JP2004315314A - サファイヤ基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スクライビングによる欠けが発生しにくいサファイヤ基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面のうちいずれか一つの特定の面に形成されていることを特徴とするサファイヤ基板である。特定のａ面にオリフラを設けると、このオリフラを基準として欠けが発生しにくい方向にスクライビングすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面のうちいずれか一つの特定の面に形成されていることを特徴とするサファイヤ基板である。特定のａ面にオリフラを設けると、このオリフラを基準として欠けが発生しにくい方向にスクライビングすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サファイヤ基板及びその製造方法に関し、特に、サファイヤ基板のスクライブ方向を判別できるサファイヤ基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から単結晶サファイア基板を簡単な工程で、高精度に分割し、滑らかな分割面を得る方法として、単結晶サファイア基板の周囲の一部にＲ面と平行または垂直な基準面を設け、この単結晶サファイア基板をＲ面に沿って劈開し、分割する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＧａＮに代表されるＩＩＩ族窒化物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等をエピタキシャル成長させ、かつ、歩留まりを向上させることのできるサファイヤ基板として、サファイヤ基板上にエピタキシャル成長させる面をｑ面とするサファイヤ基板が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、面方位等の判別が容易となるように、主面が（０００１）等価面であって、＜１ −１ ０ ０＞等価方向を判別するしるしを有する窒化物半導体ウェーハが知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３５１９７号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−２２０２９５号公報
【０００７】
【特許文献３】特開２００２−２２２７４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒化物半導体ウエハーとしては、サファイヤ基板上に窒化物半導体を積層したものが一般的である。また、このサファイヤ基板上に窒化物半導体を積層する窒化物半導体ウエハーにおいては、一般に主面をｃ面とするサファイヤ基板が用いられている。このため、主面がｃ面であるサファイヤ基板を用いた窒化物半導体ウエハーの分割工程において、スクライビングによる窒化物半導体ウエハーの欠けの発生を抑制できる技術の開発が求められている。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スクライビングによる欠けが発生しにくいサファイヤ基板及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、スクライビング方向とサファイヤ基板の結晶方位との関係に着目して上記課題を鋭意検討した結果、サファイヤ基板の結晶方位とスクライビング方向との間に一定の規則性があることを発見した。
【００１１】
本発明者らは、上記発見に基づいて更なる検討の結果、ｍ軸方向に沿ってスクライビングする場合、Ｒ軸の存在する方向からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、また、ａ軸方向に沿ってスクライビングする場合、＜１ １ −２ ０＞方向、＜１ −２ １ ０＞方向、＜−２ １ １ ０＞方向にスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなるという知見を得て、請求項１乃至請求項１１に記載の発明を完成した。
【００１２】
請求項１記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面のうちいずれか一つの特定の面に形成されていることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００１３】
＜−１ −１ ２ ０＞の等価方向は、＜１ １ −２ ０＞方向であり、＜２ −１ −１ ０＞の等価方向は、＜−２ １ １ ０＞方向であり、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向は、＜１ −２ １ ０＞方向である。このため、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面は、ａ面を意味する。すなわち、本発明ではオリエンテーションフラットが６面あるａ面のうち特定のａ面に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このように、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けると、欠けが発生しにくい方向にスクライビングすることができる。すなわち、オリエンテーションフラットは特定のａ面に形成されているため、オリエンテーションフラットの結晶方位を知ることができ、このオリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができるからである。
【００１５】
従って、ｍ軸に沿ってスクライビングする場合、オリエンテーションフラットの結晶方位からＲ軸方向が特定されるため、欠けの発生しにくいＲ軸の存在する方向からスクライビングすることができる。また、ａ軸に沿ってスクライビングする場合にもオリエンテーションフラットの結晶方位から欠けの発生しにくい＜１ １ −２ ０＞方向、＜１ −２ １ ０＞方向、＜−２ １ １ ０＞方向を特定できるため、欠けの発生しにくい方向にスクライビングすることができる。
【００１６】
これに対して、一般的なサファイヤ基板のように、ａ面に設けられたオリエンテーションフラットの結晶方位が特定されていない場合には、このオリエンテーションフラットを基準としてａ軸又はｍ軸方向にスクライビングすることは可能であるが、すべての窒化物半導体ウエハーについて一定の方向にスクライビングすることはできない。
【００１７】
一般に、軸方向がｃ軸であるサファイヤインゴットのａ面にオリエンテーションフラットを設ける場合、Ｘ線回折によりａ軸を測定して、このａ軸に垂直なａ面にオリエンテーションフラットを設けている。しかし、測定したａ軸に垂直なａ面は、２面存在するため、複数のサファイヤインゴットにオリエンテーションフラットを設ける場合、サファイヤインゴット毎にオリエンテーションフラットの結晶方位が異なってしまう場合がある。
【００１８】
従って、従来の方法で加工されたオリエンテーションフラットを基準にして窒化物半導体ウエハーをスクライビングしようとすると、オリエンテーションフラットの結晶方位が特定されていないため、ａ軸又はｍ軸に沿ってスクライビングすることは可能であるが、確実に欠けの発生しにくい方向にスクライビングすることができない。このため、スクライビングの際に試し切りを要している。
【００１９】
請求項２記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板の＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれか一つの方向又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のいずれか一つの方向を判別できる印を有するサファイヤ基板。
【００２０】
スクライブ方向に関して＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向は、いずれも同一の規則性を有する。また、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向もまた、いずれも同一の規則性を有する。このため、主面がｃ面であるサファイヤ基板について、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれか一つの方向又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のいずれか一つの方向を判別できる印があれば、スクライブ方向を特定できる。
【００２１】
この印は、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のうち少なくともいずれか一箇所に形成されているのが好ましい。
【００２２】
請求項３記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向に対して垂直な面のうち少なくともいずれか一つの面に形成されており、前記サファイヤ基板にスクライブ方向を特定する印又は前記結晶方位を特定する印が付けられていることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２３】
このサファイヤ基板には、オリエンテーションフラットに加えて、スクライブ方向を特定する印又は結晶方位を特定する印が付けられているため、スクライビングの際に、より容易に欠けの発生しない方向を判別できる。結晶方位は、＜−１ −１ ２ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−２ １ １ ０＞を意味する。
【００２４】
請求項４記載の発明は、サファイヤ基板において、スクライブ方向を特定する印を有するサファイヤ基板である。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記印が刻印であることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記印が切り欠きであることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２８】
このサファイヤ基板は、ｃ軸を主面の法線に対して微傾斜させているオフ基板である。傾斜方向としては、ｍ軸方向又はａ軸方向が一般的であるがこれに限定されない。
【００２９】
請求項８記載の発明は、主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、ａ軸を測定する第１工程と、前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面のいずれか一面を測定する第２工程と、前記第２工程で測定された面が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程とを含むサファイヤ基板の製造方法である。
【００３０】
このように、ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面を測定し、この面がｃ面に対して傾斜している角度に応じて、オリエンテーションフラットを設けるａ面を決定するため、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けることができる。これにより、オリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができる。
【００３１】
特定のａ面とは、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のａ面のうちいずれか１面又は＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のａ面のうちいずれか１面である。
【００３２】
＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面にオリエンテーションフラットを設けた場合については、オリエンテーションフラットに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット側からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリエンテーションフラットに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラットを手前に見て右側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００３３】
一方、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれかに１面にオリエンテーションフラットを設けた場合については、オリエンテーションフラットに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット側に向けてスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリエンテーションフラットに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラットを手前に見て左側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００３４】
以上のように、オリエンテーションフラットを設ける結晶方位を＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面に統一することによって、オリエンテーションフラットを基準として窒化物半導体ウエハーに欠けの発生しにくい方向に確実にスクライビングすることができる。
【００３５】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明の構成に加えて、前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面がＳ面、Ｒ面、ｑ面、ｒ面、ｔ面であることを特徴とするサファイヤ基板の製造方法である。
【００３６】
請求項１０記載の発明は、主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、ａ軸を測定する第１工程と、前記ａ軸に対して直交するＳ軸、Ｒ軸、ｑ軸、ｒ軸、ｔ軸のいずれかの軸を測定する第２工程と、前記第２工程で測定された軸が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程とを含むサファイヤ基板の製造方法である。
【００３７】
このように、ａ軸に対して直交するＳ軸、Ｒ軸、ｑ軸、ｒ軸、ｔ軸のいずれかの軸を測定し、この軸がｃ面に対して傾斜している角度に応じて、オリエンテーションフラットを設けるａ面を決定するため、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けることができる。これにより、オリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができる。
【００３８】
請求項１１記載の発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とするサファイヤ基板の製造方法である。
【００３９】
このサファイヤ基板は、ｃ軸を主面の法線に対して微傾斜させているオフ基板である。傾斜方向としては、ｍ軸方向又はａ軸方向が一般的であるがこれに限定されない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサファイヤ基板の製造方法について、特に本発明の主要部であるオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」という。）の加工方法について説明する。本実施形態では、説明の便宜上、サファイヤインゴットの＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれかの端部にオリフラを設ける場合を説明する。なお、このサファイヤインゴットは、公知の製法によって軸方向がｃ軸となるように製造されたものを用いる。
【００４１】
第１工程
Ｘ線回折によってサファイヤインゴットのａ軸を測定する。ａ軸はｃ軸を中心として６０度毎に存在するが、それらのａ軸のうち、測定するａ軸はいずれのａ軸であってもよい。説明の便宜上、測定したａ軸を図１（ｂ）に示すａ３とする。なお、図１乃至図６はサファイヤ基板を示す図であるがサファイヤインゴットの場合も結晶方位は同じであるので、サファイヤ基板の図面を用いて説明する。
【００４２】
第２工程
第１工程で測定したａ３のａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面のうち、いずれか一面をＸ線回折によって測定する。ここで、ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面とは、具体的には、図１（ｄ）に示すように、Ｓ面、Ｒ面、ｑ面、ｒ面、ｔ面である。これらの面のうち、いずれか一面を測定することとしたのは、オリフラを設けるａ面を容易に決定することができるためである。
【００４３】
第３工程
第２工程で測定したＲ面がｃ面に対して傾いている角度に応じてオリフラを設けるａ面を決定する。図１（ｂ）に示すように、ａ３のａ軸に垂直なａ面は２面（＜−１ −１ ２ ０＞方向又は＜１ １ −２ ０＞方向の２面）存在するため、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度からいずれか１面を特定する必要があるためである。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、＜−１ −１ ２ ０＞方向を統一的に選択することとする。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鈍角の場合、図３（ａ）の紙面手前側のサファイヤ基板端部（図３（ｂ）の位置Ａ）にオリフラを設ける。一方、図４（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鋭角の場合、図４（ａ）の紙面奥側のサファイヤ基板端部（図４（ｂ）の位置Ｂ）にオリフラを設ける。
【００４５】
第１工程で測定したａ軸がａ３の場合、図３（ａ）の紙面手前側も図４（ａ）の紙面奥側もａ３側のサファイヤ基板端部を指すため、結果として、異なるサファイヤインゴットに対して、常に＜−１ −１ ２ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４６】
また、第１工程で測定したａ軸が図１（ｂ）に示すａ２である場合についてもａ３の場合と同様に、図５（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鈍角の場合、図５（ａ）の紙面手前側のサファイヤ基板端部（図５（ｂ）の位置Ａ）にオリフラを設け、図６（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鋭角の場合、図６（ａ）の紙面奥側のサファイヤ基板端部（図６（ｂ）の位置Ｂ）にオリフラを設ける。このように、予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度に応じてオリフラを設ける位置を決めておけば、図５（ａ）の紙面手前側も図６（ａ）の紙面奥側もａ２側のサファイヤ基板端部を示すため、結果として、常に＜−１ ２ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４７】
さらに、第１工程で測定したａ軸がａ１である場合についてもａ３の場合ａ２の場合と同様に予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度に応じてオリフラを設ける位置を決めておけば、結果として、常に＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４８】
以上のように、予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度θに応じてオリフラを設けるａ面を決定すると、第１工程で測定したａ軸がａ１、ａ２、ａ３のいずれであっても、異なるサファイヤインゴットに対して、結果として、常に特定の結晶方位（＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向）のサファイヤ端部にいずれか１面にオリフラを設けることができる。
【００４９】
これにより、オリフラを設けるａ面を＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向に統一させることができる。このため、オリフラに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリフラ側からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリフラに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、オリフラを手前に見て右側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００５０】
なお、本実施形態では、測定したＲ面のｃ面に対する傾斜角度からオリフラを設けるａ面を決定する場合について説明したが、Ｒ軸のｃ軸に対する傾斜角度からａ面を決定してもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、サファイヤインゴットにオリフラを設ける方法を説明したが、本発明はサファイヤインゴットに限定されず、ＥＦＧ法で製造されたサファイヤ基板にオリフラを設ける場合にも適用できる。
【００５２】
第１工程、第２工程のａ軸の測定方法はＸ線回折に限定されない。また、本実施形態では、オリフラを設ける場合について説明したが、スクライブ方向を特定できる印であれば、オリフラに限定されず、刻印や切り欠きであってもよい。さらに、オリフラにスクライブ方向を示す刻印や切り欠きを設けると、より一層容易に欠けが発生しにくい方向にスクライブできる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、窒化物半導体ウエハーの分割工程において、窒化物半導体ウエハーの欠けが発生しにくい方向にスクライブできるため、試し切りを要しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るサファイヤの概念図である。（ａ）は、スクライビング方向と欠けの発生との関係を説明する図である。（ｂ）は、サファイヤ基板の結晶方位を説明する図である。（ｃ）は、サファイヤ基板の側面図である。（ｄ）は、サファイヤ基板の側面から見た結晶方位を説明する図である。
【図２】本実施形態に係るサファイヤの概念図である。（ａ）は、スクライビング方向と欠けの発生との関係を説明する図である。（ｂ）は、サファイヤ基板の結晶方位を説明する図である。（ｃ）は、サファイヤ基板の側面図である。（ｄ）は、サファイヤ基板の側面から見た結晶方位を説明する図である。
【図３】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図４】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図５】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図６】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、サファイヤ基板及びその製造方法に関し、特に、サファイヤ基板のスクライブ方向を判別できるサファイヤ基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から単結晶サファイア基板を簡単な工程で、高精度に分割し、滑らかな分割面を得る方法として、単結晶サファイア基板の周囲の一部にＲ面と平行または垂直な基準面を設け、この単結晶サファイア基板をＲ面に沿って劈開し、分割する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＧａＮに代表されるＩＩＩ族窒化物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等をエピタキシャル成長させ、かつ、歩留まりを向上させることのできるサファイヤ基板として、サファイヤ基板上にエピタキシャル成長させる面をｑ面とするサファイヤ基板が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、面方位等の判別が容易となるように、主面が（０００１）等価面であって、＜１ −１ ０ ０＞等価方向を判別するしるしを有する窒化物半導体ウェーハが知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３５１９７号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−２２０２９５号公報
【０００７】
【特許文献３】特開２００２−２２２７４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒化物半導体ウエハーとしては、サファイヤ基板上に窒化物半導体を積層したものが一般的である。また、このサファイヤ基板上に窒化物半導体を積層する窒化物半導体ウエハーにおいては、一般に主面をｃ面とするサファイヤ基板が用いられている。このため、主面がｃ面であるサファイヤ基板を用いた窒化物半導体ウエハーの分割工程において、スクライビングによる窒化物半導体ウエハーの欠けの発生を抑制できる技術の開発が求められている。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スクライビングによる欠けが発生しにくいサファイヤ基板及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、スクライビング方向とサファイヤ基板の結晶方位との関係に着目して上記課題を鋭意検討した結果、サファイヤ基板の結晶方位とスクライビング方向との間に一定の規則性があることを発見した。
【００１１】
本発明者らは、上記発見に基づいて更なる検討の結果、ｍ軸方向に沿ってスクライビングする場合、Ｒ軸の存在する方向からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、また、ａ軸方向に沿ってスクライビングする場合、＜１ １ −２ ０＞方向、＜１ −２ １ ０＞方向、＜−２ １ １ ０＞方向にスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなるという知見を得て、請求項１乃至請求項１１に記載の発明を完成した。
【００１２】
請求項１記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面のうちいずれか一つの特定の面に形成されていることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００１３】
＜−１ −１ ２ ０＞の等価方向は、＜１ １ −２ ０＞方向であり、＜２ −１ −１ ０＞の等価方向は、＜−２ １ １ ０＞方向であり、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向は、＜１ −２ １ ０＞方向である。このため、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面は、ａ面を意味する。すなわち、本発明ではオリエンテーションフラットが６面あるａ面のうち特定のａ面に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このように、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けると、欠けが発生しにくい方向にスクライビングすることができる。すなわち、オリエンテーションフラットは特定のａ面に形成されているため、オリエンテーションフラットの結晶方位を知ることができ、このオリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができるからである。
【００１５】
従って、ｍ軸に沿ってスクライビングする場合、オリエンテーションフラットの結晶方位からＲ軸方向が特定されるため、欠けの発生しにくいＲ軸の存在する方向からスクライビングすることができる。また、ａ軸に沿ってスクライビングする場合にもオリエンテーションフラットの結晶方位から欠けの発生しにくい＜１ １ −２ ０＞方向、＜１ −２ １ ０＞方向、＜−２ １ １ ０＞方向を特定できるため、欠けの発生しにくい方向にスクライビングすることができる。
【００１６】
これに対して、一般的なサファイヤ基板のように、ａ面に設けられたオリエンテーションフラットの結晶方位が特定されていない場合には、このオリエンテーションフラットを基準としてａ軸又はｍ軸方向にスクライビングすることは可能であるが、すべての窒化物半導体ウエハーについて一定の方向にスクライビングすることはできない。
【００１７】
一般に、軸方向がｃ軸であるサファイヤインゴットのａ面にオリエンテーションフラットを設ける場合、Ｘ線回折によりａ軸を測定して、このａ軸に垂直なａ面にオリエンテーションフラットを設けている。しかし、測定したａ軸に垂直なａ面は、２面存在するため、複数のサファイヤインゴットにオリエンテーションフラットを設ける場合、サファイヤインゴット毎にオリエンテーションフラットの結晶方位が異なってしまう場合がある。
【００１８】
従って、従来の方法で加工されたオリエンテーションフラットを基準にして窒化物半導体ウエハーをスクライビングしようとすると、オリエンテーションフラットの結晶方位が特定されていないため、ａ軸又はｍ軸に沿ってスクライビングすることは可能であるが、確実に欠けの発生しにくい方向にスクライビングすることができない。このため、スクライビングの際に試し切りを要している。
【００１９】
請求項２記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板の＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれか一つの方向又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のいずれか一つの方向を判別できる印を有するサファイヤ基板。
【００２０】
スクライブ方向に関して＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向は、いずれも同一の規則性を有する。また、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向もまた、いずれも同一の規則性を有する。このため、主面がｃ面であるサファイヤ基板について、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれか一つの方向又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のいずれか一つの方向を判別できる印があれば、スクライブ方向を特定できる。
【００２１】
この印は、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のうち少なくともいずれか一箇所に形成されているのが好ましい。
【００２２】
請求項３記載の発明は、サファイヤ基板において、主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向に対して垂直な面のうち少なくともいずれか一つの面に形成されており、前記サファイヤ基板にスクライブ方向を特定する印又は前記結晶方位を特定する印が付けられていることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２３】
このサファイヤ基板には、オリエンテーションフラットに加えて、スクライブ方向を特定する印又は結晶方位を特定する印が付けられているため、スクライビングの際に、より容易に欠けの発生しない方向を判別できる。結晶方位は、＜−１ −１ ２ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−２ １ １ ０＞を意味する。
【００２４】
請求項４記載の発明は、サファイヤ基板において、スクライブ方向を特定する印を有するサファイヤ基板である。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記印が刻印であることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記印が切り欠きであることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とするサファイヤ基板である。
【００２８】
このサファイヤ基板は、ｃ軸を主面の法線に対して微傾斜させているオフ基板である。傾斜方向としては、ｍ軸方向又はａ軸方向が一般的であるがこれに限定されない。
【００２９】
請求項８記載の発明は、主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、ａ軸を測定する第１工程と、前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面のいずれか一面を測定する第２工程と、前記第２工程で測定された面が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程とを含むサファイヤ基板の製造方法である。
【００３０】
このように、ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面を測定し、この面がｃ面に対して傾斜している角度に応じて、オリエンテーションフラットを設けるａ面を決定するため、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けることができる。これにより、オリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができる。
【００３１】
特定のａ面とは、＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のａ面のうちいずれか１面又は＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のａ面のうちいずれか１面である。
【００３２】
＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面にオリエンテーションフラットを設けた場合については、オリエンテーションフラットに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット側からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリエンテーションフラットに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラットを手前に見て右側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００３３】
一方、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれかに１面にオリエンテーションフラットを設けた場合については、オリエンテーションフラットに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット側に向けてスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリエンテーションフラットに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラットを手前に見て左側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００３４】
以上のように、オリエンテーションフラットを設ける結晶方位を＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のサファイヤ基板端部のいずれか１面に統一することによって、オリエンテーションフラットを基準として窒化物半導体ウエハーに欠けの発生しにくい方向に確実にスクライビングすることができる。
【００３５】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明の構成に加えて、前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面がＳ面、Ｒ面、ｑ面、ｒ面、ｔ面であることを特徴とするサファイヤ基板の製造方法である。
【００３６】
請求項１０記載の発明は、主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、ａ軸を測定する第１工程と、前記ａ軸に対して直交するＳ軸、Ｒ軸、ｑ軸、ｒ軸、ｔ軸のいずれかの軸を測定する第２工程と、前記第２工程で測定された軸が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程とを含むサファイヤ基板の製造方法である。
【００３７】
このように、ａ軸に対して直交するＳ軸、Ｒ軸、ｑ軸、ｒ軸、ｔ軸のいずれかの軸を測定し、この軸がｃ面に対して傾斜している角度に応じて、オリエンテーションフラットを設けるａ面を決定するため、特定のａ面にオリエンテーションフラットを設けることができる。これにより、オリエンテーションフラットを基準として欠けが発生しにくい方向を容易に特定することができる。
【００３８】
請求項１１記載の発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とするサファイヤ基板の製造方法である。
【００３９】
このサファイヤ基板は、ｃ軸を主面の法線に対して微傾斜させているオフ基板である。傾斜方向としては、ｍ軸方向又はａ軸方向が一般的であるがこれに限定されない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサファイヤ基板の製造方法について、特に本発明の主要部であるオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」という。）の加工方法について説明する。本実施形態では、説明の便宜上、サファイヤインゴットの＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれかの端部にオリフラを設ける場合を説明する。なお、このサファイヤインゴットは、公知の製法によって軸方向がｃ軸となるように製造されたものを用いる。
【００４１】
第１工程
Ｘ線回折によってサファイヤインゴットのａ軸を測定する。ａ軸はｃ軸を中心として６０度毎に存在するが、それらのａ軸のうち、測定するａ軸はいずれのａ軸であってもよい。説明の便宜上、測定したａ軸を図１（ｂ）に示すａ３とする。なお、図１乃至図６はサファイヤ基板を示す図であるがサファイヤインゴットの場合も結晶方位は同じであるので、サファイヤ基板の図面を用いて説明する。
【００４２】
第２工程
第１工程で測定したａ３のａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面のうち、いずれか一面をＸ線回折によって測定する。ここで、ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面とは、具体的には、図１（ｄ）に示すように、Ｓ面、Ｒ面、ｑ面、ｒ面、ｔ面である。これらの面のうち、いずれか一面を測定することとしたのは、オリフラを設けるａ面を容易に決定することができるためである。
【００４３】
第３工程
第２工程で測定したＲ面がｃ面に対して傾いている角度に応じてオリフラを設けるａ面を決定する。図１（ｂ）に示すように、ａ３のａ軸に垂直なａ面は２面（＜−１ −１ ２ ０＞方向又は＜１ １ −２ ０＞方向の２面）存在するため、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度からいずれか１面を特定する必要があるためである。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、＜−１ −１ ２ ０＞方向を統一的に選択することとする。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鈍角の場合、図３（ａ）の紙面手前側のサファイヤ基板端部（図３（ｂ）の位置Ａ）にオリフラを設ける。一方、図４（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鋭角の場合、図４（ａ）の紙面奥側のサファイヤ基板端部（図４（ｂ）の位置Ｂ）にオリフラを設ける。
【００４５】
第１工程で測定したａ軸がａ３の場合、図３（ａ）の紙面手前側も図４（ａ）の紙面奥側もａ３側のサファイヤ基板端部を指すため、結果として、異なるサファイヤインゴットに対して、常に＜−１ −１ ２ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４６】
また、第１工程で測定したａ軸が図１（ｂ）に示すａ２である場合についてもａ３の場合と同様に、図５（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鈍角の場合、図５（ａ）の紙面手前側のサファイヤ基板端部（図５（ｂ）の位置Ａ）にオリフラを設け、図６（ａ）に示すように、Ｒ面のｃ面に対する傾斜角度θが鋭角の場合、図６（ａ）の紙面奥側のサファイヤ基板端部（図６（ｂ）の位置Ｂ）にオリフラを設ける。このように、予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度に応じてオリフラを設ける位置を決めておけば、図５（ａ）の紙面手前側も図６（ａ）の紙面奥側もａ２側のサファイヤ基板端部を示すため、結果として、常に＜−１ ２ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４７】
さらに、第１工程で測定したａ軸がａ１である場合についてもａ３の場合ａ２の場合と同様に予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度に応じてオリフラを設ける位置を決めておけば、結果として、常に＜２ −１ −１ ０＞方向のサファイヤ基板端部にオリフラを形成できる。
【００４８】
以上のように、予めＲ面のｃ面に対する傾斜角度θに応じてオリフラを設けるａ面を決定すると、第１工程で測定したａ軸がａ１、ａ２、ａ３のいずれであっても、異なるサファイヤインゴットに対して、結果として、常に特定の結晶方位（＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向）のサファイヤ端部にいずれか１面にオリフラを設けることができる。
【００４９】
これにより、オリフラを設けるａ面を＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向に統一させることができる。このため、オリフラに対して垂直方向（ａ軸方向）にスクライビングする場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、オリフラ側からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなり、オリフラに対して平行（ｍ軸方向）にスクライビングする場合、オリフラを手前に見て右側（Ｒ軸が存在する側）からスクライビングすると、窒化物半導体ウエハーに欠けが発生しにくくなる。
【００５０】
なお、本実施形態では、測定したＲ面のｃ面に対する傾斜角度からオリフラを設けるａ面を決定する場合について説明したが、Ｒ軸のｃ軸に対する傾斜角度からａ面を決定してもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、サファイヤインゴットにオリフラを設ける方法を説明したが、本発明はサファイヤインゴットに限定されず、ＥＦＧ法で製造されたサファイヤ基板にオリフラを設ける場合にも適用できる。
【００５２】
第１工程、第２工程のａ軸の測定方法はＸ線回折に限定されない。また、本実施形態では、オリフラを設ける場合について説明したが、スクライブ方向を特定できる印であれば、オリフラに限定されず、刻印や切り欠きであってもよい。さらに、オリフラにスクライブ方向を示す刻印や切り欠きを設けると、より一層容易に欠けが発生しにくい方向にスクライブできる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、窒化物半導体ウエハーの分割工程において、窒化物半導体ウエハーの欠けが発生しにくい方向にスクライブできるため、試し切りを要しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るサファイヤの概念図である。（ａ）は、スクライビング方向と欠けの発生との関係を説明する図である。（ｂ）は、サファイヤ基板の結晶方位を説明する図である。（ｃ）は、サファイヤ基板の側面図である。（ｄ）は、サファイヤ基板の側面から見た結晶方位を説明する図である。
【図２】本実施形態に係るサファイヤの概念図である。（ａ）は、スクライビング方向と欠けの発生との関係を説明する図である。（ｂ）は、サファイヤ基板の結晶方位を説明する図である。（ｃ）は、サファイヤ基板の側面図である。（ｄ）は、サファイヤ基板の側面から見た結晶方位を説明する図である。
【図３】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図４】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図５】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
【図６】（ａ）は、Ｒ面とｃ面との傾斜角度の関係を説明する図である。（ｂ）は、オリフラを設ける位置を説明する図である。
Claims (11)
- サファイヤ基板において、
主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞の等価方向に対して垂直な面のうちいずれか一つの特定の面に形成されていることを特徴とするサファイヤ基板。 - サファイヤ基板において、
主面がｃ面であるサファイヤ基板の＜−１ −１ ２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞方向のいずれか一つの方向又は、＜１ １ −２ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向のいずれか一つの方向を判別できる印を有するサファイヤ基板。 - サファイヤ基板において、
主面がｃ面であるサファイヤ基板のオリエンテーションフラットが、＜−１ −１ ２ ０＞、＜１ １ −２ ０＞、＜−１ ２ −１ ０＞、＜１ −２ １ ０＞、＜２ −１ −１ ０＞、＜−２ １ １ ０＞方向に対して垂直な面のうち少なくともいずれか一つの面に形成されており、前記サファイヤ基板にスクライブ方向を特定する印又は前記結晶方位を特定する印が付けられていることを特徴とするサファイヤ基板。 - サファイヤ基板において、
スクライブ方向を特定する印を有するサファイヤ基板。 - 前記印は、刻印であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のサファイヤ基板。
- 前記印は、切り欠きであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のサファイヤ基板。
- 前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のサファイヤ基板。
- 主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、
ａ軸を測定する第１工程と、
前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面のいずれか一面を測定する第２工程と、
前記第２工程で測定された面が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程と、を含むサファイヤ基板の製造方法。 - 前記ａ軸を晶帯軸とする晶帯に属する面は、Ｓ面、Ｒ面、ｑ面、ｒ面、ｔ面であることを特徴とする請求項８記載のサファイヤ基板の製造方法。
- 主面がｃ面であるサファイヤ基板の製造方法において、
ａ軸を測定する第１工程と、
前記ａ軸に対して直交するＳ軸、Ｒ軸、ｑ軸、ｒ軸、ｔ軸のいずれかの軸を測定する第２工程と、
前記第２工程で測定された軸が前記ｃ面に対して傾いている角度に応じてオリエンテーションフラットを設けるａ面を決定する第３工程と、を含むサファイヤ基板の製造方法。 - 前記主面のｃ軸が傾斜していることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載のサファイヤ基板の製造方法。
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