CN103367137A - 氮化镓基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供氮化镓基板的制造方法，该方法即便在机械加工时在氮化镓晶体上施加应力也能够防止发生裂缝或破裂，并提高制造成品率。氮化镓基板的制造方法对氮化镓晶体实施机械加工来制造氮化镓基板，在机械加工之前对氮化镓晶体实施湿蚀刻。

Description

氮化镓基板的制造方法
技术领域
本发明涉及实现制造成品率的提高的氮化镓基板的制造方法。
背景技术
作为在制造蓝色激光二极管或蓝色发光二极管等电子器件时所采用的氮化物半导体基板，有将通过HVPE（Hydride Vapor Phase Epitaxy：氢化物气相外延）法等使其生长的氮化镓晶体进行机械加工而得到的独立的氮化镓基板。
在用氮化镓晶体制造一张氮化镓基板时，首先对生成态晶体的正面和背面，即Ga极性面及N极性面实施机械的磨削加工和研磨加工，再进行外形加工以调整形状。在此，所谓的生成态晶体指的是没有实施任何机械加工的刚生长后的氮化镓晶体。
另一方面，在用氮化镓晶体制造多张氮化镓基板时，首先对生成态晶体实施切割加工而制造多张切割基板，并对这些切割基板实施所述磨削加工、研磨加工及外形加工。
进行了这些机械加工后的氮化镓基板用作制造光学器件或电子器件的半导体基板。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011－77325号公报
可是，在进行所述机械加工时，由于在生成态晶体或切割基板上施加机械应力，因此有时发生裂缝或破裂，成为降低氮化镓基板的制造成品率的主要原因。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供氮化镓基板的制造方法，该方法即便在机械加工时在氮化镓晶体上附加应力也能够防止发生裂缝或破裂，并提高制造成品率。
为了达到该目的而做出的本发明是一种氮化镓基板的制造方法，对氮化镓晶体实施机械加工来制造氮化镓基板，在所述机械加工之前对所述氮化镓晶体实施湿蚀刻。
最好所述氮化镓晶体是生成态晶体或对生成态晶体进行切割加工后的切割基板中的任一种。
最好所述机械加工包括多个加工，所述湿蚀刻在各加工前每次都进行。
最好对所述氮化镓晶体的C面以外的面进行湿蚀刻。
最好将蚀刻量设置成从各蚀刻面沿着垂直方向为5μm以上。
最好使用磷酸和硫酸的混合液进行湿蚀刻。
最好将硫酸相对于磷酸的混合比设置成1/10以上10以下。
最好将所述混合液的温度设置成200℃以上300℃以下。
本发明具有如下有益效果。
根据本发明，能够提供即便在机械加工时在氮化镓晶体上施加应力也能够防止发生裂缝或破裂，并提高制造成品率的氮化镓基板的制造方法。
附图说明
图1是说明在机械加工时在氮化镓晶体上发生裂缝或破裂的机理的图。
图2是表示用直径110mm、厚度3mm的生成态晶体制造一张直径100mm的氮化镓基板时的蚀刻量与制造成品率的关系的图。
图3是表示通过切割加工用直径160mm、厚度50mm的生成态晶体制造25张直径150mm的氮化镓基板时的蚀刻量与制造成品率的关系的图。
图中：
10－生成态晶体，11－支架，12－基底基板，13－容易发生裂缝或破裂的部位。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的优选的实施方式。
首先，说明在机械加工时发生裂缝或破裂的机理。
如图1所示，在制造生成态晶体10时，在保持在支架11内的基底基板12上供给原料气体而使氮化镓厚膜生长而制造。温度、生长速度、镓原料与氮原料的摩尔比（V/III比）等生长条件，以在基底基板12的表面上由氮化镓厚膜形成的生成态晶体10保持高质量生长的方式进行调整。但是，在生成态晶体10的侧面和基底基板12的底部附近，由于状况与表面不同，因此在这些部分13生长脆弱的低质量晶体。在实施机械加工时，该部分13比其他的部分更容易发生裂缝或破裂。
另外，对于在生成态晶体10上实施切割加工而得到的切割基板，通过切割加工也在切割基板上导入新的伤痕等缺陷部分。在实施机械加工时，该缺陷部分也比其他的部分容易发生裂缝或破裂。
于是，在本发明中，在实施机械加工之前，通过预先除去容易发生裂缝或破裂的部位，抑制在之后的机械加工中发生裂缝或破裂，并实现制造成品率的提高。
即，在本发明中，在对氮化镓晶体实施机械加工来制造氮化镓基板的氮化镓基板的制造方法中，在机械加工之前对氮化镓晶体实施湿蚀刻。
再者，氮化镓晶体是生成态晶体或对生成态晶体进行了切割加工后的切割基板中的任一种。
更具体地说，在用一个生成态晶体制造一张氮化镓基板的情况下，当对生成态晶体实施机械加工来制造氮化镓基板时，在机械加工之前对氮化镓晶体实施湿蚀刻。
另外，在用一个生成态晶体制造多张氮化镓基板的情况下，当在对生成态晶体实施了切割加工后的切割基板上实施机械加工来制造氮化镓基板时，在机械加工之前对切割基板实施湿蚀刻。
在该机械加工方面，在前者的情况下，包括用于用生成态晶体制造切割基板的切割加工、用于使切割基板的厚度和外形均匀的磨削加工和外形加工、及用于得到平坦的生长面的研磨加工等，在后者的情况下，包括磨削加工、外形加工及研磨加工等。
如此，机械加工包括多个加工，湿蚀刻只要至少在最初的加工前进行即可，但优选的是在各个加工前每次都进行。由此，能够在下一次加工前预先除去加工时新导入的欠缺部分、或生成态晶体所包含的容易发生裂缝或破裂的部位，能够抑制在之后的加工中发生裂缝或破裂的情况。
在用一个生成态晶体制造一张氮化镓基板时容易发生裂缝或破裂的部位，如之前所述，主要存在于良好地控制了生长条件的生成态晶体的表面、即C面（Ga极性面）以外的面上，因此优选的是对生成态晶体的C面以外的面进行湿蚀刻。在此，所谓的C面以外的面是指生成态晶体（基底基板12）的背面和侧面（A面、M面及它们中间的面）。
再者，在湿蚀刻中，虽然在生成态晶体的C面上产生若干的蚀痕，但作为Ga极性面的C面其化学性非常稳定，不会被明显地进行湿蚀刻。
因此，即便不花费额外的工夫，只要实施通常的湿蚀刻，就能够对生成态晶体的C面以外的面进行湿蚀刻。另外，在湿蚀刻之后，通过水洗进行氮化镓基板的清洗。
另一方面，在通过切割加工用一个生成态晶体制造多张氮化镓基板的情况下，在该切割加工时导入缺陷部分。因此，该缺陷部分（容易发生裂缝或破裂的低质量部分）还存在于切割基板的C面及N极性面，所以优选的是对切割基板的整个面进行湿蚀刻。这时，由于切割基板的Ga面的低质量部分其化学性不稳定，因此通过湿蚀刻被除去，而之后露出的高质量的Ga面其化学性非常稳定，不会被明显地进行湿蚀刻。
而且，无论是前者或后者中任一种情况，优选的是将蚀刻量设置成从除了C面以外的各蚀刻面沿着垂直方向为5μm以上。由此，能够显著（例如，40%以上）提高制造成品率。
如果用具体例子来说明，当用直径110mm、厚度3mm的生成态晶体制造一张直径100mm的氮化镓基板的情况下，蚀刻量与制造成品率的关系如图2所示。
从图2可知，当没有在机械加工之前进行湿蚀刻的情况下，即在侧面及背面的蚀刻量为0μm的情况下，制造成品率不到10%，但在进行了湿蚀刻的情况下，随着侧面及背面各自的蚀刻量增加，制造成品率上升。
另外，当通过切割加工用直径160mm、厚度50mm的生成态晶体制造25张直径150mm的切割基板的情况下，蚀刻量与制造成品率的关系如图3所示。
从图3可知，当没有在机械加工之前进行湿蚀刻的情况下，即在侧面、表面及背面的蚀刻量为0μm的情况下，制造成品率不到10%，但在进行了湿蚀刻的情况下，随着蚀刻量增加，制造成品率上升。
若考虑这些结果，则为了使制造成品率显著提高，并且得到稳定的结果，如图2、3的点A、B所示，优选的是将蚀刻量设置成从各蚀刻面沿着垂直方向为5μm以上。由此，能够将制造成品率提高40%以上。进而，如果将蚀刻量设置成100μm以上，还能够将制造成品率成为80%以上。
以上的湿蚀刻无论用什么样的方法进行都可以，例如，可以使用由氢氧化钾构成的蚀刻液、或磷酸和硫酸的混合液来实施。
在使用磷酸和硫酸的混合液来实施的情况下，为了实现恰当的湿蚀刻，优选的是将磷酸和硫酸的混合比例设置成10:1至1∶10之间，即硫酸相对于磷酸的混合比为1/10以上10以下。通过改变该比例，能够在氮化镓晶体或切割基板的表面及背面与侧面上使蚀刻量不同，或者调整蚀刻时间。
另外，优选的是将混合液的温度设置成200℃以上300℃以下。这是因为，如果混合液的温度不到200℃，则不能进行湿蚀刻，如果超过300℃，则引起磷酸的变质，不能进行恰当的湿蚀刻。
如上所述，根据本发明的氮化镓基板的制造方法，由于在机械加工之前通过湿蚀刻从化学上除去容易发生裂缝或破裂的部位，因此即便在机械加工时在氮化镓晶体上施加了应力，也能够防止发生裂缝或破裂，并提高制造成品率。

Claims (8)

1.一种氮化镓基板的制造方法，对氮化镓晶体实施机械加工来制造氮化镓基板，其特征在于，
在所述机械加工之前对所述氮化镓晶体实施湿蚀刻。
2.如权利要求1所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
所述氮化镓晶体是生成态晶体或对生成态晶体进行切割加工后的切割基板中的任一种。
3.如权利要求1或2所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
所述机械加工包括多个加工，所述湿蚀刻在各加工前每次都进行。
4.如权利要求1~3中任一项所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
对所述氮化镓晶体的C面以外的面进行湿蚀刻。
5.如权利要求1~4中任一项所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
将蚀刻量设置成从各蚀刻面沿着垂直方向为5μm以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
使用磷酸和硫酸的混合液进行湿蚀刻。
7.如权利要求6所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
将硫酸相对于磷酸的混合比设置成1/10以上10以下。
8.如权利要求6或7所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，
将所述混合液的温度设置成200℃以上300℃以下。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106574398A (zh) * 2014-07-24 2017-04-19 住友电气工业株式会社 氮化镓衬底
CN106783579A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 苏州纳维科技有限公司 Iii族氮化物衬底及其制备方法
CN108214955A (zh) * 2018-01-03 2018-06-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6547552B2 (ja) * 2015-09-28 2019-07-24 三菱ケミカル株式会社 Ｃ面ＧａＮウエハおよびＣ面ＧａＮウエハ製造方法
CN112986482B (zh) * 2021-03-11 2023-07-07 中国电子科技集团公司第四十六研究所 用于氮化铝单晶抛光片（0001）面的极性面区分方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270516A (ja) * 2001-03-07 2002-09-20 Nec Corp Ｉｉｉ族窒化物半導体の成長方法、ｉｉｉ族窒化物半導体膜およびそれを用いた半導体素子
JP2009218569A (ja) * 2008-02-13 2009-09-24 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体からなる発光素子とその製造方法
JP4395812B2 (ja) * 2008-02-27 2010-01-13 住友電気工業株式会社 窒化物半導体ウエハ−加工方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106574398A (zh) * 2014-07-24 2017-04-19 住友电气工业株式会社 氮化镓衬底
CN106574398B (zh) * 2014-07-24 2019-03-05 住友电气工业株式会社 氮化镓衬底
CN110042471A (zh) * 2014-07-24 2019-07-23 住友电气工业株式会社 氮化镓衬底
US10443151B2 (en) 2014-07-24 2019-10-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride substrate
CN106783579A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 苏州纳维科技有限公司 Iii族氮化物衬底及其制备方法
CN106783579B (zh) * 2016-12-29 2019-12-13 苏州纳维科技有限公司 Iii族氮化物衬底及其制备方法
CN108214955A (zh) * 2018-01-03 2018-06-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法
CN108214955B (zh) * 2018-01-03 2019-08-20 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法

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