JP5245549B2

JP5245549B2 - 窒化物半導体基板のマーキング方法

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Publication number: JP5245549B2
Application number: JP2008147615A
Authority: JP
Inventors: 健池田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009295767A

Description

本発明は、窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板に関する。特に、本発明は、レーザ照射による窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板に関する。

従来、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板の表面に文字又は記号等の標識を刻印する方法として、波長が４００ｎｍ以下、又は波長が５０００ｎｍ以上のレーザ光をＧａＮ基板の表面に照射するＧａＮ基板のマーキング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のＧａＮ基板のマーキング方法によれば、所定波長のレーザ光をＧａＮ基板の表面に照射することにより、ＧａＮ基板の表面及び裏面に所定の標識を刻印することができるので、ＧａＮ基板の表裏を容易に区別できる。

特開２００３−２０９０３２号公報

しかし、特許文献１に記載のＧａＮ基板のマーキング方法は、シリコン（Ｓｉ）基板、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板等の表面に所定の標識を刻印するマーキング方法に従来から用いられてきた、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（波長λ＝１０６０ｎｍ）又は第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）を用いていない。また、特許文献１に係るマーキング方法においては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波に対してＧａＮが透明であるとして、Ｎｄ−ＹＡＧレーザをＧａＮ基板のマーキング方法に用いることができないと認識されている。

したがって、本発明の目的は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波を含む所定の波長領域のレーザ光により窒化物半導体基板の表面にマーキングすることを可能とする窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、ミラー面である第１の面と、第１の面に対向する第２の面とを有する、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波又は第２高調波のレーザ光を第１の面側から照射して、レーザ光が照射された領域に、第１の面から第２の面に向かって所定の深さを有するマークを形成するマーキング工程とを備える窒化物半導体基板のマーキング方法が提供される。

また、上記窒化物半導体基板のマーキング方法において、マーキング工程は、第１の面に照射するレーザ光のレーザ出力、レーザ波長、加工周波数、及び加工速度の条件を設定する条件設定工程を有することもできる。

また、上記窒化物半導体基板のマーキング方法において、条件設定工程は、レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いると共に、条件として、レーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．３＜Ｐ／（λ×ｆ×ｖ）＜４となる条件を設定するか、あるいは、条件設定工程は、レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いると共に、条件として、レーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．２８＜Ｐ／（λ×ｆ×ｖ）＜４となる条件を設定することができる。

本発明に係る窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板によれば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波を含む所定の波長領域のレーザ光により窒化物半導体基板の表面にマーキングすることを可能とする窒化物半導体基板のマーキング方法及び窒化物半導体基板を提供することができる。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法の工程の流れの一例を示す。

本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、窒化物半導体基板をレーザマーキング装置のステージに設置する設置工程と、窒化物半導体基板に照射するレーザ光の照射条件及び窒化物半導体基板の加工条件を設定する条件設定工程と、設定した照射条件及び加工条件に従って窒化物半導体基板の表面に所定のマークを形成するマーキング工程と、所定のマークが形成された窒化物半導体基板をステージから取り外す取り外し工程とを備える。

（基板準備工程）
本実施の形態においては、窒化物半導体基板として、可視光に対して所定の透過率を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）基板を準備する。ＧａＮ基板は、例えば、低温バッファ成長法、ＥｐｉｔａｘｉａｌＬａｔｅｒａｌＯｖｅｒｇｒｏｗｔｈ（ＥＬＯ）法、Ｆａｃｅｔ−ＩｎｉｔｉａｔｅｄＥｐｉｔａｘａｌＬａｔｅｒａｌＯｖｅｒｇｒｏｗｔｈ（ＦＩＥＲＯ）法、又はＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎＥｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｂｙｔｈｅＥｐｉ−ｇｒｏｗｔｈｗｉｔｈＩｎｖｅｒｔｅｄ−ＰｙｒａｍｉｄａｌＰｉｔｓ（ＤＥＥＰ）法等を用いて成長したＧａＮインゴットから切り出して製造する。

すなわち、ＧａＮインゴットを製造した後、ダイヤモンドソー等を用いてＧａＮインゴットをスライスしてＧａＮ基板（表面処理前）を製造する。続いて、スライスして得たＧａＮ基板の表面に対して、粗研磨を施した後、所定の平均粒径及び硬度を有する所定の研磨剤による研磨処理及び／又は所定のエッチング処理（ドライエッチング処理及び／又はウェットエッチング処理）による表面処理を施すことにより、本実施の形態に係るミラー面である表面を有するＧａＮ基板を製造することができる。これにより、本実施の形態において用いる第１の面としての表面がミラー面であるＧａＮ基板が準備される（ステップ１００（以下、ステップを「Ｓ」と略す））。本実施の形態においては、第１の面としての表面に対向して、第２の面としての裏面が形成されることになる。なお、本実施の形態の変形例においては、第１の面としての裏面と第２の面としての表面とを有するＧａＮ基板を形成することもできる。

また、ＧａＮ基板（表面処理前）の表面だけでなく、第２の面としての裏面に対しても同様の表面処理を施して、ミラー面である裏面を形成することもできる。すなわち、基板準備工程においては、表面及び裏面の双方がミラー面であるＧａＮ基板、又は表面と裏面とのいずれか一方がミラー面であるＧａＮ基板を準備することができる。ここで、本実施の形態においてＧａＮ基板の表面は、例えば、発光素子等の電子デバイスを作製する面であり、ガリウム極性面である。また、本実施の形態においてＧａＮ基板の裏面は、窒素極性面である。

なお、本実施の形態において、ミラー面は、所定の中心線平均粗さ以下の粗さを有する平坦面である。また、本実施の形態に係る窒化物半導体基板は、具体的には、不純物がドーピングされていない窒化ガリウム（ＧａＮ）基板である（但し、不可避的に混入する不純物の存在は排除しない）。また、本実施の他の形態においては、所定量のｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）又はｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ）がドーピングされたＧａＮ基板、若しくは不純物がドーピングされていない窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板、所定量のｎ型ドーパント又はｐ型ドーパントがドーピングされたＡｌＧａＮ基板等の窒化物半導体基板を用いることもできる。

（設置工程）
次に、準備したＧａＮ基板を、レーザマーキング装置（図示しない）のステージに搭載する（Ｓ１１０）。レーザマーキング装置によってマーキングを施す面を上面にして、ＧａＮ基板をステージ上に搭載する。レーザマーキング装置によってマーキングを施すＧａＮ基板の面（照射面）は、ＧａＮ基板の表面及び／又は裏面である。すなわち、設置工程においては、ＧａＮ基板の表面又は裏面のいずれかを上面にしてステージ上にＧａＮ基板を搭載する。

（条件設定工程）
本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法に用いるレーザマーキング装置は、可視光から近赤外線の範囲の波長である、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を照射する。具体的に、レーザマーキング装置は、ＹＡＧ、ＹＶＯ４結晶、又はＹＬＦ結晶をレーザ媒質とするレーザ光の基本波、若しくは第２高調波等のレーザ光を照射する。例えば、レーザマーキング装置は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ及び波長変換結晶を備え、基本波として波長が１０６４ｎｍのレーザ光、又は第２高調波として波長が５３２ｎｍのレーザ光を照射する。

本実施の形態においては、文字、図形、記号、若しくはこれらの結合としてのマークをＧａＮ基板の照射面に形成することを目的として、形成すべきマークの照射面表面からの所定の深さとＧａＮ基板の厚さとに応じて、レーザマーキング装置が照射するレーザ光のレーザ出力、レーザ波長、及び加工周波数等の照射条件を設定する。更に、加工速度等の加工条件を設定する。例えば、レーザ光が照射されたＧａＮ基板の照射面にクラック等の欠けが生じず、ＧａＮ基板の表面（照射面）から裏面に向かって所定の深さを有するマークを安定的に形成する条件を設定する。例えば、マークの所定の深さとして、ＧａＮ基板の裏面まで到達しない深さ、かつマークの識別に十分な深さであって、マークを起点としてＧａＮ基板に割れ、又はクラックが生じない深さとなる照射条件及び加工条件を設定する。

具体的に、条件としての照射条件及び加工条件は、レーザとしてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合、レーザマーキング装置が備えるレーザのレーザ出力をＰ（Ｗ）、レーザ波長をλ（μｍ）とすると共に、加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件である。また、レーザとしてＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合は、０．２８＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件である。例えば、レーザの波長に応じて、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の下限を下げる。なお、以下の説明においてＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））を、「設定値」と称する場合がある。

（照射条件及び加工条件について）
この条件は、本発明者が実施した実験によって得られたものである。すなわち、本発明者は、可視光に対して透明であるといわれるＧａＮ基板に対してＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波を用いてマーキングを試みた。その結果、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本は、又は第２高調波であっても、ＧａＮ基板のミラー面である表面に所定のマークをマーキングすること自体は可能であるとの知見を得た。

しかしながら、単にＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波をＧａＮ基板の表面に所定出力で照射しただけでは、レーザ光が照射されてマークが形成されるときに、マークの形成の開始位置にクラックが生じる場合があるとの知見を得た。すなわち、単にＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波、又は第２高調波をＧａＮ基板の表面に所定出力で照射しただけでは、レーザ光が照射された位置以外に欠けが生じる場合があるとの知見を得た。更には、ＧａＮ基板の表面に照射したレーザ光がＧａＮ基板を透過して、ＧａＮ基板の裏面の一部にマーキングが施される場合があるとの知見を得た。

そこで、本発明者は、レーザ光の照射条件及び加工条件を様々に検討して、可視光の波長領域、及び近赤外線の波長領域の波長を有するレーザ光であっても、レーザ光が照射された領域（すなわち、実質的にレーザ光が照射された領域のみ）に、ＧａＮ基板の表面から裏面に向かって所定の深さを有するマークを形成することのできる上記条件を見出したものである。

具体的な条件は以下のとおりである。まず、レーザ波長は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波の波長１０６４ｎｍ、又は第２高調波の波長５３２ｎｍを用いる。ここで、ＧａＮ基板の表面から所定の深さまで安定的にマークを形成することを目的として、レーザ光は、第２高調波を用いることが好ましい。また、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ以外のレーザであって、波長４５０ｎｍから波長１１００ｎｍのレーザ光を照射するレーザを用いることもできる。この場合、より短波長側のレーザ光を用いると、ＧａＮ基板の表面から所定の深さまで安定的にマークを形成することができる。

また、加工周波数の値及び加工速度の値が小さく、レーザ出力の値が大きいほど、ＧａＮ基板の表面に所定深さを有するマークを安定的にマーキングできることを、本発明者は見出した。具体的に、レーザマーキング装置のレーザの寿命を長く保つ点も考慮して、加工周波数は１ｋＨｚから５ｋＨｚ程度、好ましくは１ｋＨｚから３ｋＨｚ程度、加工速度は０．５ｍｍ／ｓから３ｍｍ／ｓ程度、レーザ出力は０．１Ｗから３Ｗ程度、好ましくは０．３Ｗから２．５Ｗ程度の条件を用いる。

（マーキング工程及び取り外し工程）
次に、条件設定工程において設定した条件に基づいて、ＧａＮ基板の表面にレーザ光を照射することにより、ＧａＮ基板の表面に所定のマークをマーキングする（Ｓ１３０）。この場合に、例えば、ステージのＸ軸及びＹ軸を駆動させて、ステージをレーザ光に対して移動させることにより、所望のマークをＧａＮ基板の表面にマーキングする。マークは、例えば、文字として英数字等を含み、記号として各種符号、又はバーコード等を含む。そして、マーキング工程終了後に、ステージからＧａＮ基板を取り外す（Ｓ１４０）。これにより、本実施の形態に係る窒化物半導体基板としてのＧａＮ基板が得られる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法によれば、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の半導体基板のマーキングに用いられているＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波及び第２高調波のレーザ光を用いて、ミラー面に加工されたＧａＮ基板の表面に所望のマーク（文字、記号等）をマーキングできる。これにより、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の半導体基板のマーキングに用いられているＮｄ−ＹＡＧレーザをＧａＮ基板の製造管理に転用できる。

そして、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法によれば、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いると、ＧａＮ基板の表面に０．３＜Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））＜４となる条件でレーザ光を照射すれば、ミラー面を有するＧａＮ基板の表面にクラック、欠け等を発生させることなく、ミラー面から所定の深さまでの深さを有するマークを安定的に確実に形成できる。

なお、本実施の形態に係る窒化物半導体基板のマーキング方法は、所望のマークをＧａＮ基板の表面にマーキングできるので、例えば、ＧａＮ基板の基板番号、ロット番号、製造者、基板の特性、品質、基板の所定位置、及び／又は結晶方位等の情報を容易にＧａＮ基板の表面に形成できる。これにより、ＧａＮ基板の製造管理が容易となり、異品種基板の混入の防止が図れると共に、品質の管理も容易となる。

本発明の実施例１では、ミラー面としての表面とミラー面としての裏面とを有するＧａＮ基板を用いた。表面の中心線平均粗さ（Ｒ_ａ１）、及び裏面の中心線平均粗さ（Ｒ_ａ２）は、Ｒ_ａ１＝０．３ｎｍ、Ｒ_ａ２＝０．３ｎｍに加工した。このＧａＮ基板の表面に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（波長λ＝１０６４ｎｍ）のレーザ光を照射してマーキング工程を実施した。また、本発明の実施例１においては条件（照射条件及び加工条件）を、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．４Ｗから１．０Ｗにしてマーキング工程を実施した。この条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．３８から０．９４の範囲である。

更に、実施例１の比較例１として、実施例１とは異なる条件で実施例１と同様のＧａＮ基板に対してマーキング工程を実施した。比較例１における条件を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓから１０ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから３．４Ｗにしてマーキング工程を実施した。この比較例１に係る条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．０３から０．２８の範囲で実施例１の場合よりも小さい値とした。

表１に、実施例１及び比較例１のそれぞれの各条件と、マークの深さ（マーキング深さ）と、設定値（Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値）と、表面の状況と、判定とを示す。

表１の判定の欄で「○」は、安定的に所定深さのマークがマーキングされたことを示し、「×」は、クラックの発生、欠けの発生、及び／又は裏面にもマークが形成される裏面マーキングの発生が観察されたことを示す。

図２は、比較例１に係るＧａＮ基板の表面にクラックが発生した一例を示す。

なお、図２に示す比較例１のＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を１０６４ｎｍ、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．３Ｗに設定して形成した（すなわち、表１の比較例１（ｂ））。また、図２の横の長さＬは、３．２ｍｍであり、マークのサイズは、縦１．４ｍｍ、横０．８ｍｍ、線幅６０μｍ程度である。以下、図３から図４Ａ及びＢにおいても同様である。

表１を参照すると、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．３８から０．９４の範囲である実施例１においては、実施例１に係るいずれの条件においても、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを良好に形成することができた（いずれの場合も、マーキング深さが２６μｍ以上であった）。

一方、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．２８以下の比較例１においては、マーキングした文字の一部に微小な欠けが生じているＧａＮ基板、及び裏面マーキングが発生しているＧａＮ基板が観察された。具体的に、図２を参照すると分かるように、基板表面１０にマーク２０をマーキングしたときに、クラック３０が発生したＧａＮ基板が観察された。クラック３０は、レーザ光を基板表面１０への照射を開始した部分に主として発生した。

本発明の実施例２では、ミラー面としての表面とミラー面としての裏面とを有するＧａＮ基板を用いた。表面の中心線平均粗さ（Ｒ_ａ１）、及び裏面の中心線平均粗さ（Ｒ_ａ２）は、Ｒ_ａ１＝０．３ｎｍ、Ｒ_ａ２＝０．３ｎｍに加工した。このＧａＮ基板に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）のレーザ光を照射してマーキング工程を実施した。また、本発明の実施例２においては条件（照射条件及び加工条件）を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓから３ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから３Ｗにしてマーキング工程を実施した。この条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．２８から３．７６の範囲である。

更に、実施例２の比較例２として、実施例２とは異なる条件で実施例２と同様のＧａＮ基板に対してマーキング工程を実施した。比較例２における条件を、加工周波数を１ｋＨｚから５ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓから２ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗから０．３Ｗにしてマーキング工程を実施した。この比較例２に係る条件下におけるＰ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値は、０．０９から０．２５の範囲で実施例２の場合よりも小さい値とした。

表２に、実施例２及び比較例２のそれぞれの各条件と、マークの深さ（マーキング深さ）と、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値と、表面の状況と、判定とを示す。

表２の判定の欄で「○」は、安定的に所定深さのマークがマーキングされたことを示し、「×」は、一部マーキングがなされない非マーク部分の発生が観察されたことを示す。

図３は、本発明の実施例２に係るＧａＮ基板にマーキング工程を施したときの一例を示す。また、また、図４Ａは、比較例２に係るＧａＮ基板の表面にマーキングされない部分が発生した一例を示し、図４Ｂは、比較例２に係るＧａＮ基板の裏面に裏面マーキングが発生した一例を示す。

なお、図３に示す実施例２に係るＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を５３２ｎｍ、加工周波数を３ｋＨｚ、加工速度を０．５ｍｍ／ｓ、レーザ出力を１．５Ｗに設定して形成した（すなわち、表２における実施例２の（ｉ））。また、図４Ａ及び図４Ｂに示す比較例２に係るＧａＮ基板上のマークは、レーザ波長を５３２ｎｍ、加工周波数を１ｋＨｚ、加工速度を１ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．１Ｗに設定して形成した（すなわち、表２における比較例２の（ａ））。

具体的に、図３を参照すると分かるように、ＧａＮ基板の基板表面１０にマーク２０が、クラック及び欠けの発生なしに形成された。なお、レーザ出力が大きくなるにつれて、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを安定的に形成できる傾向が観察された。一方、図４Ａを参照すると分かるように、比較例２においては、基板表面１０にレーザ光を照射したにもかかわらず、マークが形成されない非マーク部分２５が発生したＧａＮ基板が観察された。また、図４Ｂを参照すると分かるように、比較例２においては、基板裏面１５に、裏面マーキング２７が発生したＧａＮ基板が観察された。

また、表２を参照すると、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．２８から３．７６の範囲である実施例２においては、実施例２に係るいずれの条件においても、ＧａＮ基板の表面に所定のマークを良好に形成することができた。一方、比較例２においては、Ｐ（Ｗ）／（λ（μｍ）×ｆ（ｋＨｚ）×ｖ（ｍｍ／ｓ））の値が０．０９から０．２５の範囲のいずれにおいても、マーキングしたマークの一部に微小なカケ（非マーク部分）の発生が認められた。

また、加工速度を０．５ｍｍ／ｓ、レーザ出力を０．２Ｗに設定すると共に、加工周波数を１ｋＨｚでマーキングした場合である実施例２の（ｄ）においては、ＧａＮ基板の表面に良好にマーキングできた。一方、加工速度とレーザ出力とを実施例２の（ｄ）と同様に設定すると共に、加工周波数を３ｋＨｚに設定した比較例２の（ｃ）においては、マークの一部に微小な欠けが発生した。すなわち、比較例２の（ｃ）においてはマークの一部がマーキングされなかった。これにより、ＧａＮ基板の表面に安定的にマークを形成することを目的とする場合、加工周波数は、小さくすることが好ましいことが示された。

また、実施例２に係る窒化物半導体のマーキング方法によれば、例えば、実施例２の（ｄ）、及び（ｅ）等のようにレーザ出力を０．１Ｗから０．２Ｗ程度に小さくできるので、レーザマーキング装置のレーザの寿命を長くすることができ、ランニングコストを低下させることができる。

なお、加工周波数を５ｋＨｚとした実施例２の（ｌ）から（ｏ）においても、ＧａＮ基板の表面に安定的にマーキングすることができる。ただし、実施例２の（ｌ）から（ｏ）においては、レーザ出力が１Ｗから３Ｗと比較的大きいので、レーザ出力を低下させることを目的とする場合、加工周波数は、１ｋＨｚから３ｋＨｚに設定することが好ましい。

また、加工周波数を１ｋＨｚ、レーザ出力を０．１Ｗに設定すると共に、加工速度を０．５ｍｍ／ｓに設定してマーキングした実施例２の（ｅ）においては、ＧａＮ基板の表面に良好にマーキングできた。一方、加工周波数とレーザ出力とを実施例２の（ｅ）と同様に設定すると共に、加工速度を２ｍｍ／ｓに設定した比較例２の（ａ）及び（ｂ）においては、マークの一部に微小な欠けが発生した。すなわち、比較例２の（ａ）及び（ｂ）においてはマークの一部がマーキングされなかった。これにより、ＧａＮ基板の表面に安定的にマークを形成することを目的とする場合、加工速度は、低速であることが好ましいことが示された。

また、実施例２の（ｅ）と同一の条件（加工周波数：１ＫＨｚ、加工速度：１ｍｍ／ｓ、レーザ出力：０．１Ｗ）においてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合と、第２高調波を用いた場合（実施例２の（ｅ））とで、ＧａＮ基板の表面に形成されたマークを比較した。その結果、第２高調波を用いた場合に形成されたマークの方が、基本波を用いて形成されたマークに比べて、良好な結果が得られた。よって、ミラー面を有するＧａＮ基板へレーザ光を照射してマーキングする場合、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波（λ＝１０６４ｎｍ）でも良好なマークを形成することができるが、第２高調波（λ＝５３２ｎｍ）を用いると、基本波よりも良好な結果が得られることが示された。

以上より、実施例１のようにＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いた場合には、設定値を０．３８以上にするとＧａＮ基板の表面に良好にマークを形成できるが、設定値を０．２８以下にすると、良好なマークは形成されないことが示された。よって、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いる場合、設定値の下限は０．３程度が好ましい。一方、実施例２のようにＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いた場合には、設定値を０．２８以上にするとＧａＮ基板の表面に良好にマークを形成できるが、設定値を０．２５以下にすると、良好なマークは形成されないことが示された。また、本実施例においてＧａＮ基板の表面に形成されるマークは、当該マークからクラック等が発生することを抑制できると共に、マークを識別することに十分なマーキング深さを確保することが要求される。例えば、２５０μｍから４５０μｍ厚のＧａＮ基板を用いる場合、マーキング深さは、１５０μｍ程度以下が好ましいので、実施例１及び２において、設定値としては４を上限とすることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明の実施の形態に係る化合物半導体基板の製造方法の流れ図である。比較例１に係るＧａＮ基板の表面にクラックが発生した図である。本発明の実施例２に係るＧａＮ基板にマーキング工程を施した図である比較例２に係るＧａＮ基板の表面にマーキングされない部分が発生した図である。図４Ｂは、比較例２に係るＧａＮ基板の裏面に裏面マーキングが発生した図である。

符号の説明

１０基板表面
１５基板裏面
２０マーク
２５非マーク部分
２７裏面マーキング
３０クラック

Claims

ミラー面である第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される窒化物半導体基板を準備する基板準備工程と、
Ｎｄ−ＹＡＧレーザの基本波又は第２高調波のレーザ光を前記第１の面側から照射して、前記レーザ光が照射された領域に、前記第１の面から前記第２の面に向かって所定の深さを有するマークを形成するマーキング工程と
を備える窒化物半導体基板のマーキング方法。
前記マーキング工程は、前記第１の面に照射する前記レーザ光のレーザ出力、レーザ波長、加工周波数、及び加工速度の条件を設定する条件設定工程を有する
請求項１に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。
前記条件設定工程は、前記レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの基本波を用いると共に、前記条件として、前記レーザ出力をＰ（Ｗ）、前記レーザ波長をλ（μｍ）、前記加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、前記加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、
０．３＜Ｐ／（λ×ｆ×ｖ）＜４
となる前記条件を設定する
請求項２に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。
前記条件設定工程は、前記レーザ光としてＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波を用いると共に、前記条件として、前記レーザ出力をＰ（Ｗ）、前記レーザ波長をλ（μｍ）、前記加工周波数をｆ（ｋＨｚ）、前記加工速度をｖ（ｍｍ／ｓ）とした場合に、
０．２８＜Ｐ／（λ×ｆ×ｖ）＜４
となる前記条件を設定する
請求項２に記載の窒化物半導体基板のマーキング方法。