CN101714530A - 氮化物半导体衬底 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氮化物半导体衬底，其在电子装置制造过程中容易对准位置。本发明涉及氮化物半导体衬底(1)，其具有作为由氮化物半导体构成的衬底主面的第1表面(10)和将该衬底的第1表面(10)侧的边缘的至少一部分进行C倒角加工而形成的第1边缘部(12)，在该第1边缘部(12)的至少一部分上，形成比第1表面(10)散射更多来自外部的光的散射区域。

Description

氮化物半导体衬底
技术领域
本发明涉及氮化物半导体衬底。特别地，本发明涉及具有边缘实施了倒角的氮化物半导体衬底。
背景技术
现有的氮化物半导体衬底，已知有从上面看去，圆形氮化镓(GaN)衬底的边缘部的表面粗糙度为Ra 10nm～Ra 5μm的氮化物半导体衬底(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中记载的氮化物半导体衬底，通过使其边缘部光滑，从而可以减少裂纹的发生率，当将该氮化物半导体衬底用于电子装置的制造过程中时，能够提高该电子装置的成品率。
专利文献1：日本特开2004-319951号公报。
发明内容
但是，专利文献1中记载的氮化物半导体衬底是在电子装置的制造过程中，当在该氮化物半导体衬底上采用分步投影光刻装置(stepper)或掩膜校准器等的光掩膜技术形成微细图案时，如果采用边缘部来作为确定微细图案的位置的基准，当用显微镜无法清晰地观察衬底表面和边缘部的边界时，会产生相对于氮化物半导体衬底的光掩膜，无法精密对准位置的情况。
因此，本发明的目的在于提供一种在电子装置制造过程中容易对准位置的氮化物半导体衬底。
为了达到上述目的，本发明提供了这样氮化物半导体衬底，其具有作为由氮化物半导体构成的衬底主面的第1表面和将该衬底的第1表面侧的边缘的至少一部分进行倒角加工而形成的第1边缘部。在该第1边缘部的至少一部分上，形成比第1表面散射更多来自外部的光的散射区域。
此外，上述氮化物半导体衬底由InxAlyGazN构成，其中，0≤x＜1、0≤y＜1、0＜z≤1、x+y+z＝1，第1表面具有0.1nm以上、5nm以下的表面粗糙度，散射区域具有0.1μm以上、10μm以下的表面粗糙度。
此外，上述氮化物半导体衬底进一步具备作为与所述第1表面相对的另一侧的衬底主面的第2表面和将该衬底的第2表面侧的边缘进行倒角加工而形成的第2边缘部；从第1表面侧看去，第2边缘部和第2表面的边界位于所述散射区域的正下方区域。
此外，上述氮化物半导体衬底可以形成定位边，也可以形成指示边(indexflat)。
此外，上述氮化物半导体衬底的散射区域可以至少形成于定位边的一部分上，该散射区域也可以至少形成于指示边的一部分上。
进而，上述氮化物半导体衬底的散射区域对于波长为400nm以上、780nm以下的可见光的透过率可以为88％以下。
按照本发明涉及的氮化物半导体衬底，提供了在电子装置的制造过程中位置容易对准的氮化物半导体衬底。
附图说明
图1(a)是关于本发明第1实施方式中的氮化物半导体衬底的顶视图，(b)是(a)的A-A截面图；
图2(a)是关于本发明的第1实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图；(b)是本发明的第1实施方式的其他变形例的氮化物半导体衬底的顶视图；
图3A是关于本发明的第2实施方式的氮化物半导体衬底的顶视图；
图3B(a)及(b)是本发明的第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图；
图4A是本发明的第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图；
图4B是本发明的第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图；
图5(a)是关于本发明第3实施方式中的氮化物半导体衬底的顶视图，(b)是(a)的B-B截面图。
符号说明：
1、2、3、4、4a、4b、5、5a、5b、6氮化物半导体衬底；
10第1表面；
10a、20a边界；
12、16第1边缘部；
12a边缘角度；
12b、22a倒角宽；
14、24边缘表面；
20第2表面；
22第2边缘部；
30端部；
32圆角加工部；
40、42定位边；
42a、42b、47a、47b端部；
43a、43b、48a、48b边界；
45、47指示边。
具体实施方式
第一实施方式
图1(a)概要示出本发明第1实施方式中的氮化物半导体衬底的上表面，(b)示出(a)的A-A截面图。
氮化物半导体衬底1的结构
第1实施方式中的氮化物半导体衬底1，具有作为衬底主面的第1表面和作为与第1表面相对的另一侧衬底主面的第2表面20。并且，在第1表面的边缘形成第1边缘部12。同样，在第2表面20的边缘形成第2边缘部22。第1边缘部12是对第1表面10的边缘的至少一部分进行倒角加工而形成的。同样，第2边缘部22是对第2表面20的边缘的至少一部分进行倒角加工而形成的。该倒角是“C倒角”和“R倒角”。“C倒角”是将角加工成平坦状，“R倒角”是将角加工为圆形。作为一个例子，第1实施方式中的第1边缘部12是在第1表面10的整个边缘均形成C倒角，第2边缘部22是在第2表面20的整个边缘均形成C倒角。而且，本实施方式的上述氮化物半导体衬底1是由作为氮化物半导体的InxAlyGazN形成的，其中，0≤x＜1、0≤y＜1、0＜z≤1、x+y+z＝1。
第1边缘部12以及第2边缘部22的详细说明
参照图1(b)，第1边缘部12包括从氮化物半导体衬底1的端部30向氮化物半导体衬底1的中心形成的具有倒角宽12b的边缘表面14，相对于第1表面10，以倾斜边缘角度12a来形成该边缘表面14。此外，第2边缘部22包括从端部30向氮化物半导体衬底1的中心形成的具有倒角宽22a的边缘表面24，相对于第2表面20，以将边缘倾斜规定角度来形成该边缘表面24。而且，第1实施方式的端部30是在平行于第1表面10的法线方向及第2表面20的法线方向上形成端部30的表面。
其中，本实施方式中，所形成的倒角宽12b比倒角宽22a更宽。因此，从第1表面10侧看去，第2边缘部22和第2表面20之间的边界20a位于第1边缘部12的正下方的区域。换句话说，第1边缘部12与第1表面10之间的边界10a位于第2边缘部22和第2表面20之间的边界20a的内侧。也就是，本实施方式中，在当用显微镜观察第1表面10侧时，在边界20a被边缘表面14隐藏的位置上，设置边界10a与边界20a。
而且，第1表面10形成表面粗糙度为0.1nm以上、5nm以下(算术平均粗糙度Ra)，第1边缘部12形成表面粗糙度为0.1μm以上、10μm以下(算术平均粗糙度Ra)。而且，所形成的边缘角度12a的角度范围要使得边界10通过显微镜可以识认。例如，形成10°以上、80°以下的范围。进而，为了平衡抑制氮化物半导体衬底开裂和缺陷与确保边界10a的可识认性这两方面，倒角宽12b为0.1mm以上。并且，为了抑制氮化物半导体衬底的开裂和缺陷，倒角宽22a为0.1mm以上。但是，如上所述，形成的倒角宽22a比倒角宽12b窄。
此外，通过使第1边缘部12比第1表面散射更多来自外部的的入射光，而使该第1边缘部12呈现“毛玻璃状”。也就是说，本实施方式的第1边缘部12的边缘表面14与第1表面10相比，是作为散射更多来自外部的的光的区域来发挥功能。具体地，通过使第1边缘部12被形成为对波长400nm以上、780nm以下的可见光具有88％以下的透过率而呈现“毛玻璃状”。此外，本实施方式中，“毛玻璃状”指的是第2边缘部12的可见光的透过率为88％以下的状态，并且呈现毛玻璃状的区域指的是“散射区域”。
氮化物半导体衬底1的制造方法
本实施方式的氮化物半导体衬底1，可以通过以下方法制造：制成由氮化物半导体构成的自支撑衬底后，对所制成的自支撑衬底的上表面和下表面两面进行镜面化处理，对镜面化的两面的边缘部分实施倒角加工(C倒角或R倒角)。具体地，通过以下各工序制造氮化物半导体衬底。
自支撑衬底准备工序
首先，在作为异种衬底的蓝宝石衬底上，用侧向外延生长法(ELO)等实施前处理。然后，用氢化物气相外延生长(HVPE)法形成氮化物半导体厚膜。其次，用机械研磨或激光剥离法除去蓝宝石衬底。从而得到氮化物半导体自支撑衬底。
研磨工序
其次，对所得到的衬底的两面进行研磨。该研磨是通过对衬底的两面进行磨擦或磨光(使用GC#800等)来进行的，使两面成为平坦面。接着通过对两面实施抛光而使两面镜面化。在该研磨工序中，衬底表面的Ga极性面(例如：第1表面10)的表面粗糙度为5nm以下。
外形加工工序及倒角加工
接下来，通过进行外形加工，将衬底加工为规定的形状。例如，将衬底加工为具有规定直径的圆形。接着，对外周的边缘部上实施C倒角加工。C倒角加工是使用倒角加工机来进行的。倒角加工的条件设定为通过调整砂轮、加工压力和送出速度等，使得边缘表面14的表面粗糙度(Ra)为0.1μm以上、10μm以下，同时边缘表面14对波长400nm以上、780nm以下的可见光具有88％以下的透过率。
经过上述各工序制造出本实施方式的氮化物半导体衬底1。此外，边缘表面14的可见光透过率是否是88％以下，例如，准备参照用氮化物半导体衬底，在参照用氮化物半导体衬底的第1表面10上，如形成本实施方式的氮化物半导体衬底1的第1边缘部12那样进行同样的加工，用可见光吸收光谱装置测定来确定。
第1实施方式的效果
根据本实施方法的氮化物半导体衬底1，在第1表面10的边缘部分上设置边缘部12的同时，将第1表面的边缘部12的表面，即边缘表面14加工为与第1表面10相比散射更多来自外部入射的可见光的表面，从而可以利用显微镜明确地识别第1边缘部12与第1表面10之间的边界。因此，在电子装置的制造工序中，当使用照相平版印刷法在该氮化物半导体衬底上形成微细图案时，显微镜的焦点容易聚焦于该边界。因此，无需分别对使实施了倒角的衬底的外周和在衬底上形成的图案(例如，通过光蚀刻法形成的掩模图案)进行显微镜聚焦，只需将焦点聚焦于边缘部与衬底表面之间的边界即能够对准位置，这样就可以节约聚焦时间而且同时可以提高对准位置的精度。
而且，根据本实施方式的氮化物半导体衬底1，如上所述由于利用显微镜可以明确识别边缘部与衬底表面之间的边界，所以在使用分步投影光刻装置(stepper)或掩模对准器对该氮化物半导体衬底1进行微细加工时，能够提高加工精度。因此，根据本实施方式的氮化物半导体衬底1，提高了由该氮化物半导体衬底1所制造的电子装置的装置特性及其成品率。
进而，根据本实施方式的氮化物半导体衬底1，通过边缘表面14的表面粗糙度是0.1μm以上、10μm以下，同时呈毛玻璃状，而使边界10a的识认性提高，同时，使用氮化物半导体衬底1的制造工序中可以降低衬底的开裂率。此外，基于本实施方式，分别制造边缘表面14的表面粗糙度是0.1μm以上、10μm以下的氮化物半导体衬底1与表面粗糙度是20μm的氮化物半导体相比，开裂不良率减半。
此外，本实施方式的氮化物半导体衬底1，可以用于例如：深紫外、紫外、蓝紫、蓝、绿色的发光二极管(LED)或者该LED中组合YAG等荧光体而得到白色LED，或者可以用于深紫外、紫外、蓝紫、蓝、绿色的激光二极管(LD)等。
第1实施方式的变形例
图2(a)是概要表示本发明的第1实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图，图2(b)是概要表示本发明的第1实施方式的其他变形例的氮化物半导体衬底的顶视图。
第1实施方式的变形例的氮化物半导体衬底2及氮化物半导体衬底3除了与第1实施方式的氮化物半导体衬底的外周形状不同外，具有与第1实施方式的氮化物半导体衬底基本上相同的结构。因此，省略了不同点以外部分的详细说明。
参照图2(a)，氮化物半导体衬底2，是在第1边缘部12的一部分上形成表示衬底的面方向的定位边40。在氮化物半导体衬底2上，包括定位边40的第1边缘部12(具体地，定位边40和第1边缘部12各自的边缘表面14)均为散射区域。
参照图2(b)，氮化物半导体衬底3，是除了在第1边缘部12的一部分上形成的定位边40外，进一步形成识别第1表面10和第2表面20的指示边45。定位边40的长度方向与指示边45的长度方向各自以基本上相互垂直的方式形成。在氮化物半导体衬底3中，包括定位边40和指示边45的第1边缘部12(具体地，定位边40和指示边45和第1边缘部12各自的边缘表面14)均为散射区域。
第2实施方式
图3A为概要表示本发明的第2实施方式的氮化物半导体衬底的顶示图。
第2实施方式的氮化物半导体衬底4除了与第1实施方式的氮化物半导体衬底的毛玻璃状部分不同外，具有与第1实施方式的氮化物半导体衬底基本上相同的结构。因此，省略了不同点以外部分的详细说明。
第2实施方式的氮化物半导体衬底4，在第1表面10的边缘上具有第1边缘部16，同时，在第1边缘部16的一部分上具有定位边42。在本实施方式中，第1边缘部16只进行倒角加工，而不形成毛玻璃状。在第2实施方式中，仅对作为C倒角部分的一部分的定位边42的表面形成毛玻璃状，因此，定位边42作为散射区域发挥功能。
定位边42，例如通过以下方式形成。首先，在倒角加工中，对外周的边缘进行C倒角加工，同时，对定位边42的边缘进行C倒角加工。接下来，仅对对应于定位边42的位置以以下条件进行加工，使得定位边42的表面的表面粗糙度(Ra)为0.1μm以上、10μm以下，同时边缘表面14的可见光透过率为88％以下。此外，除了定位边42以外的第1边缘部16以表面粗糙度(Ra)为0.1μm以上、10μm以下的条件进行倒角加工而形成。因此，定位边42与第1表面10相比散射更多来自外部的光。
第2实施方式的变形例
图3B(a)和(b)是概略表示本发明的第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图。
第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底4a及4b，除了与第2实施方式的氮化物半导体衬底4的毛玻璃状部分不同以外，具有与第2实施方式的氮化物半导体衬底4基本相同的结构。因此，省略了不同点以外部分的详细说明。
首先，如图3B(a)所示，氮化物半导体衬底4a是将定位边42以及从定位边42的端部42a和42b开始沿第1边缘部16直到规定距离，加工为毛玻璃状。即，在氮化物半导体衬底4a中，除了加工定位边42之外，还将加工为毛玻璃状的倒角加工区域与不加工为毛玻璃状的倒角加工区域的边界43a和43b也加工为毛玻璃状。边界43a和边界43b之间的区域作为散射区域发挥功能。
此外，如图3B(b)所示，氮化物半导体衬底4b是仅将定位边42的一部分区域加工为毛玻璃状。因此，在氮化物半导体衬底4b中，加工为毛玻璃状的部分的宽度，即散射区域以比定位边42的宽度窄。另外，图3B(b)中，散射区域形成在含有定位边42的中央部分的部分上，也可以在偏向端部42a侧或端部42b侧的位置上形成散射区域。
第2实施方式的变形例
图4A、图4B(a)和图4B(b)是概略表示本发明的第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底的顶视图。
第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底5，与第2实施方式的氮化物半导体衬底4相比，除了进一步增加毛玻璃状部分这方面外，具有与第2实施方式的氮化物半导体衬底4基本相同的结构。因此，省略了不同点以外部分的详细说明。
如图4A所示，第2实施方式的变形例的氮化物半导体衬底5，具备第1表面10的边缘上的第1边缘部16，同时，在第1边缘部16的部分上具有定位边42与指示边47。第2实施方式的变形例中，对第1边缘部16进行倒角加工，但不形成毛玻璃状。本实施方式中，仅将定位边42与指示边47的表面形成毛玻璃状，而作为散射区域的发挥功能。
并且，图4B(a)所示的氮化物半导体衬底5a，散射区域与无散射区域的倒角加工区域的一边的边界43a形成在定位边42的部分上，而散射区域与无散射区域的倒角加工区域的另一边的边界43b形成在经过定位边42的端部42b、沿第1边缘部16前进到规定距离的位置上。
同样，氮化物半导体衬底5a，散射区域与无散射区域的倒角加工区域的一边的边界48a形成在指示边47的部分上，而散射区域与无散射区域的倒角加工区域的另一边的边界48b形成在经过指示边47的端部47a、沿第1边缘部16前进到规定距离的位置上。
进而，图4B(b)所示的氮化物半导体衬底5b在定位边42的部分区域和指示边47的部分区域上形成散射区域。换句话说，在定位边42的一部分上形成具有边界43a和43b的散射区域，在指示边47的一部分上形成具有边界48a和48b的散射区域。因此，氮化物半导体衬底5b具有以比定位边42的宽度窄的方式形成的散射区域和以比指示边47的宽度窄的方式形成的散射区域。
第3实施方式
图5(a)是概略表示本发明的第3实施方式的氮化物半导体衬底的顶视图。图5(b)表示图5(a)的B-B截面的概要。
第3实施方式的氮化物半导体衬底6，除了与第1实施方式的氮化物半导体衬底1的衬底外周形状不同外，具有与第1实施方式的氮化物半导体衬底1基本上相同的结构。因此，省略了不同点以外部分的详细说明。
氮化物半导体衬底6的第1边缘部12的最外周部分与第2边缘部22的最外周部分通过圆角加工部32连接。氮化物半导体衬底6中，通过对衬底的边缘的最外周部分进一步进行圆角加工，从而可以抑制起因于第1边缘部12和第2边缘部22的衬底裂纹和缺陷。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，上述记载的实施方式并不限定发明的权利要求范围。而且，请注意，通过实施方式中说明的全部特征的组合并不限定为解决发明要解决的技术问题的必要手段。

Claims (8)

1.一种氮化物半导体衬底，其具有
作为由氮化物半导体构成的衬底的主面的第1表面，和
将所述衬底的第1表面侧的边缘的至少一部分进行倒角加工而形成的第1边缘部；
在所述第1边缘部的至少一部分上，形成比所述第1表面散射更多来自外部的光的散射区域。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体衬底，所述氮化物半导体衬底由InxAlyGazN构成，其中，0≤x＜1、0≤y＜1、0＜z≤1、x+y+z＝1，
所述第1表面的表面粗糙度是0.1nm以上、5nm以下，
所述散射区域的表面粗糙度为0.1μm以上、10μm以下。
3.根据权利要求2所述的氮化物半导体衬底，具备
位于所述第1表面的相反侧的、作为所述衬底的主面的第2表面，和
将所述衬底的第2表面侧的边缘进行倒角加工而形成的第2边缘部；
从所述第1表面侧看去，所述第2边缘部与所述第2表面的边界位于所述散射区域的正下方的区域。
4.根据权利要求3所述的氮化物半导体衬底，使所述衬底形成定位边。
5.根据权利要求4所述的氮化物半导体衬底，使所述衬底形成指示边。
6.根据权利要求5所述的氮化物半导体衬底，所述散射区域至少形成于所述定位边的一部分上。
7.根据权利要求5或6所述的氮化物半导体衬底，所述散射区域至少形成于所述指示边的一部分上。
8.根据权利要求3所述的氮化物半导体衬底，所述散射区域对于波长为400nm以上、780nm以下的可见光的透过率为88％以下。
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