JP2015119087A - Method for manufacturing nitride semiconductor substrate with mark - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マーク付き窒化物半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate.
窒化物半導体基板の表面に文字または記号等のマークを形成する方法としては、特許文献１に記載のものがある。同文献の技術では、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される窒化物半導体基板のミラー面にレーザー光を照射することにより、ミラー面にマークを形成する。 As a method for forming marks such as letters or symbols on the surface of a nitride semiconductor substrate, there is one described in Patent Document 1. In the technique of this document, a mark is formed on a mirror surface by irradiating a mirror surface of a nitride semiconductor substrate formed of gallium nitride (GaN) with laser light.
本発明者は、特許文献１の技術には、以下の点で改善の余地があると考えた。 The inventor considered that the technique of Patent Document 1 has room for improvement in the following points.
特許文献１に記載されているように、劈開性の高い窒化物半導体基板のミラー面にレーザー光を照射してマーキングを行う場合、クラック等の発生を抑制し窒化物半導体基板の品質を確保する観点から、加工速度を極めて低速に制御する必要がある。具体的には、特許文献１には、加工速度を０．５ｍｍ／ｓから３ｍｍ／ｓとすることが好ましい旨の記載がある。
加えて、ＧａＮ等の窒化物半導体基板は、可視光を含む波長４００ｎｍ〜１５００ｎｍの領域の光の透過率が高いため、波長４００ｎｍ〜１５００ｎｍのレーザー光の照射によりマークを形成するのに時間がかかる。
このため、特許文献１の技術では、マークが形成された窒化物半導体基板の生産性が悪い。
また、ミラー面にレーザー光を照射する場合はレーザー光が透過し易いため、特許文献１に記載されているように、レーザー光の照射条件によっては窒化物半導体基板の裏面側にマークが入ることがある。
As described in Patent Document 1, when marking is performed by irradiating a mirror surface of a highly cleaved nitride semiconductor substrate with laser light, the generation of cracks is suppressed to ensure the quality of the nitride semiconductor substrate. From the viewpoint, it is necessary to control the processing speed to a very low speed. Specifically, Patent Document 1 describes that the processing speed is preferably 0.5 mm / s to 3 mm / s.
In addition, a nitride semiconductor substrate such as GaN has a high light transmittance in a wavelength range of 400 nm to 1500 nm including visible light, and thus it takes time to form a mark by irradiation with a laser beam having a wavelength of 400 nm to 1500 nm. .
For this reason, in the technique of Patent Document 1, the productivity of the nitride semiconductor substrate on which the mark is formed is poor.
In addition, when laser light is irradiated onto the mirror surface, the laser light is easily transmitted. Therefore, as described in Patent Document 1, depending on the irradiation condition of the laser light, a mark may be placed on the back surface side of the nitride semiconductor substrate. There is.
なお、特許文献１の技術においてマークを形成する面をミラー面に限定している理由としては、窒化物半導体基板の壁開性が高いために非ミラー面にレーザー光を照射してマーキングを行うとマークの縁部に欠けやクラックが発生し易いことが考えられる。一方、ミラー面にレーザー光を照射してマーキングを行う場合は、マークの縁部の欠けやクラックが抑制される。このため特許文献１の技術ではマークを形成する面をミラー面に限定しているものと推測される。 The reason why the surface on which the mark is formed is limited to the mirror surface in the technique of Patent Document 1 is that the marking is performed by irradiating the non-mirror surface with laser light because the wall openability of the nitride semiconductor substrate is high. It is conceivable that cracks and cracks are likely to occur at the edge of the mark. On the other hand, when marking is performed by irradiating the mirror surface with laser light, chipping and cracks at the edge of the mark are suppressed. For this reason, in the technique of Patent Document 1, it is presumed that the surface on which the mark is formed is limited to the mirror surface.
また、レーザー光の照射により窒化物半導体基板にマークを形成すると、マークの縁部が隆起した状態となり、窒化物半導体基板の品質が悪くなる場合がある。 In addition, when a mark is formed on the nitride semiconductor substrate by laser light irradiation, the edge of the mark is raised, and the quality of the nitride semiconductor substrate may deteriorate.
本発明が解決しようとする課題は、レーザー光を用いて窒化物半導体基板に対してより短時間でマークを形成するとともに、マークの縁部の表面状態を良好にすることである。 The problem to be solved by the present invention is to form a mark in a shorter time on a nitride semiconductor substrate using laser light and to improve the surface condition of the edge of the mark.
本発明は、
Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（ｘ≧０）からなり非ミラー面を有する窒化物半導体基板を準備する第１工程と、
前記非ミラー面にレーザー光を照射することによって、前記非ミラー面において前記レーザー光が照射された領域を窪ませて、前記非ミラー面にマークを形成する第２工程と、
前記第２工程の後で、前記マークが残留する研磨深さで前記非ミラー面の表面を研磨する第３工程と、
を含む、マーク付き窒化物半導体基板の製造方法を提供する。
The present invention
A first step of preparing a nitride semiconductor substrate made of Al 1-x Ga x N (x ≧ 0) and having a non-mirror surface;
A second step of forming a mark on the non-mirror surface by irradiating the non-mirror surface with a laser beam to dent the region irradiated with the laser light on the non-mirror surface;
After the second step, a third step of polishing the surface of the non-mirror surface at a polishing depth where the mark remains;
A method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate is provided.
この製造方法によれば、ミラー面ではなく非ミラー面に対してレーザー光の照射によりマークを形成するため、ミラー面に対してレーザー光の照射によりマークを形成する場合と比べて、マークの加工条件の制約が緩くなる。これにより、レーザー光を用いて窒化物半導体基板に対してマークを形成するに際し、マークの加工速度を速くすることができ、より短時間でマークを形成することが可能となる。
また、非ミラー面は、ミラー面と比べて光が散乱されるため、レーザー光を吸収し易くなる。このため、非ミラー面へのマークの形成は、ミラー面へのマークの形成と比べて、短時間で行うことができる。
さらに、非ミラー面はレーザー光が透過し難いため、レーザー光の条件によらず、窒化物半導体基板の裏面側にマークが形成されてしまうことを抑制することができる。
加えて、非ミラー面にマークを形成した後で、マークが残留する研磨深さで非ミラー面の表面を研磨する。よって、レーザー光の照射によりマークが形成された窒化物半導体基板のマークの縁部の表面状態を良好にすることができ、窒化物半導体基板の品質を向上することができる。
According to this manufacturing method, a mark is formed by irradiating a laser beam on a non-mirror surface rather than a mirror surface. Conditional constraints are relaxed. Thereby, when forming a mark on a nitride semiconductor substrate using laser light, the processing speed of the mark can be increased, and the mark can be formed in a shorter time.
Further, since the non-mirror surface scatters light compared to the mirror surface, it becomes easier to absorb the laser light. For this reason, the formation of the mark on the non-mirror surface can be performed in a shorter time than the formation of the mark on the mirror surface.
Furthermore, since it is difficult for laser light to pass through the non-mirror surface, it is possible to suppress the formation of a mark on the back surface side of the nitride semiconductor substrate regardless of the laser light conditions.
In addition, after the mark is formed on the non-mirror surface, the surface of the non-mirror surface is polished at a polishing depth where the mark remains. Therefore, the surface state of the edge of the mark of the nitride semiconductor substrate on which the mark is formed by laser light irradiation can be improved, and the quality of the nitride semiconductor substrate can be improved.
本発明によれば、レーザー光を用いて窒化物半導体基板に対してより短時間でマークを形成することができるとともに、マークの縁部の表面状態を良好にすることができる。 According to the present invention, a mark can be formed on a nitride semiconductor substrate in a shorter time using a laser beam, and the surface state of the edge of the mark can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図１は実施形態に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法の一連の工程を示すフローチャートである。図２（ａ）〜（ｃ）は実施形態に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法の一連の工程を示す模式的な断面図である。図３は実施形態に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法により形成されたマーク２０の平面画像を示す図である。図４は実施形態に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法により形成されたマーク２０を俯瞰した画像を示す図である。 FIG. 1 is a flowchart showing a series of steps of a manufacturing method of a marked nitride semiconductor substrate according to an embodiment. 2A to 2C are schematic cross-sectional views showing a series of steps in the method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate according to the embodiment. FIG. 3 is a view showing a planar image of the mark 20 formed by the method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate according to the embodiment. FIG. 4 is a view showing an image of a bird's eye view of the mark 20 formed by the method of manufacturing a marked nitride semiconductor substrate according to the embodiment.
本実施形態に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法は、Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（ｘ≧０）からなり非ミラー面１１を有する窒化物半導体基板１０を準備する第１工程（図１のステップＳ１、図２（ａ））と、非ミラー面１１にマーク２０を形成する第２工程（図１のステップＳ２、図２（ｂ））と、第２工程の後でマーク２０が残留する研磨深さで非ミラー面１１の表面を研磨する第３工程（図１のステップＳ３、図２（ｃ））と、を含む。非ミラー面１１にマーク２０を形成する工程では、非ミラー面１１にレーザー光を照射することによって、非ミラー面１１においてレーザー光が照射された領域を窪ませて、非ミラー面１１にマーク２０を形成する。つまり、非ミラー面１１の表面を、非ミラー面１１の反対側面（他方の面１２）に向けて窪ませることによって、マーク２０を形成する。
以下、詳細に説明する。
The method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate according to the present embodiment is a first step of preparing a nitride semiconductor substrate 10 made of Al 1-x Ga x N (x ≧ 0) and having a non-mirror surface 11 (FIG. 1). Step S1, FIG. 2A), the second step of forming the mark 20 on the non-mirror surface 11 (Step S2 of FIG. 1, FIG. 2B), and the mark 20 remains after the second step. And a third step (step S3 in FIG. 1, FIG. 2C) for polishing the surface of the non-mirror surface 11 with the polishing depth to be performed. In the step of forming the mark 20 on the non-mirror surface 11, by irradiating the non-mirror surface 11 with laser light, the region irradiated with the laser light on the non-mirror surface 11 is recessed, and the mark 20 is formed on the non-mirror surface 11. Form. That is, the mark 20 is formed by denting the surface of the non-mirror surface 11 toward the opposite side surface (the other surface 12) of the non-mirror surface 11.
Details will be described below.
窒化物半導体基板１０は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板である。ただし、窒化物半導体基板１０は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板であっても良いし、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板であっても良い。すなわち、窒化物半導体基板１０は、Ａｌ１−ｘＧａｘＮからなる基板である（ｘ≧０）。 The nitride semiconductor substrate 10 is, for example, a gallium nitride (GaN) substrate. However, the nitride semiconductor substrate 10 may be an aluminum gallium nitride (AlGaN) substrate or an aluminum nitride (AlN) substrate. That is, the nitride semiconductor substrate 10 is a substrate made of Al 1-x Ga x N (x ≧ 0).
窒化物半導体基板１０を作製する方法としては、異種基板上に窒化物半導体層（例えばＧａＮ層）を厚膜成長した後、窒化物半導体層から異種基板を剥離することにより、窒化物半導体層の単膜を得て、この単膜の表裏の面に対して、機械研磨処理によって、粗い番手の砥粒を用いた研磨及び研削（以下粗研磨と称する）を行うことにより、窒化物半導体層からなる窒化物半導体基板１０を得る方法がある。 As a method of manufacturing the nitride semiconductor substrate 10, a nitride semiconductor layer (for example, a GaN layer) is grown on a heterogeneous substrate in a thick film, and then the heterogeneous substrate is peeled off from the nitride semiconductor layer. By obtaining a single film and performing polishing and grinding (hereinafter referred to as rough polishing) using coarse count abrasive grains by mechanical polishing on the front and back surfaces of the single film, There is a method for obtaining the nitride semiconductor substrate 10.
窒化物半導体基板１０は、少なくともその一方の面が非ミラー面１１である。非ミラー面１１は、例えば、上述のような粗研磨によって形成された面である。非ミラー面１１は、例えば、その表面粗さＲａが０．０５μｍ以上である。 At least one surface of the nitride semiconductor substrate 10 is a non-mirror surface 11. The non-mirror surface 11 is a surface formed by rough polishing as described above, for example. For example, the non-mirror surface 11 has a surface roughness Ra of 0.05 μm or more.
なお、窒化物半導体基板１０の他方の面１２は、非ミラー面であっても良いし、ミラー面であっても良い。 The other surface 12 of the nitride semiconductor substrate 10 may be a non-mirror surface or a mirror surface.
また、マーク２０を形成するために非ミラー面１１に照射されるレーザー光の波長は、例えば、４００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とすることができる。
非ミラー面１１に照射されるレーザー光は、より具体的には、例えば、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーの基本波、または第２高調波（２倍波）とすることができる。ただし、窒化物半導体基板１０の表面にマーク２０を形成することが可能なレーザー光であれば、その他のレーザー光であっても良い。
Moreover, the wavelength of the laser beam irradiated to the non-mirror surface 11 in order to form the mark 20 can be 400 nm or more and 1500 nm or less, for example.
More specifically, the laser light applied to the non-mirror surface 11 can be, for example, a fundamental wave of a YAG laser or a YVO 4 laser, or a second harmonic (second harmonic). However, other laser light may be used as long as the mark 20 can be formed on the surface of the nitride semiconductor substrate 10.
本実施形態では、レーザーの発振波長域での透過率が高い窒化物半導体基板１０に対しても、非ミラー面にレーザー光を照射してマーク２０を形成することにより、レーザー光が透過し難くくなるため、容易に表面にマーク２０を形成することができる。 In the present embodiment, the laser light is hardly transmitted by forming the mark 20 by irradiating the non-mirror surface with laser light even on the nitride semiconductor substrate 10 having high transmittance in the laser oscillation wavelength region. Therefore, the mark 20 can be easily formed on the surface.
第２工程では、窒化物半導体基板１０を図示しないレーザーマーキング装置のステージに設置し、レーザーマーキング装置のレーザー光源から非ミラー面１１に対してレーザー光を照射しながら、非ミラー面１１上においてレーザー光を走査させる。非ミラー面１１上においてレーザー光を所望の経路で走査させることにより、非ミラー面１１に所望の形状パターンのマーク２０を形成することができる。マーク２０は、文字、記号、或いはその他の図形等である。 In the second step, the nitride semiconductor substrate 10 is placed on a stage of a laser marking device (not shown), and a laser beam is irradiated on the non-mirror surface 11 from a laser light source of the laser marking device, while the laser is irradiated on the non-mirror surface 11. Scan light. By scanning the laser beam on the non-mirror surface 11 along a desired path, the mark 20 having a desired shape pattern can be formed on the non-mirror surface 11. The mark 20 is a character, a symbol, or another figure.
本実施形態では、ミラー面ではなく、ミラー面よりも光が透過され難い非ミラー面１１に、レーザー光を照射する。このため、マーク２０を形成する際に、ミラー面にマークを形成する場合と比べて、レーザー光が吸収され易く、短時間でマーク２０を形成することができる。ただし、マーク２０の周囲には微小な欠けやクラックが発生し易くなる。さらに、加工時間の短縮のためマークの加工条件（レーザー光の出力等）を強くするに従い、欠け・クラックの程度は大きくなる。しかしながらこの後の研磨により欠け・クラックは除去可能なため、マーク２０の加工速度を速くすることができる。 In this embodiment, the laser beam is irradiated not on the mirror surface but on the non-mirror surface 11 where light is less likely to be transmitted through the mirror surface. For this reason, when the mark 20 is formed, the laser beam is more easily absorbed than when the mark is formed on the mirror surface, and the mark 20 can be formed in a short time. However, minute chips and cracks are likely to occur around the mark 20. Furthermore, the degree of chipping and cracking increases as the mark processing conditions (laser beam output, etc.) are increased to shorten the processing time. However, chipping and cracks can be removed by subsequent polishing, so that the processing speed of the mark 20 can be increased.
具体的には、マーク２０の加工速度、すなわち非ミラー面１１上におけるレーザー光の走査速度は、例えば、１０ｍｍ／ｓ以上１０００ｍｍ／ｓ以下程度とすることができる。 Specifically, the processing speed of the mark 20, that is, the scanning speed of the laser light on the non-mirror surface 11, can be set to about 10 mm / s or more and 1000 mm / s or less, for example.
レーザー光の照射により、窒化物半導体基板１０における非ミラー面１１側の表層がレーザー光のエネルギーを吸収して溶融及び蒸発し、窒化物半導体基板１０においてレーザー光が照射された領域が、非ミラー面１１からその反対側面に向けて窪んだ状態となる。つまり、窪みからなるマーク２０が非ミラー面１１に形成される。 By irradiation with laser light, the surface layer on the non-mirror surface 11 side of the nitride semiconductor substrate 10 absorbs the energy of the laser light and melts and evaporates, and the region irradiated with the laser light in the nitride semiconductor substrate 10 is non-mirrored. It will be in the state which became depressed toward the opposite side surface from the surface 11. FIG. That is, the mark 20 made of a depression is formed on the non-mirror surface 11.
ここで、レーザー光の照射によりマーク２０を形成することによって、図２（ｂ）に示すように、マーク２０の縁部は、隆起部２１が形成されたり、飛沫が付着したりするなどによって、表面が荒れた状態となる場合がある。 Here, by forming the mark 20 by laser light irradiation, as shown in FIG. 2B, the edge of the mark 20 is formed by the formation of the raised portion 21 or the adhering of splashes. The surface may become rough.
そこで、本実施形態では、マーク２０の形成後、非ミラー面１１を研磨することによって、マーク２０の縁部の表面状態を改善する。 Therefore, in the present embodiment, the surface state of the edge of the mark 20 is improved by polishing the non-mirror surface 11 after the formation of the mark 20.
この研磨では、マーク２０の深さ方向における少なくとも一部分が残留する研磨深さ（研磨厚さ）で非ミラー面１１の表面を研磨する（図１のステップＳ３）。これにより、マーク２０の縁部の表面状態を良好なものとすることができる。例えば、レーザー光の照射によりマーク２０を形成した後の状態では、マーク２０の周囲に微小なクラック等が発生していたとしても、そのクラック等が発生している部分を、研磨によって除去することができる。これにより、マーク２０が形成された表面にクラックのない窒化物半導体基板１０を得ることができる。 In this polishing, the surface of the non-mirror surface 11 is polished with a polishing depth (polishing thickness) in which at least a part of the mark 20 in the depth direction remains (step S3 in FIG. 1). Thereby, the surface state of the edge part of the mark 20 can be made favorable. For example, in the state after the mark 20 is formed by laser light irradiation, even if a minute crack or the like is generated around the mark 20, the portion where the crack or the like is generated is removed by polishing. Can do. Thereby, nitride semiconductor substrate 10 without cracks on the surface on which mark 20 is formed can be obtained.
より具体的には、例えば、この研磨では、レーザー光の照射によりマーク２０の縁部に形成された隆起部２１を除去する。これにより、窒化物半導体基板１０の品質をさらに良好にすることができる。 More specifically, for example, in this polishing, the raised portion 21 formed on the edge portion of the mark 20 is removed by laser light irradiation. Thereby, the quality of nitride semiconductor substrate 10 can be further improved.
この研磨では、非ミラー面１１をミラー面１３（図２（ｃ））に加工しても良い。これにより、先にミラー面を形成した後でこのミラー面にマークを形成する場合と比べて、ミラー面１３にマーク２０が形成された窒化物半導体基板１０を生産性良く得ることができる。 In this polishing, the non-mirror surface 11 may be processed into a mirror surface 13 (FIG. 2C). Thereby, the nitride semiconductor substrate 10 in which the mark 20 is formed on the mirror surface 13 can be obtained with high productivity as compared with the case where the mark is formed on the mirror surface after forming the mirror surface first.
ここで、ミラー面１３は、例えば、その表面粗さＲａが０．０５μｍ未満である。 Here, the mirror surface 13 has a surface roughness Ra of less than 0.05 μm, for example.
なお、マーク２０が形成された面は、必ずしもミラー面１３とする必要は無い。他方の面１２のみをミラー面とする場合、例えば、マーク２０が形成された面に梨地加工を施すことによって、表面のクラックを除去したり、隆起部２１を除去したりすることができる。すなわち、第３工程での研磨では、レーザー光の照射によりマーク２０の縁部に形成された隆起部２１を除去し、非ミラー面１１を第２非ミラー面（例えば梨地面）に加工しても良い。 Note that the surface on which the mark 20 is formed is not necessarily the mirror surface 13. When only the other surface 12 is used as a mirror surface, for example, by applying a satin finish to the surface on which the mark 20 is formed, it is possible to remove surface cracks or remove the raised portions 21. That is, in the polishing in the third step, the raised portion 21 formed at the edge of the mark 20 is removed by laser light irradiation, and the non-mirror surface 11 is processed into a second non-mirror surface (for example, pear ground). Also good.
図３は、レーザー光としてＹＡＧレーザーの第２高調波を非ミラー面１１に照射することによってマーク２０が形成された窒化物半導体基板１０の実際の平面画像（顕微鏡写真）を示している。この画像は、ステップＳ３の研磨を行う前の状態を示す。すなわち、粗研磨を行うことによって形成された粗面である非ミラー面１１に、マーク２０を形成した状態を示す。図３のレーザー出力は１．２Ｗ、加工速度は５０ｍｍ／ｓ、加工周波数は２０ｋＨｚとした。 FIG. 3 shows an actual planar image (micrograph) of the nitride semiconductor substrate 10 on which the mark 20 is formed by irradiating the second mirror of the YAG laser as laser light to the non-mirror surface 11. This image shows a state before the polishing in step S3. That is, a state is shown in which the mark 20 is formed on the non-mirror surface 11 which is a rough surface formed by rough polishing. The laser output in FIG. 3 was 1.2 W, the processing speed was 50 mm / s, and the processing frequency was 20 kHz.
図４は、レーザー光としてＹＡＧレーザーの第２高調波を非ミラー面１１に照射することによってマーク２０が形成された窒化物半導体基板１０のマーク２０周辺を俯瞰した実際の画像（デジタルマイクロスコープにより撮像した画像）を示している。この画像は、ステップＳ３の研磨を行う前の状態を示す。マーク２０の縁部に隆起部２１が形成されていることが分かる。 FIG. 4 shows an actual image (using a digital microscope) overlooking the periphery of the mark 20 of the nitride semiconductor substrate 10 on which the mark 20 is formed by irradiating the non-mirror surface 11 with the second harmonic of a YAG laser as laser light. The captured image). This image shows a state before the polishing in step S3. It can be seen that a raised portion 21 is formed at the edge of the mark 20.
マーク２０の深さ（非ミラー面１１の研磨を行う前のマーク２０の深さ）は、特に限定されないが、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。また、非ミラー面１１の研磨を行った後の最終形状のマーク２０の深さは、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。
また、窒化物半導体基板１０の厚さは、特に限定されないが、例えば、３００μｍ以上６００μｍ以下の厚さの窒化物半導体基板１０を用いることができる。
The depth of the mark 20 (the depth of the mark 20 before polishing the non-mirror surface 11) is not particularly limited, but may be, for example, 20 μm or more and 50 μm or less. Moreover, the depth of the mark 20 of the final shape after polishing the non-mirror surface 11 is not particularly limited, but can be, for example, 5 μm or more and 30 μm or less.
The thickness of the nitride semiconductor substrate 10 is not particularly limited, but for example, the nitride semiconductor substrate 10 having a thickness of 300 μm or more and 600 μm or less can be used.
以上のような実施形態によれば、マーク付き窒化物半導体基板の製造方法は、Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（ｘ≧０）からなり非ミラー面１１を有する窒化物半導体基板１０を準備する第１工程と、非ミラー面１１にレーザー光を照射することによって、非ミラー面１１においてレーザー光が照射された領域を窪ませて、非ミラー面１１にマーク２０を形成する第２工程と、を含む。
つまり、ミラー面ではなく非ミラー面１１に対してレーザー光の照射によりマーク２０を形成する。よって、ミラー面に対してレーザー光の照射によりマークを形成する場合と比べて、マーク２０の加工条件の制約が緩くなる。これにより、レーザー光を用いて窒化物半導体基板に対してマークを形成するに際し、マーク２０の加工速度を速くすることができ、より短時間でマーク２０を形成することが可能となる。
また、非ミラー面１１は、ミラー面と比べて光が散乱されるために透過してしまう光が減少する。すなわち、窒化物半導体基板にレーザー光が吸収され易くなり、マーク２０を形成する場合において、ミラー面にマークを形成する場合と比べて、短時間でマーク２０を形成することができる。
According to the embodiment as described above, the method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate includes preparing a nitride semiconductor substrate 10 made of Al 1-x Ga x N (x ≧ 0) and having a non-mirror surface 11. One step and a second step of forming a mark 20 on the non-mirror surface 11 by irradiating the non-mirror surface 11 with laser light to dent the region irradiated with the laser light on the non-mirror surface 11. Including.
That is, the mark 20 is formed by irradiating the non-mirror surface 11 with the laser beam instead of the mirror surface. Therefore, compared with the case where the mark is formed by irradiating the laser beam on the mirror surface, the processing conditions of the mark 20 are less restricted. Thereby, when forming a mark with respect to a nitride semiconductor substrate using a laser beam, the processing speed of the mark 20 can be increased, and the mark 20 can be formed in a shorter time.
Further, since the non-mirror surface 11 is scattered as compared with the mirror surface, the transmitted light is reduced. That is, laser light is easily absorbed by the nitride semiconductor substrate, and when the mark 20 is formed, the mark 20 can be formed in a shorter time than when the mark is formed on the mirror surface.
また、非ミラー面１１はレーザー光が透過し難いため、レーザー光の条件によらず、窒化物半導体基板１０の裏面側にマークが形成されてしまうことを抑制することができる。 Further, since the non-mirror surface 11 is difficult to transmit laser light, it is possible to suppress the formation of a mark on the back surface side of the nitride semiconductor substrate 10 regardless of the laser light conditions.
なお、従来、窒化物半導体基板にマークを形成する場合は、特許文献１等に記載されているように、ミラー面にマークを形成することが技術常識であった。なぜなら、マークの形成は、窒化物半導体基板が完成した後の最終工程で行うことが普通であるためである。また、窒化物半導体基板の壁開性が高いため、ミラー面にマークを形成することで、マーキングによるチッピングや欠けの発生を抑制する必要があるためである。
また、マーキングの縁の隆起を極力抑制するために、レーザーの加工条件を抑えることが必要であった。
また、上記のように、マークの形成は、窒化物半導体基板が完成した後の最終工程において、ミラー面に対して行うことが普通である。このため、マークの形成後に改めてマークの形成面を研磨したりはしないことが技術常識であった。
Conventionally, when forming a mark on a nitride semiconductor substrate, it has been common technical knowledge to form a mark on a mirror surface as described in Patent Document 1 and the like. This is because the mark is usually formed in the final process after the nitride semiconductor substrate is completed. Further, since the nitride semiconductor substrate has a high wall openability, it is necessary to suppress the occurrence of chipping and chipping due to the marking by forming a mark on the mirror surface.
In addition, it was necessary to suppress the laser processing conditions in order to suppress the bulging of the marking edge as much as possible.
In addition, as described above, the mark is usually formed on the mirror surface in the final process after the nitride semiconductor substrate is completed. For this reason, it has been common technical knowledge that the formation surface of the mark is not polished again after the formation of the mark.
これに対し、本実施形態では、第２工程の後、マーク２０が残留する研磨深さで非ミラー面１１の表面を研磨する第３工程をさらに行うので、マーク２０の縁部の表面状態を改善することができる。例えば、レーザー光の照射によりマーク２０の周囲に微小なクラック等が発生していたとしても、そのクラック等が発生している部分を、研磨によって除去することができる。
なお、マーク２０の周囲のクラックの状態をより改善するために、第３工程での研磨では、機械的な研磨だけでなく、ＣＭＰを行っても良い。また、ＣＭＰに加えて、或いは、ＣＭＰに代えて、熱処理やエッチングの処理を行うことにより、クラックの状態を改善させることもできる。
On the other hand, in the present embodiment, after the second step, the third step of polishing the surface of the non-mirror surface 11 with the polishing depth where the mark 20 remains is further performed. Can be improved. For example, even if a minute crack or the like is generated around the mark 20 due to laser light irradiation, the portion where the crack or the like is generated can be removed by polishing.
In order to further improve the state of cracks around the mark 20, the polishing in the third step may be performed not only by mechanical polishing but also by CMP. In addition to or in place of CMP, the state of cracks can be improved by performing heat treatment or etching treatment.
より具体的には、第３工程での研磨では、レーザー光の照射によりマーク２０の縁部に形成された隆起部２１を除去するので、窒化物半導体基板１０の品質をさらに良好にすることができる。 More specifically, in the polishing in the third step, the raised portion 21 formed at the edge of the mark 20 is removed by laser light irradiation, so that the quality of the nitride semiconductor substrate 10 can be further improved. it can.
より具体的には、例えば、第３工程での研磨により、非ミラー面１１をミラー面１３に加工するので、ミラー面１３にマーク２０が形成された窒化物半導体基板１０を生産性良く得ることができる。 More specifically, for example, the non-mirror surface 11 is processed into the mirror surface 13 by polishing in the third step, so that the nitride semiconductor substrate 10 in which the mark 20 is formed on the mirror surface 13 can be obtained with high productivity. Can do.
非ミラー面１１は、その表面粗さＲａが０．０５μｍ以上であることにより、非ミラー面１１をミラー面よりも光が散乱され易い状態とすることができる。このため、透過率の高い波長域のレーザー光を照射し、マーク２０を形成する場合において、より短時間でマーク２０を形成することができる。 When the surface roughness Ra of the non-mirror surface 11 is 0.05 μm or more, the non-mirror surface 11 can be in a state in which light is more easily scattered than the mirror surface. For this reason, in the case where the mark 20 is formed by irradiating laser light in a wavelength region with high transmittance, the mark 20 can be formed in a shorter time.
また、第２工程では、例えば、非ミラー面１１上においてレーザー光を１０ｍｍ／ｓ以上１０００ｍｍ／ｓ以下の速度で走査することによってマーク２０を形成することができ、短時間でマーク２０を形成することができる。 In the second step, for example, the mark 20 can be formed by scanning the laser beam on the non-mirror surface 11 at a speed of 10 mm / s to 1000 mm / s, and the mark 20 is formed in a short time. be able to.
（実施例１）
図５および図６は実施例１に係るマーク付き窒化物半導体基板の製造方法により形成されたマークの平面画像（顕微鏡写真）を示す図であり、このうち図５は研磨前の状態を、図６は研磨後の状態を、それぞれ示す。
Example 1
FIG. 5 and FIG. 6 are plan views (micrographs) of marks formed by the method of manufacturing a marked nitride semiconductor substrate according to Example 1, in which FIG. 5 shows a state before polishing. 6 shows the state after polishing.
先ず、自立化されたＧａＮ基板の一方の面をＲａ＝０．１以上０．２μｍ以下の範囲の不透明な粗研磨（非ミラー面）まで加工した。次に、ＧａＮ基板の一方の面における所定の位置にレーザー出力を５Ｗ、加工速度５０ｍｍ／ｓ、加工周波数１０ｋＨｚとしてマークを形成した（図５）。マークの深さは約２６μｍ程度であった。ただし、マークの縁部は、隆起や揮発物の再付着によって品質が低下していることが明らかであった。また、マークを形成した面とは反対側の面にはマークが形成されていなかった。 First, one surface of the self-supported GaN substrate was processed to opaque rough polishing (non-mirror surface) in a range of Ra = 0.1 to 0.2 μm. Next, a mark was formed at a predetermined position on one surface of the GaN substrate with a laser output of 5 W, a processing speed of 50 mm / s, and a processing frequency of 10 kHz (FIG. 5). The depth of the mark was about 26 μm. However, it was clear that the quality of the edge of the mark was deteriorated due to the bulge and reattachment of volatile matter. Further, no mark was formed on the surface opposite to the surface on which the mark was formed.
次に、マークを形成した後のＧａＮ基板の一方の面に対し、ダイヤモンド粒子を含有する研磨スラリーを用いてダイヤモンド研磨を行うことによって、ＧａＮ基板をミラー面まで加工した後、ＣＭＰを行った（図６）。マーク縁部の隆起や再付着した揮発物は除去されており、チッピングもなく、明瞭なマークを有する面が得られた。この面の品質は、半導体基板の品質として十分なものとすることができた。 Next, one surface of the GaN substrate after the formation of the mark was subjected to diamond polishing using a polishing slurry containing diamond particles to process the GaN substrate to the mirror surface, and then subjected to CMP ( FIG. 6). The mark edge bulge and the reattached volatiles were removed, and there was no chipping, and a surface having a clear mark was obtained. The quality of this surface was sufficient as the quality of the semiconductor substrate.
以上、本発明の実施形態及び実施例を説明したが、上記の実施形態及び実施例は本発明を実施するための例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。更に本発明の範囲内において他の様々な実施形態及び実施例が可能であることは上記記載からも明らかである。 As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were described, said embodiment and Example are only the examples for implementing this invention, and do not limit the invention based on a claim. Further, it is apparent from the above description that various other embodiments and examples are possible within the scope of the present invention.
１０ 窒化物半導体基板
１１ 非ミラー面
１２ 他方の面
１３ ミラー面
２０ マーク
２１ 隆起部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nitride semiconductor substrate 11 Non-mirror surface 12 The other surface 13 Mirror surface 20 Mark 21 Raised part
Claims (7)
前記非ミラー面にレーザー光を照射することによって、前記非ミラー面において前記レーザー光が照射された領域を窪ませて、前記非ミラー面にマークを形成する第２工程と、
前記第２工程の後で、前記マークが残留する研磨深さで前記非ミラー面の表面を研磨する第３工程と、
を含む、マーク付き窒化物半導体基板の製造方法。 A first step of preparing a nitride semiconductor substrate made of Al 1-x Ga x N (x ≧ 0) and having a non-mirror surface;
A second step of forming a mark on the non-mirror surface by irradiating the non-mirror surface with a laser beam to dent the region irradiated with the laser light on the non-mirror surface;
After the second step, a third step of polishing the surface of the non-mirror surface at a polishing depth where the mark remains;
A method for manufacturing a marked nitride semiconductor substrate, comprising:
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