JP2021072344A - 方法、ＧａＮウエハ製品の生産方法および生産システム、包装体並びにＧａＮ基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板における、該おもて側領域の厚さに関する情報を、非破壊で取得するための方法を提供する。【解決手段】互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における、該第一領域の厚さを調べる方法であること、および、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、を特徴とする方法。【選択図】図１
Description
本発明は、主として、ＧａＮウエハ製品の生産等の目的に好ましく用い得る方法、ＧａＮウエハ製品の生産方法および生産システム、ＧａＮウエハ製品が包装された包装体並びにＧａＮ基板に関する。
サファイア基板上にＨＶＰＥでＧａＮ厚膜を成長させた後、サファイア基板を除去し、該ＧａＮ厚膜の両面を研磨して得られるＧａＮウエハにおいて、ＳｉまたはＧｅドープによりキャリア濃度を高めた領域をおもて面側に設け、裏面側にはアンドープ領域を設けた二層型のものが知られている（特許文献１）。
同様の手順で得られる二層型ＧａＮウエハにおいて、Ｆｅドープによりキャリア濃度を低下させて高抵抗化した領域をおもて面側に設け、裏面側にはアンドープ領域を設けたものも知られている（特許文献２）。
同様の手順で得られる二層型ＧａＮウエハにおいて、Ｆｅドープによりキャリア濃度を低下させて高抵抗化した領域をおもて面側に設け、裏面側にはアンドープ領域を設けたものも知られている（特許文献２）。
上述の二層型ＧａＮウエハでは、特におもて面側に設ける領域の厚さが、下限厚（設計上、該領域が少なくとも有すべきとされた厚さ）を下回らないようにしなくてはならない。該領域の厚さが下限厚を下回る不良品を発生させないためには、生産工程において、該領域の成長厚と加工量を適切に管理する必要がある。
この目的にとって、該領域の厚さが下限厚を下回っていないかどうかを非破壊で検査することができれば好都合である。
この目的にとって、該領域の厚さが下限厚を下回っていないかどうかを非破壊で検査することができれば好都合である。
本発明者は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板における、該おもて側領域の厚さに関する情報を、非破壊で取得する方法を検討した。本発明は該検討の過程でなされたものである。
本発明の実施形態には下記が含まれる。
［１］互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における、該第一領域の厚さを調べる方法であること、
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。
［２］前記板状ＧａＮ結晶の厚さ方向に焦点を移動させて複数のラマンスペクトルを測定することにより前記厚さを調べる、［１］に記載の方法。
［３］互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における該第一領域の厚さが、所定値以上かどうかを判定する方法であること、
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。
［４］前記第一主面から焦点までの距離を前記所定値に設定してラマンスペクトルを測定することにより前記判定を行う、［３］に記載の方法。
［５］前記第一領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
［６］前記第一領域と前記第二領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の方法が適用される、ＧａＮウエハ製品の生産方法。
［８］前記ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である、［７］に記載の生産方法。
［９］前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より高い、［８］に記載の生産方法。
［１０］前記裏側領域が補償不純物でドープされる、［９］に記載の生産方法。
［１１］前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より低い、［８］に記載の生産方法。
［１２］前記おもて側領域が半絶縁性ＧａＮからなる、［１１］に記載の生産方法。
［１３］前記裏側領域がドナー不純物で意図的にドープされる、［１１］または［１２］に記載の生産方法。
［１４］ＧａＮウエハ製品の生産方法であって、
該生産方法は、出発ＧａＮウエハを準備するウエハ準備工程および該出発ＧａＮウエハを加工するウエハ加工工程を含み、
該出発ＧａＮウエハは、互いに異なるキャリア濃度を有し、かつ互いに積層された第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含み、
該ウエハ加工工程では、少なくとも該第一ＧａＮ層の厚さが減じられ、
該ウエハ加工工程を経る製品の全数または一部が、該第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得するためのラマン分光分析を受ける、生産方法。
［１５］前記ウエハ加工工程の完了後において、前記第一ＧａＮ層が２０μｍ以上の厚さを有する、［１４］に記載の生産方法。
［１６］前記前記第一ＧａＮ層および前記第二ＧａＮ層の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１４］または［１５］に記載の生産方法。
［１７］ＧａＮウエハ製品の生産に使用されるシステムであって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該システムは、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を備え、
該ラマン分光分析装置は、該ＧａＮ基板の該おもて側領域の厚さに関連する情報を取得するために使用される生産システム。
［１８］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［１７］に記載の生産システム。
［１９］前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１７］または［１８］に記載の生産システム。
［２０］ＧａＮウエハ製品が包装材で包装された包装体であって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該おもて側領域の厚さに関連する、測定に基づいた情報が記録された媒体が、該ＧａＮウエハ製品とともに該包装材によって包装された、または、該情報が該包装材に印字された、包装体。
［２１］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［２０］に記載の包装体。
［２２］前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［２０］または［２１］に記載の包装体。
［２３］半絶縁性であるおもて側領域と、ドナー不純物を含有し、おもて側領域との間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピーク波数の差が１ｃｍ−１以上である裏側領域と、を有するＧａＮ基板。
［２４］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［２３］に記載のＧａＮ基板。
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。
［２］前記板状ＧａＮ結晶の厚さ方向に焦点を移動させて複数のラマンスペクトルを測定することにより前記厚さを調べる、［１］に記載の方法。
［３］互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における該第一領域の厚さが、所定値以上かどうかを判定する方法であること、
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。
［４］前記第一主面から焦点までの距離を前記所定値に設定してラマンスペクトルを測定することにより前記判定を行う、［３］に記載の方法。
［５］前記第一領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
［６］前記第一領域と前記第二領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の方法が適用される、ＧａＮウエハ製品の生産方法。
［８］前記ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である、［７］に記載の生産方法。
［９］前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より高い、［８］に記載の生産方法。
［１０］前記裏側領域が補償不純物でドープされる、［９］に記載の生産方法。
［１１］前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より低い、［８］に記載の生産方法。
［１２］前記おもて側領域が半絶縁性ＧａＮからなる、［１１］に記載の生産方法。
［１３］前記裏側領域がドナー不純物で意図的にドープされる、［１１］または［１２］に記載の生産方法。
［１４］ＧａＮウエハ製品の生産方法であって、
該生産方法は、出発ＧａＮウエハを準備するウエハ準備工程および該出発ＧａＮウエハを加工するウエハ加工工程を含み、
該出発ＧａＮウエハは、互いに異なるキャリア濃度を有し、かつ互いに積層された第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含み、
該ウエハ加工工程では、少なくとも該第一ＧａＮ層の厚さが減じられ、
該ウエハ加工工程を経る製品の全数または一部が、該第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得するためのラマン分光分析を受ける、生産方法。
［１５］前記ウエハ加工工程の完了後において、前記第一ＧａＮ層が２０μｍ以上の厚さを有する、［１４］に記載の生産方法。
［１６］前記前記第一ＧａＮ層および前記第二ＧａＮ層の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１４］または［１５］に記載の生産方法。
［１７］ＧａＮウエハ製品の生産に使用されるシステムであって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該システムは、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を備え、
該ラマン分光分析装置は、該ＧａＮ基板の該おもて側領域の厚さに関連する情報を取得するために使用される生産システム。
［１８］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［１７］に記載の生産システム。
［１９］前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［１７］または［１８］に記載の生産システム。
［２０］ＧａＮウエハ製品が包装材で包装された包装体であって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該おもて側領域の厚さに関連する、測定に基づいた情報が記録された媒体が、該ＧａＮウエハ製品とともに該包装材によって包装された、または、該情報が該包装材に印字された、包装体。
［２１］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［２０］に記載の包装体。
［２２］前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、［２０］または［２１］に記載の包装体。
［２３］半絶縁性であるおもて側領域と、ドナー不純物を含有し、おもて側領域との間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピーク波数の差が１ｃｍ−１以上である裏側領域と、を有するＧａＮ基板。
［２４］前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、［２３］に記載のＧａＮ基板。
本発明の一態様によれば、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板における、該おもて側領域の厚さに関する情報を、非破壊で取得するための方法が提供される。
以下、適宜図面を参照しながら、本発明を実施形態に即して説明するが、本発明は以下に記述する実施形態に限定されるものではない。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味し、「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを意味する。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味し、「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを意味する。
１．第一実施形態
本発明の第一実施形態は、互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における、該第一領域の厚さを調べる方法である。
該第一領域の厚さを非破壊で調べるために、第一実施形態では、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置が用いられる。
本発明の第一実施形態は、互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における、該第一領域の厚さを調べる方法である。
該第一領域の厚さを非破壊で調べるために、第一実施形態では、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置が用いられる。
図１に示すＧａＮウエハ１０は、互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶の一例である。
ＧａＮウエハ１０は、その形状が円板であり、互いに反対を向いた２つの主面（大面積面）として、おもて面１１と裏面１２を有している。加えて、ＧａＮウエハ１０は、おもて面１１側におもて側領域Ｒｆ、裏面１２側に裏側領域Ｒｂを有しており、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂは互いに異なるキャリア濃度を有している。
ＧａＮウエハの形状は、図１に示す円形状の板のみならず、多角形状等の板であってもよい。
ＧａＮウエハ１０は、その形状が円板であり、互いに反対を向いた２つの主面（大面積面）として、おもて面１１と裏面１２を有している。加えて、ＧａＮウエハ１０は、おもて面１１側におもて側領域Ｒｆ、裏面１２側に裏側領域Ｒｂを有しており、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂは互いに異なるキャリア濃度を有している。
ＧａＮウエハの形状は、図１に示す円形状の板のみならず、多角形状等の板であってもよい。
おもて側領域Ｒｆおよび裏側領域Ｒｂにおけるキャリア濃度は、それぞれ、厚さ方向に略一定である。
ＧａＮウエハ１０は、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂの境界部に、これら２つの領域の中間のキャリア濃度を有する中間領域（図示せず）を有し得る。
キャリア濃度がおもて側領域Ｒｆにおいて裏側領域Ｒｂよりも高いとき、該中間領域で
は、おもて側領域Ｒｆに近づくにつれてキャリア濃度が段階的または連続的に増加していてもよい。反対に、キャリア濃度がおもて側領域Ｒｆにおいて裏側領域Ｒｂよりも低いとき、該中間領域では、おもて側領域Ｒｆに近づくにつれてキャリア濃度が段階的または連続的に減少していてもよい。
ＧａＮウエハ１０は、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂの間に再成長界面を有していてもよい。
ＧａＮウエハ１０は、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂの境界部に、これら２つの領域の中間のキャリア濃度を有する中間領域（図示せず）を有し得る。
キャリア濃度がおもて側領域Ｒｆにおいて裏側領域Ｒｂよりも高いとき、該中間領域で
は、おもて側領域Ｒｆに近づくにつれてキャリア濃度が段階的または連続的に増加していてもよい。反対に、キャリア濃度がおもて側領域Ｒｆにおいて裏側領域Ｒｂよりも低いとき、該中間領域では、おもて側領域Ｒｆに近づくにつれてキャリア濃度が段階的または連続的に減少していてもよい。
ＧａＮウエハ１０は、おもて側領域Ｒｆと裏側領域Ｒｂの間に再成長界面を有していてもよい。
ＧａＮウエハ１０の直径Ｄは、通常２５ｍｍ以上であり、５０ｍｍ以上、１００ｍｍ以上または１５０ｍｍ以上であってもよく、典型的には２５〜３０ｍｍ（約１インチ）、５０〜５５ｍｍ（約２インチ）、１００〜１０５ｍｍ（約４インチ）、１５０〜１５５ｍｍ（約６インチ）等である。
ＧａＮウエハ１０は、当該ウエハのハンドリングに支障が生じない厚さｔを有する。厚さｔの下限は直径Ｄに応じて異なり、あくまで目安であるが、直径Ｄが約２インチのとき２５０μｍ、直径Ｄが約４インチのとき３５０μｍ、直径Ｄが約６インチのとき４５０μｍである。厚さｔは通常１ｍｍ以下である。
ＧａＮウエハ１０のエッジは面取りされていてもよい。ＧａＮウエハ１０には、結晶の方位を表示するオリエンテーション・フラットまたはノッチ、おもて面と裏面の識別を容易にするためのインデックス・フラット等、必要に応じて様々なマーキングを施してもよい。
ＧａＮウエハ１０は、当該ウエハのハンドリングに支障が生じない厚さｔを有する。厚さｔの下限は直径Ｄに応じて異なり、あくまで目安であるが、直径Ｄが約２インチのとき２５０μｍ、直径Ｄが約４インチのとき３５０μｍ、直径Ｄが約６インチのとき４５０μｍである。厚さｔは通常１ｍｍ以下である。
ＧａＮウエハ１０のエッジは面取りされていてもよい。ＧａＮウエハ１０には、結晶の方位を表示するオリエンテーション・フラットまたはノッチ、おもて面と裏面の識別を容易にするためのインデックス・フラット等、必要に応じて様々なマーキングを施してもよい。
ＧａＮウエハ１０の用途は、窒化物半導体デバイス用の基板である。
窒化物半導体は、窒化物系III−V族化合物半導体、III族窒化物系化合物半導体、ＧａＮ系半導体などとも呼ばれ、ＧａＮを含む他、ＧａＮのガリウムの一部または全部を他の周期表第１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ等）で置換した化合物を含む。
窒化物半導体デバイスは、デバイス構造の主要部が窒化物半導体で形成された半導体デバイスである。代表的な窒化物半導体デバイスとして、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイスと、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などの電子デバイスと、太陽電池が挙げられる。
窒化物半導体は、窒化物系III−V族化合物半導体、III族窒化物系化合物半導体、ＧａＮ系半導体などとも呼ばれ、ＧａＮを含む他、ＧａＮのガリウムの一部または全部を他の周期表第１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ等）で置換した化合物を含む。
窒化物半導体デバイスは、デバイス構造の主要部が窒化物半導体で形成された半導体デバイスである。代表的な窒化物半導体デバイスとして、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイスと、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などの電子デバイスと、太陽電池が挙げられる。
ＧａＮウエハ１０が基板として使用されるときは、そのおもて面１１上に窒化物半導体デバイス構造を構成する窒化物半導体層が形成される。
おもて側領域Ｒｆを補償不純物でドーピングして半絶縁性としたとき、ＧａＮウエハ１０は横型デバイス構造のＧａＮ−ＨＥＭＴのための基板として好ましく使用できる。ＧａＮでは一般に、比抵抗が１０４Ω・ｃｍ以上であるとき、半絶縁性であるとされる。
ドナー不純物ドーピングによりおもて側領域Ｒｆのキャリア濃度を例えば１×１０１８ｃｍ−３以上としたとき、ＧａＮウエハ１０は、縦型デバイス構造の窒化物半導体デバイスのための基板として好ましく使用できる。縦型デバイス構造は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなどのデバイスで採用され得る。
おもて側領域Ｒｆを補償不純物でドーピングして半絶縁性としたとき、ＧａＮウエハ１０は横型デバイス構造のＧａＮ−ＨＥＭＴのための基板として好ましく使用できる。ＧａＮでは一般に、比抵抗が１０４Ω・ｃｍ以上であるとき、半絶縁性であるとされる。
ドナー不純物ドーピングによりおもて側領域Ｒｆのキャリア濃度を例えば１×１０１８ｃｍ−３以上としたとき、ＧａＮウエハ１０は、縦型デバイス構造の窒化物半導体デバイスのための基板として好ましく使用できる。縦型デバイス構造は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなどのデバイスで採用され得る。
ＧａＮウエハ１０を用いた窒化物半導体デバイスの製造では、まず、図２（ａ）に示すようにＧａＮウエハ１０が準備され、続いて、図２（ｂ）に示すように、ＧａＮウエハ１０のおもて面１１上に、第一窒化物半導体層２１と第二窒化物半導体層２２を少なくとも含むエピタキシャル膜２０がＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vaper Phase Epitaxy）で成長されることにより、エピタキシャルウエハが形成される。
例えば、窒化物半導体デバイスがＨＥＭＴであるときは、第一窒化物半導体層２１と第二窒化物半導体層２２は、それぞれ、アンドープＧａＮチャネル層とアンドープＡｌＧａＮキャリア供給層である。
例えば、窒化物半導体デバイスがｐ−ｎダイオードであるときは、第一窒化物半導体層
２１と第二窒化物半導体層２２は、それぞれ、ｎ型ＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層であり得る。
例えば、窒化物半導体デバイスがＨＥＭＴであるときは、第一窒化物半導体層２１と第二窒化物半導体層２２は、それぞれ、アンドープＧａＮチャネル層とアンドープＡｌＧａＮキャリア供給層である。
例えば、窒化物半導体デバイスがｐ−ｎダイオードであるときは、第一窒化物半導体層
２１と第二窒化物半導体層２２は、それぞれ、ｎ型ＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層であり得る。
エッチング加工、イオン注入、電極形成、保護膜形成等を含み得る半導体プロセスが実行された後、エピタキシャルウエハは分断されて窒化物半導体デバイスチップとなるが、通常は分断の前にエピタキシャルウエハを薄化するためにＧａＮウエハ１０の裏面１２側が研削される。この研削は、エピタキシャルウエハの外周部にリング状の厚肉部が残るように行われ得る。
一例では、該研削によって、図２（ｃ）に示すように、ＧａＮウエハ１０から裏側領域Ｒｂが全部除去される。これが可能なのは、おもて側領域Ｒｆが少なくとも２０μｍ、好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上の厚さを有するときである。この場合も、エピタキシャルウエハの外周部には裏側領域１２をリング状に残すように研削を行ってもよい。。
一例では、該研削によって、図２（ｃ）に示すように、ＧａＮウエハ１０から裏側領域Ｒｂが全部除去される。これが可能なのは、おもて側領域Ｒｆが少なくとも２０μｍ、好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上の厚さを有するときである。この場合も、エピタキシャルウエハの外周部には裏側領域１２をリング状に残すように研削を行ってもよい。。
ＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆの厚さを、従来から誘電体膜や半導体膜の厚さ測定に使用されている既存の技法を用いて、非破壊で調べることは難しい。なぜなら、おもて側領域Ｒｆも裏側領域ＲｂもＧａＮ結晶から構成されているので、一部の不純物の濃度は異なるものの、これら２つの領域の間には実質的に屈折率差が存在しないからである。
しかし、本発明者が見出したところによれば、ＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆの厚さは、共焦点光学系を備え、ｚ軸方向に焦点位置を変化させることのできるラマン分光分析装置を用いることにより測定が可能である。
しかし、本発明者が見出したところによれば、ＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆの厚さは、共焦点光学系を備え、ｚ軸方向に焦点位置を変化させることのできるラマン分光分析装置を用いることにより測定が可能である。
従来から知られていることだが、なぜラマン分光分析でＧａＮ結晶のキャリア濃度が測定できるかというと、キャリア濃度が低いとき７３４ｃｍ−１付近に現れる鋭いＡ１（ＬＯ）ピークが、キャリア濃度の増加とともにブロードになるとともに、高波数側にシフトするからである。
Ａ１（ＬＯ）ピークとは、Ａ１（ＬＯ）フォノンモードに起因するラマンピークである。キャリア濃度が増加すると、ＬＯフォノン（格子振動）とプラズモン（電子の集団振動）との相互作用が起こるせいで、Ａ１（ＬＯ）フォノンモードがＬＯフォノン−プラズモン結合モード（ＬＯＰＣモード）に変化する。これが、Ａ１（ＬＯ）ピークのブロード化と高波数シフトの原因である。Ａ１（ＬＯ）ピークの波数とキャリア濃度の対応は、概ね下記表１に示す通りである。
Ａ１（ＬＯ）ピークとは、Ａ１（ＬＯ）フォノンモードに起因するラマンピークである。キャリア濃度が増加すると、ＬＯフォノン（格子振動）とプラズモン（電子の集団振動）との相互作用が起こるせいで、Ａ１（ＬＯ）フォノンモードがＬＯフォノン−プラズモン結合モード（ＬＯＰＣモード）に変化する。これが、Ａ１（ＬＯ）ピークのブロード化と高波数シフトの原因である。Ａ１（ＬＯ）ピークの波数とキャリア濃度の対応は、概ね下記表１に示す通りである。
共焦点光学系を備えるラマン分光分析装置を用いて、ＧａＮウエハ１０のおもて面１１側から、測定毎に焦点を少しずつ深い位置に移動させてラマンスペクトルを測定すると、焦点がおもて側領域Ｒｆ内から裏側領域Ｒｂ内に移ったときにＡ１（ＬＯ）ピークの波数が変化するので、そのときの焦点の深さから、おもて側領域Ｒｆの厚さを知ることができ
る。
おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂのキャリア濃度より高いときは、焦点がおもて側領域Ｒｆ内から裏側領域Ｒｂ内に移ったときにラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークが低波数側に変化する。
反対に、おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂのキャリア濃度より低いときは、焦点がおもて側領域Ｒｆ内から裏側領域Ｒｂ内に移ったときにラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークが高波数側に変化する。
焦点の位置がおもて面１１から遠ざかるにつれて、吸収現象のせいで、焦点に到達する励起光の強度が低下し、また、おもて面１１を通してＧａＮウエハ１０の外部に放出される信号光の強度も低下するが、ラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数には影響がない。そのため、おもて側領域Ｒｆの厚さが例えば４００μｍ以上であっても、測定精度が著しく低下することはない。
る。
おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂのキャリア濃度より高いときは、焦点がおもて側領域Ｒｆ内から裏側領域Ｒｂ内に移ったときにラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークが低波数側に変化する。
反対に、おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂのキャリア濃度より低いときは、焦点がおもて側領域Ｒｆ内から裏側領域Ｒｂ内に移ったときにラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークが高波数側に変化する。
焦点の位置がおもて面１１から遠ざかるにつれて、吸収現象のせいで、焦点に到達する励起光の強度が低下し、また、おもて面１１を通してＧａＮウエハ１０の外部に放出される信号光の強度も低下するが、ラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数には影響がない。そのため、おもて側領域Ｒｆの厚さが例えば４００μｍ以上であっても、測定精度が著しく低下することはない。
おもて側領域Ｒｆの方が裏側領域Ｒｂより高いキャリア濃度を有するときとは、例えば、おもて側領域Ｒｆと裏側領域ＲｂがいずれもＨＶＰＥで成長されたＧａＮ（ＨＶＰＥ−ＧａＮ）からなり、かつ、おもて側領域Ｒｆがドナー不純物で意図的にドープされているのに対し、裏側領域Ｒｂが意図的ドープされていないＧａＮ（ＵＩＤ−ＧａＮ；un-intentionally doped GaN）からなるときである。
おもて側領域Ｒｆが、アモノサーマル法で成長されたＧａＮ（アモノサーマルＧａＮ）からなるのに対し、裏側領域ＲｂがＨＶＰＥ−ＧａＮからなるときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより高いキャリア濃度を有し得る。
あるいは、おもて側領域Ｒｆが補償不純物でドープされていないのに対し、裏側領域Ｒｂが補償不純物でドープされているときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより高いキャリア濃度を有し得る。
おもて側領域Ｒｆが、アモノサーマル法で成長されたＧａＮ（アモノサーマルＧａＮ）からなるのに対し、裏側領域ＲｂがＨＶＰＥ−ＧａＮからなるときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより高いキャリア濃度を有し得る。
あるいは、おもて側領域Ｒｆが補償不純物でドープされていないのに対し、裏側領域Ｒｂが補償不純物でドープされているときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより高いキャリア濃度を有し得る。
おもて側領域Ｒｆの方が裏側領域Ｒｂより低いキャリア濃度を有するときとは、例えば、おもて側領域Ｒｆと裏側領域ＲｂがいずれもＨＶＰＥ−ＧａＮからなり、かつ、おもて側領域ＲｆがＵＩＤ−ＧａＮからなるのに対し、裏側領域Ｒｂがドナー不純物で意図的ドープされたＧａＮからなるときである。
おもて側領域Ｒｆが、ＨＶＰＥ−ＧａＮからなるのに対し、裏側領域ＲｂがアモノサーマルＧａＮからなるときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより低いキャリア濃度を有し得る。
あるいは、おもて側領域Ｒｆが補償不純物でドープされているのに対し、裏側領域Ｒｂが補償不純物でドープされていないときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより低いキャリア濃度を有し得る。
おもて側領域Ｒｆが、ＨＶＰＥ−ＧａＮからなるのに対し、裏側領域ＲｂがアモノサーマルＧａＮからなるときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより低いキャリア濃度を有し得る。
あるいは、おもて側領域Ｒｆが補償不純物でドープされているのに対し、裏側領域Ｒｂが補償不純物でドープされていないときも、おもて側領域Ｒｆが裏側領域Ｒｂより低いキャリア濃度を有し得る。
ドナー不純物の代表例は、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）およびＯ（酸素）である。
補償不純物とは、ｎ型キャリアを補償する働きを持つ不純物であり、代表例はＣ（炭素）と遷移金属元素である。遷移金属元素としては、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）などが例示される。
補償不純物とは、ｎ型キャリアを補償する働きを持つ不純物であり、代表例はＣ（炭素）と遷移金属元素である。遷移金属元素としては、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）などが例示される。
ラマン分光測定の焦点がＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆ内にあるか裏側領域Ｒｂ内にあるかは、おもて側領域Ｒｆと裏側領域ＲｂとでラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１あれば検知可能であり、該波数差が３ｃｍ−１以上、更には５ｃｍ−１以上であれば、より確実に検知可能である。
例えば、おもて側領域Ｒｆが補償不純物ドーピングにより半絶縁性とされる一方、裏側領域Ｒｂは意図的にドーピングされないとき、どちらの領域もキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３台より低く、かつ、おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂより数桁下と
なり得る。ところが、かかる場合には、これら２つの領域をＡ１（ＬＯ）ピークの波数で区別できないかも知れない。これは、キャリア濃度の低下とともにＡ１（ＬＯ）ピークの波数が７３４ｃｍ−１付近に収束するからである。
かかる事態への対策として、ＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆを半絶縁性とするときは、ラマン分光測定による該おもて側領域Ｒｆの厚さ測定を可能とする目的のために、裏側領域Ｒｂをドナー不純物でドーピングして、おもて側領域Ｒｆとの間のＡ１（ＬＯ）ピーク波数差を１ｃｍ−１以上、更には３ｃｍ−１以上、更には５ｃｍ−１以上としてもよい。
例えば、おもて側領域Ｒｆが補償不純物ドーピングにより半絶縁性とされる一方、裏側領域Ｒｂは意図的にドーピングされないとき、どちらの領域もキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３台より低く、かつ、おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度が裏側領域Ｒｂより数桁下と
なり得る。ところが、かかる場合には、これら２つの領域をＡ１（ＬＯ）ピークの波数で区別できないかも知れない。これは、キャリア濃度の低下とともにＡ１（ＬＯ）ピークの波数が７３４ｃｍ−１付近に収束するからである。
かかる事態への対策として、ＧａＮウエハ１０のおもて側領域Ｒｆを半絶縁性とするときは、ラマン分光測定による該おもて側領域Ｒｆの厚さ測定を可能とする目的のために、裏側領域Ｒｂをドナー不純物でドーピングして、おもて側領域Ｒｆとの間のＡ１（ＬＯ）ピーク波数差を１ｃｍ−１以上、更には３ｃｍ−１以上、更には５ｃｍ−１以上としてもよい。
第一実施形態の方法は、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置として一般に使用されているものを用いて実施することができる。かかるラマン分光分析装置の一例は、HORIBA製のLabRam HR800、Renishaw製のin-Via Raman system等である。
第一実施形態の方法は、例えば、ＧａＮウエハ１０を生産するときに、全数検査または抜き取り検査で、おもて側領域Ｒｆの厚さが下限厚以上となっているかどうかを調べるために用いることができる。
第一実施形態の方法は、例えば、ＧａＮウエハ１０を生産するときに、全数検査または抜き取り検査で、おもて側領域Ｒｆの厚さが下限厚以上となっているかどうかを調べるために用いることができる。
２．第二実施形態
本発明の第二実施形態は、互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における該第一領域の厚さが、所定値以上かどうかを判定する方法である。
該判定を非破壊で行うために、第二実施形態の方法では、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置が用いられる。
本発明の第二実施形態は、互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における該第一領域の厚さが、所定値以上かどうかを判定する方法である。
該判定を非破壊で行うために、第二実施形態の方法では、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置が用いられる。
第二実施形態の方法は、例えば、図１に示すＧａＮウエハ１０を生産するときに、全数検査または抜き取り検査で、おもて側領域Ｒｆの厚さが下限厚以上となっているかどうかを判定するために用いることができる。
かかる判定を行うには、おもて面１１から焦点までの距離を下限厚に設定してＧａＮウエハ１０のラマンスペクトルを測定し、Ａ１（ＬＯ）ピークの波数から、該焦点がおもて側領域Ｒｆ内にあるか裏側領域Ｒｂ内にあるかを調べる。該焦点がおもて側領域Ｒｆ内にあれば、おもて側領域Ｒｆの厚さは下限厚以上と判定できる。
かかる判定を行うには、おもて面１１から焦点までの距離を下限厚に設定してＧａＮウエハ１０のラマンスペクトルを測定し、Ａ１（ＬＯ）ピークの波数から、該焦点がおもて側領域Ｒｆ内にあるか裏側領域Ｒｂ内にあるかを調べる。該焦点がおもて側領域Ｒｆ内にあれば、おもて側領域Ｒｆの厚さは下限厚以上と判定できる。
例えば、おもて側領域Ｒｆのキャリア濃度の設計値が１×１０１８ｃｍ−３以上、裏側領域Ｒｂのキャリア濃度の設計値が５×１０１７ｃｍ−３以下である場合、測定されたラマンスペクトルにおいてＡ１（ＬＯ）ピーク波数が７６３ｃｍ−１以上ならば、焦点はおもて側領域Ｒｆ内にあり、７４８ｃｍ−１以下ならば、焦点は裏側領域Ｒｂ内にあるということができる。
第一実施形態および第二実施形態の方法を適用する対象は、ＧａＮウエハに限られるものではなく、例えば、ＧａＮインゴットのような厚板であってもよい。
３．第三実施形態
第三実施形態は、ＧａＮウエハ製品の生産方法であって、出発ＧａＮウエハを準備するウエハ準備工程および該出発ＧａＮウエハを加工するウエハ加工工程を含む。該出発ＧａＮウエハは、互いに異なるキャリア濃度を有し、かつ互いに積層された第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含み、該ウエハ加工工程では、少なくとも該第一ＧａＮ層の厚さが減じられる。該ウエハ加工工程を経る製品の全数または一部が、該第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得するためのラマン分光分析を受ける。
第三実施形態は、ＧａＮウエハ製品の生産方法であって、出発ＧａＮウエハを準備するウエハ準備工程および該出発ＧａＮウエハを加工するウエハ加工工程を含む。該出発ＧａＮウエハは、互いに異なるキャリア濃度を有し、かつ互いに積層された第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含み、該ウエハ加工工程では、少なくとも該第一ＧａＮ層の厚さが減じられる。該ウエハ加工工程を経る製品の全数または一部が、該第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得するためのラマン分光分析を受ける。
ウエハ準備工程では、例えば、シード基板上に、互いに異なるキャリア濃度を有する第
一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層をこの順、または反対順に成長させた後、シード基板を除去することにより、第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含む出発ＧａＮウエハを準備する。
シード基板上に第一ＧａＮ層を先に成長させる場合、第一ＧａＮ層の成長完了の後、いきなり成長条件を第二ＧａＮ層の成長条件に変更せず、徐々に変化させるのが好ましい。気相成長法を用いる場合なら、ドーピングガスの供給レートを徐々に（段階的または連続的）変化させることが好ましい。
シード基板を除去する方法は特段制限されず、剥離、磨滅、溶解等を用いることができる。剥離による場合、レーザーリフトオフで行いうる他、予めシード基板の表面に剥離層を設けた上でＧａＮ層を成長させてもよい。磨滅による場合、成長させたＧａＮ層の一部も磨滅させてよい。シード基板がＧａＮ基板である場合には、レーザー加工によってＧａＮ基板とその上に成長させたＧａＮ層とを切り離してもよい。
一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層をこの順、または反対順に成長させた後、シード基板を除去することにより、第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含む出発ＧａＮウエハを準備する。
シード基板上に第一ＧａＮ層を先に成長させる場合、第一ＧａＮ層の成長完了の後、いきなり成長条件を第二ＧａＮ層の成長条件に変更せず、徐々に変化させるのが好ましい。気相成長法を用いる場合なら、ドーピングガスの供給レートを徐々に（段階的または連続的）変化させることが好ましい。
シード基板を除去する方法は特段制限されず、剥離、磨滅、溶解等を用いることができる。剥離による場合、レーザーリフトオフで行いうる他、予めシード基板の表面に剥離層を設けた上でＧａＮ層を成長させてもよい。磨滅による場合、成長させたＧａＮ層の一部も磨滅させてよい。シード基板がＧａＮ基板である場合には、レーザー加工によってＧａＮ基板とその上に成長させたＧａＮ層とを切り離してもよい。
ウエハ準備工程では、予め完成されたＧａＮウエハを準備し、その上に該ＧａＮウエハと異なるキャリア濃度のＧａＮ層を成長させることにより、出発ＧａＮウエハを準備してもよい。この方法で準備された出発ＧａＮウエハでは、通常、予め完成されたＧａＮウエハからなる部分が第二層、その上に成長させたＧａＮ層からなる部分が第一層である。
予め完成されたＧａＮウエハの上に気相法で新たに成長させるＧａＮ層をドーピングする場合、ドーピングガスの供給レートを徐々に（段階的または連続的）増加させることが好ましい。
ウエハ準備工程では、予め完成された厚いＧａＮウエハの上にＧａＮ層を成長させ、その後、レーザー加工によって該厚いＧａＮウエハから該ＧａＮ層に隣接する部分を切り離すことにより、出発ＧａＮウエハを準備してもよい。この方法で準備された出発ＧａＮウエハでは、厚いＧａＮウエハに由来する部分と、新たに成長させたＧａＮ層からなる部分の、いずれか一方が第一層であり、他方が第二層である。
予め完成されたＧａＮウエハの上に気相法で新たに成長させるＧａＮ層をドーピングする場合、ドーピングガスの供給レートを徐々に（段階的または連続的）増加させることが好ましい。
ウエハ準備工程では、予め完成された厚いＧａＮウエハの上にＧａＮ層を成長させ、その後、レーザー加工によって該厚いＧａＮウエハから該ＧａＮ層に隣接する部分を切り離すことにより、出発ＧａＮウエハを準備してもよい。この方法で準備された出発ＧａＮウエハでは、厚いＧａＮウエハに由来する部分と、新たに成長させたＧａＮ層からなる部分の、いずれか一方が第一層であり、他方が第二層である。
ウエハ加工工程では、図３（ａ）に示す出発ＧａＮウエハが、厚さを減じられることにより、図３（ｂ）に示す薄化ＧａＮウエハとされる。図３では、第一ＧａＮ層の厚さだけが減じられているが、ウエハ加工工程では、第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層の両方の厚さが減じられてもよい。
出発ＧａＮウエハの厚さを減じる方法は特段制限されず、出発ＧａＮウエハの表面の状態に応じて、研削（粗研削、精密研削）、ラッピング、ポリシング、ＣＭＰ、エッチングから適宜必要なものを選んで使用することができ、また、これらを組み合わせることができる。
出発ＧａＮウエハの厚さを減じる方法は特段制限されず、出発ＧａＮウエハの表面の状態に応じて、研削（粗研削、精密研削）、ラッピング、ポリシング、ＣＭＰ、エッチングから適宜必要なものを選んで使用することができ、また、これらを組み合わせることができる。
ウエハ加工工程を経る製品の少なくとも一部は、第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得する目的でラマン分光分析を受ける。第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報は、好ましくは、前述の第一実施形態または第二実施形態に係る方法により取得される。
該ラマン分光分析は、ウエハ加工工程の前、途中および後から選ばれる一以上のタイミングで行われ、その回数に特段の制限はない。
ウエハ加工工程の前に、出発ＧａＮウエハにおける第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層が加工前から下限厚を下回っている不良品がウエハ加工工程に流れることを防止できる。
ウエハ加工工程の前または途中に第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層の過度な加工や加工の不足を回避することができる。
ウエハ加工工程の後に、薄化ＧａＮウエハにおける第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層の厚さが下限厚を下回る不良品が出荷されることを防止できる。
第三実施形態の生産方法は、図１に示すＧａＮウエハ１０の生産に好ましく用い得る。
該ラマン分光分析は、ウエハ加工工程の前、途中および後から選ばれる一以上のタイミングで行われ、その回数に特段の制限はない。
ウエハ加工工程の前に、出発ＧａＮウエハにおける第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層が加工前から下限厚を下回っている不良品がウエハ加工工程に流れることを防止できる。
ウエハ加工工程の前または途中に第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層の過度な加工や加工の不足を回避することができる。
ウエハ加工工程の後に、薄化ＧａＮウエハにおける第一ＧａＮ層の厚さに関する情報を取得することで、第一ＧａＮ層の厚さが下限厚を下回る不良品が出荷されることを防止できる。
第三実施形態の生産方法は、図１に示すＧａＮウエハ１０の生産に好ましく用い得る。
４．第四実施形態
第四実施形態は、ＧａＮウエハ製品の生産システムである。該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である。該生産システムは、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を備え、該ラマン分光分析装置は、該ＧａＮ基板の該おもて側領域の厚さに関連する情報を取得するために使用される。
第四実施形態は、ＧａＮウエハ製品の生産システムである。該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である。該生産システムは、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を備え、該ラマン分光分析装置は、該ＧａＮ基板の該おもて側領域の厚さに関連する情報を取得するために使用される。
該生産システムは、ＧａＮウエハの加工に用いられる加工設備を備えていてもよい。該加工設備は、該ＧａＮ基板のおもて側領域の厚さ調節などに用いられる設備であり、研削（粗研削、精密研削）、ラッピング、ポリシング、ＣＭＰ、およびエッチングから選ばれる加工に用いられる装置を少なくとも含むことが好ましい。
該生産システムは、更に、ＧａＮウエハを構成するＧａＮ結晶の成長に用いられる結晶製造設備を備えていてもよい。該結晶製造設備は、ＨＶＰＥ、ＴＨＶＰＥ、ＯＶＰＥ、ハロゲンフリーＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ、フラックス法およびアモノサーマル法から選ばれる方法に用いられる装置を少なくとも含むことが好ましい。
おもて側領域の厚さに関連する情報は、好ましくは、前述の第一実施形態または第二実施形態に係る方法により取得される。
第四実施形態の生産システムは、図１に示すＧａＮウエハ１０の生産に好ましく用い得る。
該生産システムは、更に、ＧａＮウエハを構成するＧａＮ結晶の成長に用いられる結晶製造設備を備えていてもよい。該結晶製造設備は、ＨＶＰＥ、ＴＨＶＰＥ、ＯＶＰＥ、ハロゲンフリーＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ、フラックス法およびアモノサーマル法から選ばれる方法に用いられる装置を少なくとも含むことが好ましい。
おもて側領域の厚さに関連する情報は、好ましくは、前述の第一実施形態または第二実施形態に係る方法により取得される。
第四実施形態の生産システムは、図１に示すＧａＮウエハ１０の生産に好ましく用い得る。
５．第五実施形態
第五実施形態は、ＧａＮウエハ製品が包装材で包装された包装体である。該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である。該包装体では、該おもて側領域の厚さに関連する、測定に基づいた情報が記録された媒体が、該ＧａＮウエハ製品とともに該包装材によって包装されている、または、該情報が該包装材に印字されている。
測定に基づいた情報とは、ラマン分光測定を含む前述の第一実施形態または第二実施形態に係る方法で得られる情報のように、仕様値あるいは設計値ではなく、実際の測定に基づいた情報ということである。
媒体の種類に特段の限定はなく、紙であってもよいし、電気または磁気を利用した記憶媒体であってもよい。
印字の態様に特段の限定はなく、情報を直接包装材に印字してもよく、情報が記録された印字された外部端末によりアクセスすることができる電子コード等を印字してもよい。
第五実施形態は、ＧａＮウエハ製品が包装材で包装された包装体である。該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である。該包装体では、該おもて側領域の厚さに関連する、測定に基づいた情報が記録された媒体が、該ＧａＮウエハ製品とともに該包装材によって包装されている、または、該情報が該包装材に印字されている。
測定に基づいた情報とは、ラマン分光測定を含む前述の第一実施形態または第二実施形態に係る方法で得られる情報のように、仕様値あるいは設計値ではなく、実際の測定に基づいた情報ということである。
媒体の種類に特段の限定はなく、紙であってもよいし、電気または磁気を利用した記憶媒体であってもよい。
印字の態様に特段の限定はなく、情報を直接包装材に印字してもよく、情報が記録された印字された外部端末によりアクセスすることができる電子コード等を印字してもよい。
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、各実施形態は例として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載された各実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、様々に変形することができ、かつ、実施可能な範囲内で、他の実施形態により説明された特徴と組み合わせることができる。
１０ ＧａＮウエハ
１１ おもて面
１２ 裏面
２０ エピタキシャル膜
２１ 第一窒化物半導体層
２２ 第二窒化物半導体層
Ｒｆ おもて側領域
Ｒｂ 裏側領域
Ｄ 直径
ｔ 厚さ
１１ おもて面
１２ 裏面
２０ エピタキシャル膜
２１ 第一窒化物半導体層
２２ 第二窒化物半導体層
Ｒｆ おもて側領域
Ｒｂ 裏側領域
Ｄ 直径
ｔ 厚さ
Claims (24)
- 互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における、該第一領域の厚さを調べる方法であること、
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。 - 前記板状ＧａＮ結晶の厚さ方向に焦点を移動させて複数のラマンスペクトルを測定することにより前記厚さを調べる、請求項１に記載の方法。
- 互いに反対を向いた第一主面と第二主面を有するとともに、互いに異なるキャリア濃度を有する該第一主面側の第一領域と該第二主面側の第二領域を有する板状ＧａＮ結晶における該第一領域の厚さが、所定値以上かどうかを判定する方法であること、
および、
共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を用いること、
を特徴とする方法。 - 前記第一主面から焦点までの距離を前記所定値に設定してラマンスペクトルを測定することにより前記判定を行う、請求項３に記載の方法。
- 前記第一領域が２０μｍ以上の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一領域と前記第二領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法が適用される、ＧａＮウエハ製品の生産方法。
- 前記ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板である、請求項７に記載の生産方法。
- 前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より高い、請求項８に記載の生産方法。
- 前記裏側領域が補償不純物でドープされる、請求項９に記載の生産方法。
- 前記おもて側領域のキャリア濃度が前記裏側領域のキャリア濃度より低い、請求項８に記載の生産方法。
- 前記おもて側領域が半絶縁性ＧａＮからなる、請求項１１に記載の生産方法。
- 前記裏側領域がドナー不純物で意図的にドープされる、請求項１１または１２に記載の生産方法。
- ＧａＮウエハ製品の生産方法であって、
該生産方法は、出発ＧａＮウエハを準備するウエハ準備工程および該出発ＧａＮウエハを加工するウエハ加工工程を含み、
該出発ＧａＮウエハは、互いに異なるキャリア濃度を有し、かつ互いに積層された第一ＧａＮ層と第二ＧａＮ層を含み、
該ウエハ加工工程では、少なくとも該第一ＧａＮ層の厚さが減じられ、
該ウエハ加工工程を経る製品の全数または一部が、該第一ＧａＮ層の厚さに関連する情報を取得するためのラマン分光分析を受ける、生産方法。 - 前記ウエハ加工工程の完了後において、前記第一ＧａＮ層が２０μｍ以上の厚さを有する、請求項１４に記載の生産方法。
- 前記前記第一ＧａＮ層および前記第二ＧａＮ層の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、請求項１４または１５に記載の生産方法。
- ＧａＮウエハ製品の生産に使用されるシステムであって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該システムは、共焦点光学系を備えたラマン分光分析装置を備え、
該ラマン分光分析装置は、該ＧａＮ基板の該おもて側領域の厚さに関連する情報を取得するために使用される生産システム。 - 前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、請求項１７に記載の生産システム。
- 前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、請求項１７または１８に記載の生産システム。
- ＧａＮウエハ製品が包装材で包装された包装体であって、
該ＧａＮウエハ製品は、互いに異なるキャリア濃度を有するおもて側領域と裏側領域を有するＧａＮ基板であり、
該おもて側領域の厚さに関連する、測定に基づいた情報が記録された媒体が、該ＧａＮウエハ製品とともに該包装材によって包装された、または、該情報が該包装材に印字された、包装体。 - 前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、請求項２０に記載の包装体。
- 前記おもて側領域と前記裏側領域の間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピークの波数差が１ｃｍ−１以上である、請求項２０または２１に記載の包装体。
- 半絶縁性であるおもて側領域と、ドナー不純物を含有し、おもて側領域との間でラマンスペクトルのＡ１（ＬＯ）ピーク波数の差が１ｃｍ−１以上である裏側領域と、を有するＧａＮ基板。
- 前記おもて側領域が２０μｍ以上の厚さを有する、請求項２３に記載のＧａＮ基板。
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