JP2007250766A - 窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法。 - Google Patents

窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法。 Download PDF

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Abstract

【課題】割れ難い窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法を提供する。
【解決手段】窒化ガリウム系基板１０は、鏡面研磨された表面１２と、表面１２とは反対側の裏面１４とを備える。裏面１４には厚さｄが３０μｍ以下のダメージ層１６が形成されている。表面１２の強度をＩ１とし、裏面１４の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値は０．４６以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法に関する。
窒化ガリウム系基板は、通常以下のようにして製造される。まず、窒化ガリウムからなるインゴットを円柱状に研削加工する。次に、結晶方位を判別するためのノッチ又はオリエンテーションフラットを円柱状のインゴットの側面に形成する。ノッチは、Ｖ字形状の溝からなる。オリエンテーションフラットは、所定の結晶面に平行な研削面からなる。続いて、内周刃スライサーやワイヤーソー等の切断装置を用いてインゴットを切断することによって窒化ガリウム系基板を得る。その後、窒化ガリウム系基板のエッジに面取りを施す。さらに、窒化ガリウム系基板の裏面をラッピング処理（機械的研磨処理）する。続いて、表面をポリッシング処理することによって鏡面を得る（鏡面研磨処理）。その後、窒化ガリウム系基板を洗浄する。これにより、デバイスを形成可能な鏡面を有する窒化ガリウム系基板が得られる。
特許第３５８１１４５号公報
通常、窒化ガリウム系基板の裏面を加工すると、裏面に汚れが付着すると共に、歪やクラックを含むダメージ層が裏面に形成される。その結果、窒化ガリウム系基板が割れ易くなってしまうので、製造歩留まりを向上させることは難しい。
本発明は、割れ難い窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明の窒化ガリウム系基板は、鏡面研磨された第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを備え、前記第２の面には厚さ３０μｍ以下のダメージ層が形成されており、前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である。
また、本発明の窒化ガリウム系基板は、鏡面研磨された第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを備え、前記第２の面には厚さ１０μｍ以下のダメージ層が形成されており、前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．６９以上である。
本発明によれば、割れ難い窒化ガリウム系基板が得られる。ダメージ層の厚さが３０μｍを超えると、窒化ガリウム系基板が割れ易くなる。また、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６未満であると、窒化ガリウム系基板が割れ易くなる。
さらに、ダメージ層の厚さが１０μｍを超えると、窒化ガリウム系基板の反りが増大する傾向にある。また、Ｉ２／Ｉ１の値が０．６９未満であると、窒化ガリウム系基板の反りが増大する傾向にある。
本発明の窒化ガリウム系基板の評価方法は、窒化ガリウム系基板の第１の面の強度及び前記第１の面とは反対側の第２の面の強度を測定する工程と、前記第２の面に形成されたダメージ層の厚さを測定する工程と、前記ダメージ層の厚さが３０μｍ以下であり、前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である場合に良品と判断する工程とを含む。
ここで、第１及び第２の面の強度を測定した後にダメージ層の厚さを測定してもよいし、ダメージ層の厚さを測定した後に第１及び第２の面の強度を測定してもよい。
本発明の評価方法によって良品と判断された窒化ガリウム系基板は、上述のように割れ難い。
本発明の窒化ガリウム系基板の製造方法は、窒化ガリウム系基板の第１の面を鏡面研磨する工程と、前記窒化ガリウム系基板の前記第１の面とは反対側の第２の面を加工することによって、前記第２の面にダメージ層を形成する工程と、前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上となり、前記ダメージ層の厚さが３０μｍ以下となるように、前記ダメージ層をエッチングする工程とを含む。
ここで、第１の面を鏡面研磨する工程はいつ実施されてもよい。例えば、第１の面を鏡面研磨する工程は、ダメージ層を形成する工程の前に実施されてもよいし、ダメージ層を形成する工程とダメージ層をエッチングする工程との間に実施されてもよいし、ダメージ層をエッチングする工程の後に実施されてもよい。
本発明の製造方法によれば、上述の割れ難い窒化ガリウム系基板が得られる。
本発明によれば、割れ難い窒化ガリウム系基板、窒化ガリウム系基板の評価方法及び窒化ガリウム系基板の製造方法が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
図１は、実施形態に係る窒化ガリウム系基板を模式的に示す断面図である。図１に示される窒化ガリウム系基板１０は、例えば２インチφのＧａＮウェハである。窒化ガリウム系基板１０は、六方晶又は立方晶のＧａＮ単結晶からなることが好ましい。六方晶のＧａＮ単結晶としては、ウルツ鉱構造を有するものが挙げられる。六方晶のＧａＮ単結晶では、Ｃ面と呼ばれる（０００１）面、Ｍ面と呼ばれる（１０−１０）面、Ａ面と呼ばれる（１１−２０）面、Ｒ面と呼ばれる（０１−１２）面、Ｓ面と呼ばれる（１０−１１）面が存在する。窒化ガリウム系基板１０は、ガリウム原子や窒素原子以外の元素を含んでいてもよい。窒化ガリウム系基板１０の厚さ方向は、［０００１］方向であることが好ましいが、オフ角を有していてもよい。
窒化ガリウム系基板１０は、鏡面研磨された表面１２（第１の面）と、表面１２とは反対側の裏面１４（第２の面）とを備える。例えば、表面１２はＧａ面であり、裏面１４はＮ面である。なお、表面１２をＮ面、裏面１４をＧａ面としてもよい。表面１２には、デバイスが形成されることが好ましい。デバイスとしては、例えば、ＬＥＤやＬＤといった発光素子、電子素子、半導体センサ等が挙げられる。表面１２及び裏面１４のエッジには、面取りが施されていることが好ましい。
裏面１４には歪やクラックを含むダメージ層１６が形成されている。その結果、表面１２にはダメージを受けていない部分１８が残存する。ダメージ層１６は、窒化ガリウム系基板１０を製造する際に形成され、例えば窒化ガリウム系基板を加工すること、例えば機械的に研磨することによって形成される。表面１２には、ダメージ層が形成されていないことが好ましい。
ダメージ層１６の厚さｄは、０μｍ超３０μｍ以下であり、１０μｍ以下であることが好ましい。ここで、ダメージ層１６の厚さｄは、例えば以下のように算出される。まず、窒化ガリウム系基板１０を切断することにより、その断面を露出させる。続いて、その断面のカソードルミネッセンス測定を行い、断面におけるカソードルミネッセンス強度の２次元マップを作成する。得られた２次元マップにおいて、カソードルミネッセンス強度が所定の閾値以下の領域（非発光領域）をダメージ層１６とする。窒化ガリウム系基板１０の裏面１４における複数箇所でダメージ層１６の厚さを測定し、その平均値をダメージ層１６の厚さｄとすることが好ましい。
なお、窒化ガリウム系基板１０の断面を、例えばローダミンＢ（Ｃ２８Ｈ３１Ｏ３Ｎ２１Ｃｌ）等の蛍光材料に浸漬させ、色素が浸透した領域をダメージ層１６としてもよい。また、窒化ガリウム系基板１０の断面にＸ線を照射し、窒化ガリウム系基板１０の厚さ方向にＸ線をスキャンさせることによって得られるＸ線回折スペクトルを用いて、ピーク位置のズレからダメージ層１６の厚さｄを算出してもよい。
また、表面１２の強度をＩ１とし、裏面１４の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値は０．４６以上であり、０．６９以上であることが好ましい。表面１２の強度（Ｉ１）としては、表面１２に荷重を加えたときに窒化ガリウム系基板１０が割れる荷重の値を用いる。また、裏面１４の強度（Ｉ２）としては、裏面１４に荷重を加えたときに窒化ガリウム系基板１０が割れる荷重の値を用いる。
図２は、窒化ガリウム系基板の表面及び裏面の強度を測定する強度測定装置の一例を模式的に示す図である。図２に示される強度測定装置２０は、ステージ２２と、ステージ２２上に載置され窒化ガリウム系基板１０を保持するための基板ホルダ３２と、窒化ガリウム系基板１０の上方に位置するデジタルフォースゲージ３６とを備える。強度測定装置２０では、直径５０ｍｍ、厚さ３５０μｍの窒化ガリウム系基板１０を用いることが好ましい。基板ホルダ３２は、窒化ガリウム系基板１０の面方向がステージ２２の表面２２ａに略平行になるように窒化ガリウム系基板１０を保持している。
ステージ２２には複数のアーム２４の下端２４ａが固定されており、複数のアーム２４にはクランプ２６がそれぞれ取り付けられている。クランプ２６には、デジタルフォースゲージ３６を支持するための支持棒４０が固定されている。デジタルフォースゲージ３６は、クランプ３８を介して支持棒４０に固定されている。デジタルフォースゲージ３６の下端部３６ａには、ロッド３４が取り付けられている。ロッド３４は、例えば直径１０ｍｍの円柱状であり、半径（Ｒ）５ｍｍの半球状の先端部３４ａを有することが好ましい。ロッド３４の先端部３４ａは、平坦でもよい。ロッド３４の先端部３４ａの位置は、複数のアーム２４の上端２４ｂにそれぞれ取り付けられた高さ調整ねじ２８によって調整される。ロッド３４の先端部３４ａが窒化ガリウム系基板１０に接触した場所をゼロ点とすることによって、ゼロ点調整を行う。デジタルフォースゲージ３６には、配線４４を介してデジタルモニタ４２が接続されている。デジタルモニタ４２は、ロッド３４が押し込まれる量をモニタする。
窒化ガリウム系基板１０の表面１２の強度を測定する場合、ロッド３４の先端部先端部３４ａが表面１２に接触するように窒化ガリウム系基板１０を基板ホルダ３２に載置する。ロッド３４の先端部先端部３４ａが表面１２を押圧し、窒化ガリウム系基板１０が割れたときの荷重を表面１２の強度とする。同様に、ロッド３４の先端部先端部３４ａが窒化ガリウム系基板１０の裏面１４に接触するように窒化ガリウム系基板１０を基板ホルダ３２に載置して、裏面１４の強度を測定することができる。
以上説明したように、本実施形態の窒化ガリウム系基板１０では、ダメージ層１６の厚さｄが３０μｍ以下であり、かつ、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である。このため、窒化ガリウム系基板１０は非常に割れ難い。よって、窒化ガリウム系基板１０の表面１２にデバイスを形成する際に窒化ガリウム系基板１０が割れ難くなるので、デバイスの製造歩留まりが向上する。ダメージ層１６の厚さｄが３０μｍを超えると、窒化ガリウム系基板１０が割れ易くなる。また、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６未満であると、窒化ガリウム系基板１０が割れ易くなる。
また、ダメージ層１６の厚さｄが１０μｍ以下であり、かつ、Ｉ２／Ｉ１の値が０．６９以上であると、窒化ガリウム系基板１０の反りが特に抑制される。なお、一般に、基板の反りが１０μｍ以下であると、好適にデバイスを形成できる。ダメージ層１６の厚さｄが１０μｍを超えると、窒化ガリウム系基板１０の反りが増大する傾向にある。また、Ｉ２／Ｉ１の値が０．６９未満であると、窒化ガリウム系基板１０の反りが増大する傾向にある。
図３は、実施形態に係る窒化ガリウム系基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。以下、実施形態に係る窒化ガリウム系基板の製造方法の一例として、窒化ガリウム系基板１０の製造方法について説明する。
（基板準備工程）
まず、図３(Ａ)に示されるように、表面１２ａ及び裏面１４ｂを備える窒化ガリウム系基板１０ｃを準備する。窒化ガリウム系基板１０ｃは、例えば以下のようにして得られる。まず、窒化ガリウムからなるインゴットの端部を切断除去し、所望の直径となるまで円柱状に研削加工する。次に、必要に応じて、結晶方位を判別するためのオリエンテーションフラットを円柱状のインゴットの側面に形成する。オリエンテーションフラットは、所定の結晶面に平行な研削面からなる。なお、オリエンテーションフラットに代えてノッチを形成してもよい。続いて、例えば内周刃スライサーやワイヤーソー等の切断装置を用いてインゴットを切断することによって基板を得る。その後、基板のエッジに面取りを施すことが好ましい。これにより、エッジにおけるクラックや割れの発生を抑制することができる。
（機械的研磨工程）
次に、図３(Ｂ)に示されるように、窒化ガリウム系基板１０ｃの裏面１４ｂを機械的に研磨（ラッピング処理）する。これにより、窒化ガリウム系基板１０ｃの裏面１４ｂには歪やクラックを含む厚さｄ１のダメージ層１６ａが形成される。その結果、図３(Ｂ)に示されるように、所定の表面粗さを有する裏面１４ａを備えた窒化ガリウム系基板１０ｂが得られる。窒化ガリウム系基板１０ｂの表面１２ａにはダメージを受けていない部分１８ａが残存する。研磨では、例えばダイヤモンド砥粒を有する砥石５０を用いることが好ましい。
なお、窒化ガリウム系基板１０ｃの表面１２ａを機械的に研磨してもよい。この場合、表面１２ａにもダメージ層が形成されるが、後述の鏡面研磨工程によって当該ダメージ層は除去される。
（鏡面研磨工程）
次に、図３(Ｃ)に示されるように、窒化ガリウム系基板１０ｂの表面１２ａを鏡面研磨（ポリッシング処理）する。これにより、鏡面研磨された表面１２を有する窒化ガリウム系基板１０ａが得られる。鏡面研磨では、例えば不織布パッド５２を用いることが好ましい。
（エッチング工程）
次に、図３(Ｄ)に示されるように、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上となり、かつ、厚さｄが３０μｍ以下のダメージ層１６を得るために、ダメージ層１６ａをエッチングする。エッチングを行った後、窒化ガリウム系基板１０を洗浄することが好ましい。エッチングとしては、ドライエッチング及びウェットエッチングのいずれを用いてもよい。例えばエッチング時間を長くすることによって、ダメージ層１６の厚さｄを小さくすることができる。また、例えばダメージ層１６の厚さｄを小さくすることによってＩ２／Ｉ１の値を大きくすることができる。また、砥石５０の砥粒の平均粒径を変えることによってＩ２／Ｉ１の値を調整することができる。
ドライエッチングを行う場合、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が好ましい。例えば、Ａｒガスを用いて、パワー２００Ｗ、圧力１０×１０−３Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａ）の条件下で活性種５４を生成し、活性種５４によりドライエッチングを行うことが好ましい。
ウェットエッチングを行う場合、エッチング液として、加温した強アルカリや強酸を用いることが好ましい。強アルカリとしては、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ等が挙げられる。強酸としては、例えばＨ３ＰＯ４等が挙げられる。ウェットエッチングを行う場合、通常、Ｇａ面は殆どエッチングされず、Ｎ面が選択的にエッチングされる。よって、裏面１４ａがＮ面である場合、窒化ガリウム系基板１０ａをエッチング液に浸漬させることによって、裏面１４ａに形成されたダメージ層１６ａを選択的にエッチングすることができる。その結果、Ｉ２／Ｉ１の値を大きくすることができる。
上記各工程を経ることによって、非常に割れ難い窒化ガリウム系基板１０が得られる。なお、機械的研磨工程の前又はエッチング工程の後に鏡面研磨工程を行ってもよい。
図４は、実施形態に係る窒化ガリウム系基板の評価方法を模式的に示すフローチャートである。以下、実施形態に係る窒化ガリウム系基板の評価方法の一例として、図１も参照しながら窒化ガリウム系基板１０の評価方法について説明する。
この評価方法では、まず、窒化ガリウム系基板１０の表面１２の強度（Ｉ１）及び裏面１４の強度（Ｉ２）を測定する（工程Ｓ１）。次に、裏面１４に形成されたダメージ層１６の厚さｄを測定する（工程Ｓ２）。次に、複数の窒化ガリウム系基板１０について、ダメージ層１６の厚さｄが３０μｍ以下であり、かつ、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である場合に良品と判断し、それ以外の場合には不良品と判断する（工程Ｓ３）。
上記評価方法によって良品と判断された窒化ガリウム系基板１０は、上述のように割れ難い。なお、工程Ｓ１，Ｓ２の順序は特に限定されない。例えば、工程Ｓ２を行った後に工程Ｓ１を行ってもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、窒化ガリウム系基板１０の裏面１４を鏡面研磨してもよい。この場合、表面１２のキズや汚染を低減するために、裏面１４を鏡面研磨した後に表面１２を鏡面研磨することが好ましい。なお、表面１２と裏面１４とを同時に鏡面研磨してもよい。しかしながら、裏面１４を鏡面研磨する場合、製造コストが増大する。よって、窒化ガリウム系基板１０の裏面１４を鏡面研磨しないことが好ましい。この場合、加工時間を短縮することができる。また、表面１２と裏面１４とを容易に識別することができる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
六方晶のＧａＮ単結晶からなるインゴットをスライスして２インチφのＧａＮ単結晶基板を得た。なお、後述するドライエッチングを行った後にＧａＮ単結晶基板の厚さが３５０μｍとなるように、予め設定された間隔でインゴットをスライスした。また、［０００１］方向がＧａＮ単結晶基板の厚み方向になるように、所定の方向に沿ってインゴットをスライスした。
その後、ＧａＮ単結晶基板の裏面を＃４００（平均粒径４５μｍ）のダイヤモンド砥粒により機械的に研磨した。さらに、ＧａＮ単結晶基板の表面をムサシノ電子製 ＭＡ３００Ｄにより鏡面研磨した。
続いて、ＧａＮ単結晶基板の裏面を、ＲＩＥによりドライエッチングした。具体的には、Ａｒガスを用いて、パワー２００Ｗ、圧力１０×１０−３Ｔｏｒｒの条件下でドライエッチングを行った。このとき、機械的な研磨等の加工によってＧａＮ単結晶基板の裏面に形成されたダメージ層の厚さが３０μｍとなるようにドライエッチングを行った。このようにして、直径５０ｍｍ、厚さ３５０μｍの実施例１のＧａＮ単結晶基板を得た。
なお、ダメージ層の厚さについては、実施例１のＧａＮ単結晶基板を別途作製し、そのＧａＮ単結晶基板の断面のカソードルミネッセンス測定を行うことにより算出した。まず、ダメージのあるＧａＮ単結晶基板を、断面の評価が可能な様に分割し、オクスフォード社のカソードルミネッセンス Ｍｏｎｏ ＣＬ３を搭載した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にセットする。続いて、分割された基板の断面に電子線を照射し、２次電子像を測定する。次に、電子線を照射した場所と同じ場所でカソードルミネッセンスを測定する。ダメージが存在するとカソードルミネッセンスが光りにくいため、カソードルミネッセンスと２次電子像との比較からダメージ層の厚さを測定する。
（実施例２）
ダメージ層の厚さが２０μｍとなるようにドライエッチングを行ったこと以外は実施例１と同様にして、実施例２のＧａＮ単結晶基板を得た。
（実施例３）
ダメージ層の厚さが１０μｍとなるようにドライエッチングを行ったこと以外は実施例１と同様にして、実施例３のＧａＮ単結晶基板を得た。
（比較例１）
ダメージ層の厚さが４２μｍとなるようにドライエッチングを行ったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のＧａＮ単結晶基板を得た。
（比較例２）
ダメージ層の厚さが３８μｍとなるようにドライエッチングを行ったこと以外は実施例１と同様にして、比較例２のＧａＮ単結晶基板を得た。
（比較例３）
ダメージ層の厚さが３４μｍとなるようにドライエッチングを行ったこと以外は実施例１と同様にして、比較例３のＧａＮ単結晶基板を得た。
（実験例）
六方晶のＧａＮ単結晶からなるインゴットをスライスして２インチφのＧａＮ単結晶基板を得た。なお、後述するドライエッチングを行った後にＧａＮ単結晶基板の厚さが３５０μｍとなるように、予め設定された間隔でインゴットをスライスした。また、［０００１］方向がＧａＮ単結晶基板の厚み方向になるように、所定の方向に沿ってインゴットをスライスした。
その後、ＧａＮ単結晶基板の表面及び裏面を＃４００のダイヤモンド砥粒により機械的に研磨した。
続いて、ＧａＮ単結晶基板の表面及び裏面を、ＲＩＥによりドライエッチングした。具体的には、Ａｒガスを用いて、パワー２００Ｗ、圧力１０×１０−３Ｔｏｒｒ、エッチング時間２０分間の条件下でドライエッチングを行った。さらに、４０℃の５％ＮＨ４ＯＨ溶液にＧａＮ単結晶基板を１５分間浸漬させた。このようにして、表面及び裏面にダメージ層が形成されていない実験例のＧａＮ単結晶基板を得た。
（評価）
図２に示されるような強度測定装置（イマダ製デジタルフォースゲージ ＺＰＳを搭載した強度測定装置）を用いて、実施例１及び２、比較例１〜３並びに実験例のＧａＮ単結晶基板の表面の強度（Ｉ１）及び裏面の強度（Ｉ２）をそれぞれ測定した。測定では、半径（Ｒ）５ｍｍの半球状の先端部を有し、直径１０ｍｍのロッドを用いた。さらに、得られた表面の強度（Ｉ１）及び裏面の強度（Ｉ２）から、Ｉ２／Ｉ１の値を算出した。結果を表１に示す。
また、実施例１〜３、比較例１〜３並びに実験例のＧａＮ単結晶基板をそれぞれ３枚準備した。これらのＧａＮ単結晶基板の表面に、強度測定装置のリファレンスウェハが割れるときの荷重を加えた。これにより、３枚中割れた基板の枚数をカウントした。結果を表１に示す。
さらに、実施例１〜３、比較例１〜３並びに実験例のＧａＮ単結晶基板の表面の反りを、フラットネステスタを用いて測定した。結果を表１に示す。
Figure 2007250766
（実施例４）
ＧａＮ単結晶基板の裏面を＃３００（平均粒径６０μｍ）のダイヤモンド砥粒により研磨したこと以外は実施例１と同様にして、実施例４のＧａＮ単結晶基板を得た。
（実施例５）
ＧａＮ単結晶基板の裏面を＃３００のダイヤモンド砥粒により研磨したこと以外は実施例３と同様にして、実施例５のＧａＮ単結晶基板を得た。
（比較例４）
ＧａＮ単結晶基板の裏面を＃３００のダイヤモンド砥粒により研磨したこと以外は比較例２と同様にして、比較例４のＧａＮ単結晶基板を得た。
（評価）
図２に示されるような強度測定装置を用いて、実施例４及び５、並びに比較例４のＧａＮ単結晶基板の表面の強度（Ｉ１）及び裏面の強度（Ｉ２）をそれぞれ測定した。さらに、得られた表面の強度（Ｉ１）及び裏面の強度（Ｉ２）から、Ｉ２／Ｉ１の値を算出した。結果を表２に示す。
また、実施例４及び５、並びに比較例４のＧａＮ単結晶基板をそれぞれ３枚準備した。これらのＧａＮ単結晶基板の表面に、強度測定装置のリファレンスウェハが割れるときの荷重を加えた。これにより、３枚中割れた基板の枚数をカウントした。結果を表２に示す。
さらに、実施例４及び５、並びに比較例４のＧａＮ単結晶基板の表面の反りを、フラットネステスタを用いて測定した。結果を表２に示す。
Figure 2007250766
実施形態に係る窒化ガリウム系基板を模式的に示す断面図である。 窒化ガリウム系基板の表面及び裏面の強度を測定する強度測定装置の一例を模式的に示す図である。 実施形態に係る窒化ガリウム系基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 実施形態に係る窒化ガリウム系基板の評価方法を模式的に示すフローチャートである。
符号の説明
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…窒化ガリウム系基板、１２，１２ａ…表面（第１の面）、１４，１４ａ，１４ｂ…裏面（第２の面）、１６，１６ａ…ダメージ層。

Claims (4)

  1. 鏡面研磨された第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを備え、
    前記第２の面には厚さ３０μｍ以下のダメージ層が形成されており、
    前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である、窒化ガリウム系基板。
  2. 鏡面研磨された第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを備え、
    前記第２の面には厚さ１０μｍ以下のダメージ層が形成されており、
    前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．６９以上である、窒化ガリウム系基板。
  3. 窒化ガリウム系基板の第１の面の強度及び前記第１の面とは反対側の第２の面の強度を測定する工程と、
    前記第２の面に形成されたダメージ層の厚さを測定する工程と、
    前記ダメージ層の厚さが３０μｍ以下であり、前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上である場合に良品と判断する工程と、
    を含む、窒化ガリウム系基板の評価方法。
  4. 窒化ガリウム系基板の第１の面を鏡面研磨する工程と、
    前記窒化ガリウム系基板の前記第１の面とは反対側の第２の面を加工することによって、前記第２の面にダメージ層を形成する工程と、
    前記第１の面の強度をＩ１とし、前記第２の面の強度をＩ２としたときに、Ｉ２／Ｉ１の値が０．４６以上となり、前記ダメージ層の厚さが３０μｍ以下となるように、前記ダメージ層をエッチングする工程と、
    を含む、窒化ガリウム系基板の製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102622842B1 (ko) * 2017-06-19 2024-01-10 주식회사 큐리오칩스 부분적으로 둘러싸인 미세유체 채널을 갖는 미세유체 소자 및 그 용도
CN109585326B (zh) * 2018-12-10 2022-11-22 大连芯冠科技有限公司 氮化镓外延片垂直漏电流与霍尔效应复合测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001322899A (ja) * 2000-05-11 2001-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体基板及びその製造方法
JP2003347660A (ja) * 2002-05-30 2003-12-05 Sharp Corp 窒化物半導体装置の製造方法
JP2005026291A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Sharp Corp 窒化物系半導体発光装置およびその製造方法
JP2005343704A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3778538B2 (ja) 1996-12-27 2006-05-24 コマツ電子金属株式会社 シリコンウェーハの評価方法
KR100277968B1 (ko) * 1998-09-23 2001-03-02 구자홍 질화갈륨 기판 제조방법
WO2001022476A2 (en) * 1999-07-28 2001-03-29 Haq, Noor Backside chemical etching and polishing
US20040018392A1 (en) * 2002-07-26 2004-01-29 Texas Instruments Incorporated Method of increasing mechanical properties of semiconductor substrates
JP2004143000A (ja) 2002-10-25 2004-05-20 Sharp Corp 半導体基板のダメージ層厚さおよび抗折強度の測定方法ならびにそれらの測定に使用する薄層化装置
JP4232605B2 (ja) * 2003-10-30 2009-03-04 住友電気工業株式会社 窒化物半導体基板の製造方法と窒化物半導体基板
US8089093B2 (en) * 2004-02-20 2012-01-03 Nichia Corporation Nitride semiconductor device including different concentrations of impurities

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001322899A (ja) * 2000-05-11 2001-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体基板及びその製造方法
JP2003347660A (ja) * 2002-05-30 2003-12-05 Sharp Corp 窒化物半導体装置の製造方法
JP2005026291A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Sharp Corp 窒化物系半導体発光装置およびその製造方法
JP2005343704A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶の製造方法

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