JP7423984B2 - Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate - Google Patents
Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP7423984B2 JP7423984B2 JP2019197541A JP2019197541A JP7423984B2 JP 7423984 B2 JP7423984 B2 JP 7423984B2 JP 2019197541 A JP2019197541 A JP 2019197541A JP 2019197541 A JP2019197541 A JP 2019197541A JP 7423984 B2 JP7423984 B2 JP 7423984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gan
- region
- side region
- front side
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 45
- 229940095676 wafer product Drugs 0.000 title claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 33
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 29
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 27
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 claims description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 30
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。 The present invention mainly relates to a method that can be preferably used for the purpose of producing GaN wafer products, a method and system for producing GaN wafer products, a package in which GaN wafer products are packaged, and a GaN substrate.
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）。
After growing a GaN thick film on a sapphire substrate by HVPE, the sapphire substrate is removed and both sides of the GaN thick film are polished. In the GaN wafer obtained, a region where the carrier concentration is increased by doping with Si or Ge is removed. A two-layer type is known in which an undoped region is provided on the front surface side and an undoped region is provided on the back surface side (Patent Document 1).
It is also known that a two-layer GaN wafer obtained by a similar procedure has a region with a high resistance by lowering the carrier concentration by Fe doping on the front surface, and an undoped region on the back surface. (Patent Document 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。
In the above-mentioned two-layer GaN wafer, it is necessary to ensure that the thickness of the region provided on the front surface side in particular does not fall below the lower limit thickness (the thickness that the region should have at least in terms of design). It won't happen. In order to avoid producing defective products in which the thickness of this region is less than the lower limit thickness, it is necessary to appropriately manage the growth thickness and processing amount of this region in the production process.
For this purpose, it is advantageous if it is possible to non-destructively test whether the thickness of the region is below the lower limit thickness.
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。 The present inventor studied a method for non-destructively acquiring information regarding the thickness of a front side region of a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations. The present invention was made in the course of this study.
本発明の実施形態には下記が含まれる。 Embodiments of the invention include the following.
［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。
[1] It has a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and has a first region on the first main surface side and a second region on the second main surface side, which have different carrier concentrations from each other. A method for examining the thickness of the first region in a plate-shaped GaN crystal;
and,
using a Raman spectrometer equipped with confocal optics;
A method characterized by:
[2] The method according to [1], wherein the thickness is examined by moving a focal point in the thickness direction of the plate-shaped GaN crystal and measuring a plurality of Raman spectra.
[3] It has a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and has a first region on the first main surface side and a second region on the second main surface side, which have different carrier concentrations from each other. A method for determining whether the thickness of the first region in a plate-shaped GaN crystal is equal to or greater than a predetermined value;
and,
using a Raman spectrometer equipped with confocal optics;
A method characterized by:
[4] The method according to [3], wherein the determination is made by setting the distance from the first principal surface to the focal point to the predetermined value and measuring a Raman spectrum.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the first region has a thickness of 20 μm or more.
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the wave number difference in the A 1 (LO) peak of the Raman spectrum between the first region and the second region is 1 cm −1 or more.
[7] A method for producing a GaN wafer product, to which the method according to any one of [1] to [6] is applied.
[8] The production method according to [7], wherein the GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations.
[9] The production method according to [8], wherein the carrier concentration in the front side region is higher than the carrier concentration in the back side region.
[10] The production method according to [9], wherein the backside region is doped with a compensation impurity.
[11] The production method according to [8], wherein the carrier concentration in the front side region is lower than the carrier concentration in the back side region.
[12] The production method according to [11], wherein the front side region is made of semi-insulating GaN.
[13] The production method according to [11] or [12], wherein the backside region is intentionally doped with a donor impurity.
[14] A method for producing a GaN wafer product, comprising:
The production method includes a wafer preparation step of preparing a starting GaN wafer and a wafer processing step of processing the starting GaN wafer,
The starting GaN wafer includes a first GaN layer and a second GaN layer having different carrier concentrations and stacked on each other,
In the wafer processing step, the thickness of at least the first GaN layer is reduced;
A production method, wherein all or part of the products undergoing the wafer processing step are subjected to Raman spectroscopy to obtain information related to the thickness of the first GaN layer.
[15] The production method according to [14], wherein the first GaN layer has a thickness of 20 μm or more after the wafer processing step is completed.
[16] The production method according to [14] or [15], wherein the wave number difference in the A 1 (LO) peak of the Raman spectrum is 1 cm −1 or more between the first GaN layer and the second GaN layer. .
[17] A system used for producing GaN wafer products, the system comprising:
The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations,
The system includes a Raman spectrometer with confocal optics,
A production system in which the Raman spectrometer is used to obtain information related to the thickness of the front side region of the GaN substrate.
[18] The production system according to [17], wherein the front side region has a thickness of 20 μm or more.
[19] The production system according to [17] or [18], wherein the wave number difference in the A 1 (LO) peak of the Raman spectrum between the front side region and the back side region is 1 cm −1 or more.
[20] A package in which a GaN wafer product is wrapped with a packaging material,
The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations,
A medium on which measurement-based information related to the thickness of the front side region is recorded is packaged with the GaN wafer product by the packaging material, or the information is printed on the packaging material. , packaging.
[21] The package according to [20], wherein the front side region has a thickness of 20 μm or more.
[22] The package according to [20] or [21], wherein the wave number difference in the A 1 (LO) peak of the Raman spectrum between the front side region and the back side region is 1 cm −1 or more.
[23] A back side in which the difference in A 1 (LO) peak wave number of the Raman spectrum is 1 cm −1 or more between the semi-insulating front side region and the front side region containing donor impurities. A GaN substrate having a region.
[24] The GaN substrate according to [23], wherein the front side region has a thickness of 20 μm or more.
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。 According to one aspect of the present invention, a method for non-destructively acquiring information regarding the thickness of a front side region in a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations. is provided.
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments with appropriate reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below.
In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as lower and upper limits, and "A to B" means A or more. It means that it is below B.
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。
1. First Embodiment A first embodiment of the present invention has a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and a first region on the first main surface side and a first region having different carrier concentrations. This is a method of examining the thickness of a first region in a plate-shaped GaN crystal having a second region on the two principal plane sides.
In order to nondestructively examine the thickness of the first region, a Raman spectrometer equipped with a confocal optical system is used in the first embodiment.
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。
The
The
The shape of the GaN wafer is not limited to the circular plate shown in FIG. 1, but may also be a polygonal plate.
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。
The carrier concentrations in the front side region R f and the back side region R b are each approximately constant in the thickness direction.
The
When the carrier concentration is higher in the front region Rf than in the back region Rb , the carrier concentration may increase stepwise or continuously in the intermediate region as it approaches the front region Rf . . On the other hand, when the carrier concentration in the front side region Rf is lower than that in the back side region Rb , the carrier concentration in the intermediate region decreases stepwise or continuously as it approaches the front side region Rf . It's okay.
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。
The diameter D of the
The
The edges of the
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。
The
Nitride semiconductors are also called nitride-based group III-V compound semiconductors, group III nitride-based compound semiconductors, GaN-based semiconductors, etc. In addition to containing GaN, nitride semiconductors are also known as nitride-based group III-V compound semiconductors, group III nitride-based compound semiconductors, and GaN-based semiconductors. Contains compounds substituted with Group 13 elements (B, Al, In, etc.).
A nitride semiconductor device is a semiconductor device in which the main part of the device structure is formed of a nitride semiconductor. Typical nitride semiconductor devices include light emitting devices such as laser diodes (LDs) and light emitting diodes (LEDs), electronic devices such as rectifiers, bipolar transistors, field effect transistors, and HEMTs (High Electron Mobility Transistors), and solar cells. can be mentioned.
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。
When
When the front side region R f is doped with compensation impurities to make it semi-insulating, the
When the carrier concentration of the front side region R f is set to, for example, 1×10 18 cm -3 or more by donor impurity doping, the
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。
In manufacturing a nitride semiconductor device using the
For example, when the nitride semiconductor device is a HEMT, the first
For example, when the nitride semiconductor device is a pn diode, the first
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。。
After semiconductor processing, which may include etching, ion implantation, electrode formation, protective film formation, etc., the epitaxial wafer is diced into nitride semiconductor device chips, but the epitaxial wafer is typically thinned before chipping. In order to do this, the
In one example, the grinding completely removes the backside region Rb from the
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。
It is difficult to non-destructively examine the thickness of the front side region R f of the
However, according to the findings of the present inventor, the thickness of the front side region R f of the
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。
It has been known for a long time that the carrier concentration in GaN crystals can be measured using Raman spectroscopy. This is because it becomes broader and shifts to the higher wavenumber side.
The A 1 (LO) peak is a Raman peak resulting from the A 1 (LO) phonon mode. When the carrier concentration increases, the A 1 (LO) phonon mode changes to the LO phonon-plasmon coupling mode (LOPC mode) due to the interaction between LO phonons (lattice vibrations) and plasmons (collective vibrations of electrons). . This is the cause of the broadening and high wave number shift of the A 1 (LO) peak. The correspondence between the wave number of the A 1 (LO) peak and the carrier concentration is approximately as shown in Table 1 below.
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。
When measuring a Raman spectrum from the
When the carrier concentration in the front side region Rf is higher than the carrier concentration in the back side region Rb , A1 ( LO) The peak changes to the lower wavenumber side.
On the other hand, when the carrier concentration in the front side region Rf is lower than the carrier concentration in the back side region Rb , the Raman spectrum changes when the focus moves from inside the front side region Rf to inside the backside region Rb . The A 1 (LO) peak changes to the higher wavenumber side.
As the position of the focal point moves away from the
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。
When the front side region R f has a higher carrier concentration than the back side region R b , for example, both the front side region R f and the back side region R b are made of GaN (HVPE- The front side region R f is intentionally doped with donor impurities, while the back side region R b is unintentionally doped GaN (UID-GaN; GaN).
Even when the front side region R f is made of GaN grown by the ammonothermal method (amonothermal GaN), and the back side region R b is made of HVPE-GaN, the front side region R f may have a higher carrier concentration than the backside region Rb .
Alternatively, when the front region R f is not doped with the compensation impurity while the back region R b is doped with the compensation impurity, the front region R f is higher than the back region R b . carrier concentration.
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。
When the front side region R f has a lower carrier concentration than the back side region R b , for example, the front side region R f and the back side region R b are both made of HVPE-GaN, and This is the case when the front region R f consists of UID-GaN, while the back region R b consists of GaN intentionally doped with donor impurities.
Even when the front side region R f is made of HVPE-GaN and the back side region R b is made of ammonothermal GaN, the front side region R f has a lower carrier concentration than the back side region R b . It is possible.
Alternatively, when the front region R f is doped with the compensation impurity while the back region R b is not doped with the compensation impurity, the front region R f is lower than the back region R b . carrier concentration.
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。
Representative examples of donor impurities are Si (silicon), Ge (germanium) and O (oxygen).
Compensation impurities are impurities that have the function of compensating n-type carriers, and typical examples are C (carbon) and transition metal elements. Examples of transition metal elements include Fe (iron), Mn (manganese), Co (cobalt), Cr (chromium), V (vanadium), Ni (nickel), and Cu (copper).
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。
Whether the focus of Raman spectrometry is within the front side region Rf or the backside region Rb of the
For example, when the front side region R f is made semi-insulating by compensatory impurity doping, while the back side region R b is not intentionally doped, the carrier concentration in both regions is lower than 10 17 cm −3 . In addition, the carrier concentration in the front side region R f can be several orders of magnitude lower than that in the back side region R b . However, in such a case, it may not be possible to distinguish these two regions by the wave number of the A 1 (LO) peak. This is because the wave number of the A 1 (LO) peak converges to around 734 cm −1 as the carrier concentration decreases.
As a countermeasure against such a situation, when the front side region R f of the
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。
The method of the first embodiment can be carried out using a generally used Raman spectrometer equipped with a confocal optical system. Examples of such Raman spectrometers include LabRam HR800 manufactured by HORIBA and in-Via Raman system manufactured by Renishaw.
The method of the first embodiment is used, for example, when producing the
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。
2. Second Embodiment A second embodiment of the present invention has a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and a first region on the first main surface side and a second main surface having different carrier concentrations. This is a method of determining whether the thickness of a first region in a plate-shaped GaN crystal having a second region on two principal surfaces is equal to or greater than a predetermined value.
In order to perform the determination non-destructively, the method of the second embodiment uses a Raman spectrometer equipped with a confocal optical system.
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。
In the method of the second embodiment, for example, when producing the
To make such a determination, the distance from the
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。 For example, if the design value of the carrier concentration in the front side region R f is 1×10 18 cm −3 or more and the design value of the carrier concentration in the back region R b is 5×10 17 cm −3 or less, the measured value is If the A 1 (LO) peak wavenumber in the Raman spectrum obtained is 763 cm -1 or more, the focus is within the front region R f , and if it is below 748 cm -1 , the focus is within the back region R b . can.
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。 The object to which the methods of the first embodiment and the second embodiment are applied is not limited to GaN wafers, but may also be, for example, thick plates such as GaN ingots.
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。
3. Third Embodiment The third embodiment is a method for producing a GaN wafer product, and includes a wafer preparation step of preparing a starting GaN wafer and a wafer processing step of processing the starting GaN wafer. The starting GaN wafer includes a first GaN layer and a second GaN layer stacked on each other and having different carrier concentrations, and the wafer processing step reduces the thickness of at least the first GaN layer. All or some of the products that go through the wafer processing process are subjected to Raman spectroscopy to obtain information related to the thickness of the first GaN layer.
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。
In the wafer preparation step, for example, after growing a first GaN layer and a second GaN layer having different carrier concentrations on a seed substrate in this order or in the opposite order, the first GaN layer is grown by removing the seed substrate. A starting GaN wafer is provided that includes a GaN layer and a second GaN layer.
When growing the first GaN layer on the seed substrate first, it is preferable to gradually change the growth conditions instead of suddenly changing them to the growth conditions for the second GaN layer after the growth of the first GaN layer is completed. When using a vapor phase growth method, it is preferable to gradually (stepwise or continuously) change the supply rate of the doping gas.
The method for removing the seed substrate is not particularly limited, and methods such as peeling, abrasion, and dissolution can be used. In the case of peeling, laser lift-off may be used, or a peeling layer may be provided on the surface of the seed substrate in advance and then the GaN layer may be grown. In the case of abrasion, part of the grown GaN layer may also be abraded. When the seed substrate is a GaN substrate, the GaN substrate and the GaN layer grown thereon may be separated by laser processing.
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。
In the wafer preparation step, a completed GaN wafer may be prepared in advance, and a starting GaN wafer may be prepared by growing a GaN layer having a carrier concentration different from that of the GaN wafer. In a starting GaN wafer prepared by this method, the portion consisting of the previously completed GaN wafer is usually the second layer, and the portion consisting of the GaN layer grown thereon is the first layer.
When doping a GaN layer newly grown by a vapor phase method on a previously completed GaN wafer, it is preferable to gradually (stepwise or continuously) increase the supply rate of the doping gas.
In the wafer preparation step, a starting GaN wafer is prepared by growing a GaN layer on a previously completed thick GaN wafer and then cutting off a portion adjacent to the GaN layer from the thick GaN wafer by laser processing. Good too. In the starting GaN wafer prepared in this manner, one of the parts originating from the thick GaN wafer and the part consisting of the newly grown GaN layer is the first layer and the other is the second layer.
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。
In the wafer processing step, the starting GaN wafer shown in FIG. 3(a) is reduced in thickness to become a thinned GaN wafer shown in FIG. 3(b). Although only the thickness of the first GaN layer is reduced in FIG. 3, the thickness of both the first GaN layer and the second GaN layer may be reduced during the wafer processing step.
The method of reducing the thickness of the starting GaN wafer is not particularly limited, and depending on the surface condition of the starting GaN wafer, the necessary method can be selected from among grinding (rough grinding, precision grinding), lapping, polishing, CMP, and etching. can be used and they can also be combined.
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。
At least a portion of the product undergoing the wafer processing process is subjected to Raman spectroscopy for the purpose of obtaining information related to the thickness of the first GaN layer. The information related to the thickness of the first GaN layer is preferably obtained by the method according to the first embodiment or the second embodiment described above.
The Raman spectroscopic analysis is performed at one or more timings selected from before, during, and after the wafer processing step, and there is no particular restriction on the number of times.
By obtaining information regarding the thickness of the first GaN layer in the starting GaN wafer before the wafer processing process, it is possible to prevent defective products whose first GaN layer is below the minimum thickness even before processing from being sent to the wafer processing process. It can be prevented.
By acquiring information regarding the thickness of the first GaN layer before or during the wafer processing step, it is possible to avoid excessive processing or insufficient processing of the first GaN layer.
By acquiring information regarding the thickness of the first GaN layer in the thinned GaN wafer after the wafer processing step, it is possible to prevent defective products in which the thickness of the first GaN layer is less than the lower limit thickness from being shipped.
The production method of the third embodiment can be preferably used to produce the
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。
4. Fourth Embodiment The fourth embodiment is a production system for GaN wafer products. The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations. The production system includes a Raman spectrometer with confocal optics, the Raman spectrometer is used to obtain information related to the thickness of the front side region of the GaN substrate. Ru.
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。
The production system may include processing equipment used to process GaN wafers. The processing equipment is used for adjusting the thickness of the front side region of the GaN substrate, and is used for processing selected from grinding (rough grinding, precision grinding), lapping, polishing, CMP, and etching. Preferably, it includes at least a device.
The production system may further include crystal manufacturing equipment used to grow GaN crystals constituting the GaN wafer. Preferably, the crystal manufacturing equipment includes at least equipment used for a method selected from HVPE, THVPE, OVPE, halogen-free VPE, MOCVD, a flux method, and an ammonothermal method.
The information related to the thickness of the front side region is preferably obtained by the method according to the first embodiment or the second embodiment described above.
The production system of the fourth embodiment can be preferably used to produce the
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。
5. Fifth Embodiment The fifth embodiment is a package in which a GaN wafer product is wrapped with a packaging material. The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations. In the package, a medium in which measurement-based information related to the thickness of the front side region is recorded is packaged together with the GaN wafer product by the packaging material, or a medium in which the information is recorded is packaged together with the GaN wafer product. It is printed on the packaging material.
Measurement-based information refers to information based on actual measurements rather than specification values or design values, such as information obtained by the method according to the first or second embodiment described above, including Raman spectroscopy. That's what it means.
There is no particular limitation on the type of medium, and it may be paper, or a storage medium using electricity or magnetism.
There is no particular limitation on the manner of printing, and the information may be printed directly on the packaging material, or an electronic code or the like that can be accessed by an external terminal on which the information is printed may be printed.
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。 Although the present invention has been described above based on specific embodiments, each embodiment is presented as an example and does not limit the scope of the present invention. Each embodiment described in this specification can be variously modified without departing from the spirit of the invention, and may be combined with features described in other embodiments to the extent practicable. be able to.
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
10
Claims (24)
および、
前記第一領域の厚さを調べるために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。 A plate-shaped GaN having a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and a first region on the first main surface side and a second region on the second main surface side having mutually different carrier concentrations. A method for examining the thickness of the first region in a crystal;
and,
using a Raman spectrometer equipped with confocal optics to examine the thickness of the first region ;
A method characterized by:
および、
前記判定に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。 A plate-shaped GaN having a first main surface and a second main surface facing opposite to each other, and a first region on the first main surface side and a second region on the second main surface side having mutually different carrier concentrations. A method for determining whether the thickness of the first region in the crystal is equal to or greater than a predetermined value;
and,
using a Raman spectrometer equipped with a confocal optical system for the determination ;
A method characterized by:
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。 A method for producing a GaN wafer product, the method comprising:
The production method includes a wafer preparation step of preparing a starting GaN wafer and a wafer processing step of processing the starting GaN wafer,
The starting GaN wafer includes a first GaN layer and a second GaN layer having different carrier concentrations and stacked on each other,
In the wafer processing step, the thickness of at least the first GaN layer is reduced;
A production method, wherein all or part of the products undergoing the wafer processing step are subjected to Raman spectroscopy to obtain information related to the thickness of the first GaN layer.
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。 A system used for producing GaN wafer products, the system comprising:
The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations,
The system includes a Raman spectrometer with confocal optics,
A production system in which the Raman spectrometer is used to obtain information related to the thickness of the front side region of the GaN substrate.
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。 A package in which a GaN wafer product is wrapped with a packaging material,
The GaN wafer product is a GaN substrate having a front side region and a back side region having different carrier concentrations,
A medium on which measurement-based information related to the thickness of the front side region is recorded is packaged with the GaN wafer product by the packaging material, or the information is printed on the packaging material. , packaging.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019197541A JP7423984B2 (en) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019197541A JP7423984B2 (en) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021072344A JP2021072344A (en) | 2021-05-06 |
| JP7423984B2 true JP7423984B2 (en) | 2024-01-30 |
Family
ID=75713400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019197541A Active JP7423984B2 (en) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7423984B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013060343A (en) | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Ricoh Co Ltd | Group 13 nitride crystal and group 13 nitride crystal substrate |
| JP2013217903A (en) | 2012-03-16 | 2013-10-24 | Horiba Ltd | Sample analyzer and sample analysis program |
| JP2014051423A (en) | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Hitachi Metals Ltd | Group iii nitride semiconductor crystal, group iii nitride semiconductor substrate, group iii nitride semiconductor free-standing substrate, nitride semiconductor device and rectifier diode |
| JP2018146410A (en) | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Three-dimensional Raman spectroscopy |
| JP2019009329A (en) | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 株式会社サイオクス | Method for measuring film thickness, method for manufacturing nitride semiconductor laminate, and nitride semiconductor laminate |
-
2019
- 2019-10-30 JP JP2019197541A patent/JP7423984B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013060343A (en) | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Ricoh Co Ltd | Group 13 nitride crystal and group 13 nitride crystal substrate |
| JP2013217903A (en) | 2012-03-16 | 2013-10-24 | Horiba Ltd | Sample analyzer and sample analysis program |
| JP2014051423A (en) | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Hitachi Metals Ltd | Group iii nitride semiconductor crystal, group iii nitride semiconductor substrate, group iii nitride semiconductor free-standing substrate, nitride semiconductor device and rectifier diode |
| JP2018146410A (en) | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Three-dimensional Raman spectroscopy |
| JP2019009329A (en) | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 株式会社サイオクス | Method for measuring film thickness, method for manufacturing nitride semiconductor laminate, and nitride semiconductor laminate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021072344A (en) | 2021-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI657171B (en) | SiC EPITAXIAL WAFER, METHOD FOR PRODUCING THEREOF, METHOD FOR DETECTING LARGE-PIT DEFECTS, AND METHOD FOR IDENTIFYING DEFECTS | |
| US9431489B2 (en) | β-Ga2O3-based single crystal substrate | |
| EP3150995B1 (en) | Evaluation method for bulk silicon carbide single crystals and reference silicon carbide single crystal used in said method | |
| JP2019064917A (en) | GaN substrate | |
| KR20060127752A (en) | Damage evaluation method of compound semiconductor member, production method of compound semiconductor member, gallium nitride compound semiconductor member, and gallium nitride compound semiconductor membrane | |
| US20220223482A1 (en) | EVALUATION METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF SiC EPITAXIAL WAFER | |
| US11249027B2 (en) | SiC substrate evaluation method and method for manufacturing SiC epitaxtal wafer | |
| US20200091016A1 (en) | Manufacturing method and inspection method of group-iii nitride laminate, and group-iii nitride laminate | |
| CN110042471B (en) | Gallium nitride substrate | |
| JP2021004171A (en) | GaAs single crystal | |
| EP3406768B1 (en) | Single-crystal diamond, method for manufacturing single-crystal diamond, and chemical vapor deposition device used in same | |
| US20100190322A1 (en) | Compound semiconductor substrate | |
| JP7423984B2 (en) | Method, GaN wafer product production method and production system, package, and GaN substrate | |
| TW200835820A (en) | Group III nitride semiconductor substrate | |
| CN110890287B (en) | Method for evaluating SiC substrate, method for manufacturing SiC epitaxial wafer, and SiC epitaxial wafer | |
| KR20190112647A (en) | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device | |
| Tellekamp et al. | Structure, defects, and optical properties of commensurate GaN/ZnGeN 2/GaN double heterojunctions | |
| US20150249189A1 (en) | Semiconductor Multilayer Structure And Semiconductor Element | |
| JP6807730B2 (en) | Semiconductor substrate inspection method, semiconductor substrate quality judgment method, and semiconductor substrate | |
| CN115699341A (en) | Nitride semiconductor ultraviolet light emitting element | |
| CN115699340A (en) | Nitride semiconductor ultraviolet light emitting element and method for manufacturing same | |
| Zambelli et al. | Modification of the luminescence properties of CZT crystals around tellurium inclusions | |
| JP3920560B2 (en) | Semiconductor characteristic evaluation method and apparatus | |
| WO2024042777A1 (en) | Method for inspecting group-iii element nitride substrate, method for producing group-iii element nitride substrate, and method for producing semiconductor element | |
| TWI557407B (en) | Method of chip inspection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220926 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230718 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230919 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231219 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240101 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7423984 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |