14和条纹区域12。
另外，优选向氮化物半导体基板20照射紫外线。该情况下，由于氮化物半导体基板20的构成材料发出荧光，因此更加清晰地区别单晶体区域14和条纹区域12，从而可容易且高精度地确定直线SL。
接着，在旋转工序中，以直线SL为基准，并以氮化物半导体基板20的中心O为轴，使氮化物半导体基板20旋转规定角。由此，可将氮化物半导体基板20调整到期望的位置。其结果，可更加高精度地确定定向平面OF的位置。例如，使氮化物半导体基板20旋转，以使从显微镜50的X轴到Y轴方向的±8μm以内的带状区域内含有条纹区域12。由此，可将条纹区域12延伸的方向ST和驱动机构70的X轴构成的角控制在0.01度以内。之后，可通过使切片锯40沿Y轴方向移动，形成定向平面OF。
如上所述，在本实施方式的氮化物半导体基板的加工方法中，采用具备条纹区域12的氮化物半导体基板20。在形成条纹区域12时，可使条纹区域12延伸的方向ST和期望的晶体取向高精度地一致。因此，通过以方向ST为基准，可不采用X射线衍射法而高精度地确定定向平面OF的位置。
再有，也可在切口形成工序中，通过使氮化物半导体基板20旋转规定角α，形成定向平面OF1而非形成定向平面OF(参照图3)。另外，也可在切口形成工序中，形成槽口NT(参照图2)或槽口NT1(参照图4)而非形成定向平面OF。无论哪种情况，通过以方向ST为基准，都可不采用X射线衍射法而高精度地确定切口的位置。
以上，详细地说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。
根据本发明，可提供一种能够高精度地确定表示晶体取向的标记的位置的氮化物半导体基板及氮化物半导体基板的加工方法。
权利要求
1.一种氮化物半导体基板的加工方法，其中，包括准备圆盘状的氮化物半导体基板的工序，该圆盘状的氮化物半导体基板具备多个条纹区域，该多个条纹区域具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；以所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向为基准，在所述氮化物半导体基板的缘的规定位置形成切口的工序。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体基板的加工方法，其中，所述切口是定向平面。
3.根据权利要求2所述的氮化物半导体基板的加工方法，其中，采用切片锯形成所述定向平面。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体基板的加工方法，其中，所述切口是槽口。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的氮化物半导体基板的加工方法，其中，形成所述切口的工序包括通过显微镜观察所述氮化物半导体基板，由此确定沿着所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向经过所述氮化物半导体基板的中心的直线的工序；以所述直线为基准，并以所述氮化物半导体基板的中心为轴，使所述氮化物半导体基板旋转规定角的工序。
6.根据权利要求5所述的氮化物半导体基板的加工方法，其中，在确定所述直线的工序中，向所述氮化物半导体基板照射紫外线。
7.一种氮化物半导体基板，其是具有圆弧状的缘的氮化物半导体基板，其中，具备多个条纹区域，其具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；定向平面，其设在该氮化物半导体基板的缘上，并与所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向实际上呈直角延伸。
8.根据权利要求7所述的氮化物半导体基板，其中，所述定向平面设在解理面上。
9.一种氮化物半导体基板，其是具有圆弧状的缘的氮化物半导体基板，其中，具备多个条纹区域，其具有晶体缺陷密度高于周围的低缺陷区域的缺陷集中区域；槽口，其设在该氮化物半导体基板的缘上，所述槽口位于沿着所述多个条纹区域中的至少一个延伸的方向经过该氮化物半导体基板的中心的直线上。
全文摘要
在该氮化物半导体基板的加工方法中，首先，准备圆盘状的氮化物半导体基板(20)，其具备多个条纹区域(12)，该多个条纹区域(12)由晶体缺陷密度高于周围的单晶体区域(14)的缺陷集中区域构成。接着，以条纹区域(12)延伸的方向(ST)为基准，在氮化物半导体基板(20)的缘的规定位置形成定向平面(OF)。
文档编号H01L21/304GK1929088SQ20061011488
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月16日 优先权日2005年9月7日
发明者西浦隆幸, 目崎义雄 申请人:住友电气工业株式会社