JPH11274559A - 窒化ガリウム系半導体ウエハ及びその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体ウエハ及びその製造方法Info
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- JPH11274559A JPH11274559A JP7417198A JP7417198A JPH11274559A JP H11274559 A JPH11274559 A JP H11274559A JP 7417198 A JP7417198 A JP 7417198A JP 7417198 A JP7417198 A JP 7417198A JP H11274559 A JPH11274559 A JP H11274559A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハの製造に要する時間を大幅に短縮する
ことができる窒化ガリウム系半導体ウエハ、並びにその
製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 表面３が溝４によって複数の領域に分割
されたサファイヤ基板２の表面３に窒化ガリウム系半導
体６を積層していることを基本的な特徴とする。サファ
イヤ基板２の表面３が溝４によって複数の領域５に分割
されているので、溝４が、サファイヤ基板２の表面３に
積層した窒化ガリウム系半導体６の結晶成長の連続性を
断ち切るように機能する。その結果、サファイヤ基板２
と窒化ガリウム系半導体６の格子定数差や熱膨張率差に
起因する応力発生範囲を、溝４によって区切られた狭い
領域５に分割することができ、ウエハ１全体の反りを小
さく抑制することが可能になる。
ことができる窒化ガリウム系半導体ウエハ、並びにその
製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 表面３が溝４によって複数の領域に分割
されたサファイヤ基板２の表面３に窒化ガリウム系半導
体６を積層していることを基本的な特徴とする。サファ
イヤ基板２の表面３が溝４によって複数の領域５に分割
されているので、溝４が、サファイヤ基板２の表面３に
積層した窒化ガリウム系半導体６の結晶成長の連続性を
断ち切るように機能する。その結果、サファイヤ基板２
と窒化ガリウム系半導体６の格子定数差や熱膨張率差に
起因する応力発生範囲を、溝４によって区切られた狭い
領域５に分割することができ、ウエハ１全体の反りを小
さく抑制することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サファイヤ基板の
表面に窒化ガリウム系半導体を積層した窒化ガリウム系
半導体ウエハ及びその製造方法に関する。
表面に窒化ガリウム系半導体を積層した窒化ガリウム系
半導体ウエハ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色発光ダイオードや青色半導体レーザ
に適した材料としては、ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＧａＡｌ
Ｎ等の窒化ガリウム系半導体が利用され、この窒化ガリ
ウム系半導体を成長させる基板としては、サファイヤ基
板が利用されている。
に適した材料としては、ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＧａＡｌ
Ｎ等の窒化ガリウム系半導体が利用され、この窒化ガリ
ウム系半導体を成長させる基板としては、サファイヤ基
板が利用されている。
【０００３】サファイヤ基板に窒化ガリウム系半導体を
積層したウエハにおいては、両者の格子定数差や熱膨張
率差が大きいため、サファイヤ基板の厚みが薄い場合は
ウエハに反りが生じる。ウエハに生じる反りが大きい場
合は、その後の処理工程、例えば、窒化ガリウム系半導
体の必要個所に電極を形成する工程において、ウエハの
保持が困難になり、電極の形成に大きな支障を来すとい
う問題がある。
積層したウエハにおいては、両者の格子定数差や熱膨張
率差が大きいため、サファイヤ基板の厚みが薄い場合は
ウエハに反りが生じる。ウエハに生じる反りが大きい場
合は、その後の処理工程、例えば、窒化ガリウム系半導
体の必要個所に電極を形成する工程において、ウエハの
保持が困難になり、電極の形成に大きな支障を来すとい
う問題がある。
【０００４】そこで、例えば特開平６−２８３７５８号
公報に開示されているように、基板として反りが生じに
くい膜厚（３００〜８００μｍ）のサファイヤ基板を用
い、その表面に窒化ガリウム系半導体を積層し、その上
に電極パターンを形成した後、サファイヤ基板をその厚
みが１００μｍとなるまで研摩している。へき開性を有
していないサファイヤ結晶の性質上、通常はスクライブ
装置によって切断することが困難な上記窒化ガリウム系
半導体ウエハであっても、このようにサファイヤ基板を
薄く研摩することによって、スクライブ装置による切断
を容易にすることができる。
公報に開示されているように、基板として反りが生じに
くい膜厚（３００〜８００μｍ）のサファイヤ基板を用
い、その表面に窒化ガリウム系半導体を積層し、その上
に電極パターンを形成した後、サファイヤ基板をその厚
みが１００μｍとなるまで研摩している。へき開性を有
していないサファイヤ結晶の性質上、通常はスクライブ
装置によって切断することが困難な上記窒化ガリウム系
半導体ウエハであっても、このようにサファイヤ基板を
薄く研摩することによって、スクライブ装置による切断
を容易にすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に厚膜のサファイヤ基板を用いると、窒化ガリウム系半
導体、電極パターンを形成した後、サファイヤ基板を研
摩する工程が必要となる。サファイヤ基板はモ−ス硬度
が約９と非常に硬い材料であるため、研摩工程に要する
時間が非常に長くなり、製造に要する時間が長くなると
いう問題がある。そのため、ウエハ、それを分割した後
の素子のコスト上昇要因にもなるという問題が生じる。
に厚膜のサファイヤ基板を用いると、窒化ガリウム系半
導体、電極パターンを形成した後、サファイヤ基板を研
摩する工程が必要となる。サファイヤ基板はモ−ス硬度
が約９と非常に硬い材料であるため、研摩工程に要する
時間が非常に長くなり、製造に要する時間が長くなると
いう問題がある。そのため、ウエハ、それを分割した後
の素子のコスト上昇要因にもなるという問題が生じる。
【０００６】そこで、本発明は上記の点を考慮し、ウエ
ハの製造に要する時間を大幅に短縮することができる窒
化ガリウム系半導体ウエハ、並びにその製造方法を提供
することを主な課題とする。
ハの製造に要する時間を大幅に短縮することができる窒
化ガリウム系半導体ウエハ、並びにその製造方法を提供
することを主な課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハの製造
時間を短縮するためには、サファイヤ基板の研摩工程を
省略することが最も有効であるとの見地に基づき成され
たもので、種々検討の結果、研摩不要の薄いサファイヤ
基板を用いても窒化ガリウム系半導体ウエハの反りを実
用上支障のない範囲に抑制する構造を見いだした。
時間を短縮するためには、サファイヤ基板の研摩工程を
省略することが最も有効であるとの見地に基づき成され
たもので、種々検討の結果、研摩不要の薄いサファイヤ
基板を用いても窒化ガリウム系半導体ウエハの反りを実
用上支障のない範囲に抑制する構造を見いだした。
【０００８】すなわち本発明の窒化ガリウム系半導体ウ
エハは、表面が溝によって複数の領域に分割されたサフ
ァイヤ基板の前記表面に窒化ガリウム系半導体を積層し
ていることを基本的な特徴とする。
エハは、表面が溝によって複数の領域に分割されたサフ
ァイヤ基板の前記表面に窒化ガリウム系半導体を積層し
ていることを基本的な特徴とする。
【０００９】サファイヤ基板の表面が溝によって複数の
領域に分割されているので、前記溝が、サファイヤ基板
の表面に積層した窒化ガリウム系半導体の結晶成長の連
続性を断ち切るように機能する。その結果、サファイヤ
基板と窒化ガリウム系半導体の格子定数差や熱膨張率差
に起因する応力発生範囲を、溝によって区切られた狭い
領域に分割することができ、ウエハ全体の反りを小さく
抑制することが可能になる。
領域に分割されているので、前記溝が、サファイヤ基板
の表面に積層した窒化ガリウム系半導体の結晶成長の連
続性を断ち切るように機能する。その結果、サファイヤ
基板と窒化ガリウム系半導体の格子定数差や熱膨張率差
に起因する応力発生範囲を、溝によって区切られた狭い
領域に分割することができ、ウエハ全体の反りを小さく
抑制することが可能になる。
【００１０】ここで、溝によって分割する領域の面積が
大きくなると、ウエハ全体の反りが大きくなり、その後
の電極形成工程において、ウエハの保持を正常に行うこ
とができなくなるが、溝によって分割する領域の面積を
１０００ｍｍ2以下に設定すると、ウエハ全体の反りが
小さく抑制され、電極形成工程において、ウエハの保持
を正常に行うことができる。
大きくなると、ウエハ全体の反りが大きくなり、その後
の電極形成工程において、ウエハの保持を正常に行うこ
とができなくなるが、溝によって分割する領域の面積を
１０００ｍｍ2以下に設定すると、ウエハ全体の反りが
小さく抑制され、電極形成工程において、ウエハの保持
を正常に行うことができる。
【００１１】サファイヤ基板の厚みは、厚くなり過ぎる
とウエハの分割が困難になり、また、薄くなり過ぎると
不所望時にウエハが分割され易くなるので、これらの問
題が発生しにくい６０〜１５０μｍに設定される。
とウエハの分割が困難になり、また、薄くなり過ぎると
不所望時にウエハが分割され易くなるので、これらの問
題が発生しにくい６０〜１５０μｍに設定される。
【００１２】サファイヤ基板の表面に形成する溝の幅
は、それを狭くし過ぎると窒化ガリウム系半導体の結晶
成長層が横方向に成長して溝の両側の結晶成長層が溝の
上に橋を架けるようにつながってしまうので、これを防
ぐために１０μｍ以上に設定される。
は、それを狭くし過ぎると窒化ガリウム系半導体の結晶
成長層が横方向に成長して溝の両側の結晶成長層が溝の
上に橋を架けるようにつながってしまうので、これを防
ぐために１０μｍ以上に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を、図面を参
照して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施例を示
す窒化ガリウム系半導体ウエハ１の模式的な平面図、同
図（ｂ）は、同図（ａ）Ａ−Ａにおける模式的な断面図
である。図２は、前記半導体ウエハ１の製造方法を示す
模式的な断面図である。
照して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施例を示
す窒化ガリウム系半導体ウエハ１の模式的な平面図、同
図（ｂ）は、同図（ａ）Ａ−Ａにおける模式的な断面図
である。図２は、前記半導体ウエハ１の製造方法を示す
模式的な断面図である。
【００１４】以下、前記半導体ウエハ１の構造につい
て、その製造方法とともに説明する。まず、図２（ａ）
に示すように、直径が２インチ前後で、後工程において
研摩を必要としない薄膜（例えば、厚さが６０〜１５０
μｍ）のサファイヤ基板２を用意する。このサファイヤ
基板２は、ラッピング及びポリッシングによってその表
面３に鏡面処理が施されているものを用いる。
て、その製造方法とともに説明する。まず、図２（ａ）
に示すように、直径が２インチ前後で、後工程において
研摩を必要としない薄膜（例えば、厚さが６０〜１５０
μｍ）のサファイヤ基板２を用意する。このサファイヤ
基板２は、ラッピング及びポリッシングによってその表
面３に鏡面処理が施されているものを用いる。
【００１５】次に、このサファイヤ基板２をダイシング
装置に装着して、（ｂ）に示すように、その表面３に溝
４，４を形成する工程を行う。この工程によって、サフ
ァイヤ基板２の表面３には、溝４，４によって互いに分
割された複数の平坦領域５，５が形成される。この例で
は、図１（ａ）に示すように、サファイヤ基板２の円形
表面３に、その中心をとおってＸ−Ｙ方向に延びる２本
の溝４（Ｘ），４（Ｙ）を形成することによって、各々
の面積が４９０ｍｍ2程度の４つの平坦領域５を形成し
ている。
装置に装着して、（ｂ）に示すように、その表面３に溝
４，４を形成する工程を行う。この工程によって、サフ
ァイヤ基板２の表面３には、溝４，４によって互いに分
割された複数の平坦領域５，５が形成される。この例で
は、図１（ａ）に示すように、サファイヤ基板２の円形
表面３に、その中心をとおってＸ−Ｙ方向に延びる２本
の溝４（Ｘ），４（Ｙ）を形成することによって、各々
の面積が４９０ｍｍ2程度の４つの平坦領域５を形成し
ている。
【００１６】次に、サファイヤ基板２の表面３に付着し
たダイシング屑等を除去するための洗浄、乾燥等の工程
を適宜行った後、図２（ｃ）に示すように、この基板２
の表面３に、ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＧａＡｌＮ等の窒化
ガリウム系半導体６を積層して形成する工程を行う。窒
化ガリウム系半導体６の形成は、例えば有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて行うことができる。窒化
ガリウム系半導体６は、サファイヤ基板２の表面３全体
に形成されるが、例えば、図３に示すような青色発光に
適した組成と厚みとするために全体の厚さが５μｍ前後
に形成される。
たダイシング屑等を除去するための洗浄、乾燥等の工程
を適宜行った後、図２（ｃ）に示すように、この基板２
の表面３に、ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＧａＡｌＮ等の窒化
ガリウム系半導体６を積層して形成する工程を行う。窒
化ガリウム系半導体６の形成は、例えば有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて行うことができる。窒化
ガリウム系半導体６は、サファイヤ基板２の表面３全体
に形成されるが、例えば、図３に示すような青色発光に
適した組成と厚みとするために全体の厚さが５μｍ前後
に形成される。
【００１７】このようにして図１に示す窒化ガリウム系
半導体ウエハ１が製造される。このウエハ１は、薄膜の
サファイヤ基板２の表面３に格子定数差や熱膨張率差が
大きい窒化ガリウム系半導体６を結晶成長させているの
で、ウエハ１には、サファイヤ基板２側が凸となるよう
な応力が加わる。しかしながら、サファイヤ基板２の表
面３に形成した溝４，４が、窒化ガリウム系半導体６の
結晶の連続性を断ち切るように作用することによって、
サファイヤ基板２と窒化ガリウム系半導体６の界面に沿
ってウエハ１を反らせようとする応力を溝４，４によっ
て分断することができる。その結果、ウエハ１を反らせ
るような応力が作用する範囲を前記領域５，５単位と狭
くすることができ、ウエハ１全面にそれを反らせる応力
が作用する場合に比べて、ウエハ１の反りを大幅に少な
くすることができる。
半導体ウエハ１が製造される。このウエハ１は、薄膜の
サファイヤ基板２の表面３に格子定数差や熱膨張率差が
大きい窒化ガリウム系半導体６を結晶成長させているの
で、ウエハ１には、サファイヤ基板２側が凸となるよう
な応力が加わる。しかしながら、サファイヤ基板２の表
面３に形成した溝４，４が、窒化ガリウム系半導体６の
結晶の連続性を断ち切るように作用することによって、
サファイヤ基板２と窒化ガリウム系半導体６の界面に沿
ってウエハ１を反らせようとする応力を溝４，４によっ
て分断することができる。その結果、ウエハ１を反らせ
るような応力が作用する範囲を前記領域５，５単位と狭
くすることができ、ウエハ１全面にそれを反らせる応力
が作用する場合に比べて、ウエハ１の反りを大幅に少な
くすることができる。
【００１８】ここで、前記溝４，４の幅を狭くし過ぎる
と、窒化ガリウム系半導体６の結晶成長層が横方向に成
長して各溝４の両側の結晶成長層が溝４の上に橋を架け
るようにつながってしまい、溝４がウエハ１に対する応
力分断機能を十分発揮しないことがある。そこで、溝４
の幅を種々変更して検討した結果、溝４がウエハ１に対
する応力分断機能を発揮するためには、その幅が１０μ
ｍ以上必要なことが分かった。そこで、前記各溝４の幅
は、１０μｍ以上に設定するのが好ましい。ここで、溝
４，４の深さは、余り深くし過ぎるとウエハ１が不容易
に割れやすくなり、余り浅くし過ぎると窒化ガリウム系
半導体６によって容易に埋まり易くなるため、窒化ガリ
ウム系半導体６の厚さよりも若干深く設定するのが好ま
しい。
と、窒化ガリウム系半導体６の結晶成長層が横方向に成
長して各溝４の両側の結晶成長層が溝４の上に橋を架け
るようにつながってしまい、溝４がウエハ１に対する応
力分断機能を十分発揮しないことがある。そこで、溝４
の幅を種々変更して検討した結果、溝４がウエハ１に対
する応力分断機能を発揮するためには、その幅が１０μ
ｍ以上必要なことが分かった。そこで、前記各溝４の幅
は、１０μｍ以上に設定するのが好ましい。ここで、溝
４，４の深さは、余り深くし過ぎるとウエハ１が不容易
に割れやすくなり、余り浅くし過ぎると窒化ガリウム系
半導体６によって容易に埋まり易くなるため、窒化ガリ
ウム系半導体６の厚さよりも若干深く設定するのが好ま
しい。
【００１９】また、溝４，４によって分割された平坦領
域５，５の面積と、ウエハ１に発生する反りについても
検討を行ったところ、平坦領域５の面積が大きくなる
と、ウエハ１に発生する反りも大きくなることが分かっ
た。この反りによる影響を検討したところ、ウエハ１に
対する後工程、具体的には、窒化ガリウム系半導体６に
電極パターンを形成するためのフォトリソ工程におい
て、それに用いるマスクアライナ−装置のウエハ台座に
真空チャックを用いてウエハ１を装着する際、ウエハ１
に発生した反りが小さい場合は、真空チャックによって
ウエハが弾性変形してウエハ台座に押しつけられる形で
ウエハを台座に正常に保持することができるが、ウエハ
１に発生した反りが一定量を越えると、ウエハをウエハ
台座に正常に保持することがでず、フォトリソ工程、す
なわち電極形成を行うことができないという事態が発生
した。
域５，５の面積と、ウエハ１に発生する反りについても
検討を行ったところ、平坦領域５の面積が大きくなる
と、ウエハ１に発生する反りも大きくなることが分かっ
た。この反りによる影響を検討したところ、ウエハ１に
対する後工程、具体的には、窒化ガリウム系半導体６に
電極パターンを形成するためのフォトリソ工程におい
て、それに用いるマスクアライナ−装置のウエハ台座に
真空チャックを用いてウエハ１を装着する際、ウエハ１
に発生した反りが小さい場合は、真空チャックによって
ウエハが弾性変形してウエハ台座に押しつけられる形で
ウエハを台座に正常に保持することができるが、ウエハ
１に発生した反りが一定量を越えると、ウエハをウエハ
台座に正常に保持することがでず、フォトリソ工程、す
なわち電極形成を行うことができないという事態が発生
した。
【００２０】厚みが１００μｍで直径が２インチのサフ
ァイヤ基板２に窒化ガリウム系半導体６を積層したウエ
ハ１について、溝４，４によって分割された平坦領域５
の面積を種々変更して実験した結果、平坦領域５の１つ
の面積が１０００ｍｍ2以内であれば、上述したマスク
アライナ−装置のウエハ台座にウエハ１を正常に保持す
ることができたが、平坦領域５の１つの面積が１０００
ｍｍ2を越えると、ウエハ台座にウエハ１を正常に保持
することができないケースが多発した。したがって、サ
ファイヤ基板２として、窒化ガリウム系半導体６を形成
後に研摩をする必要がない薄膜のサファイヤ基板を用い
る場合は、その表面３に溝４，４によって分割形成する
平坦領域５の各々の面積を、１０００ｍｍ2以内に設定
する必要がある。尚、平坦領域５の各々の面積をあまり
狭く設定すると、形成に時間を要する溝４の数が増加し
て製造に要する時間が長くなるので、平坦領域５の最低
面積は、溝４の形成に要する時間が、従来行っていた厚
膜のサファイヤ基板の研摩に要する時間を越えないよう
な範囲、例えば１００ｍｍ2以上に設定される。
ァイヤ基板２に窒化ガリウム系半導体６を積層したウエ
ハ１について、溝４，４によって分割された平坦領域５
の面積を種々変更して実験した結果、平坦領域５の１つ
の面積が１０００ｍｍ2以内であれば、上述したマスク
アライナ−装置のウエハ台座にウエハ１を正常に保持す
ることができたが、平坦領域５の１つの面積が１０００
ｍｍ2を越えると、ウエハ台座にウエハ１を正常に保持
することができないケースが多発した。したがって、サ
ファイヤ基板２として、窒化ガリウム系半導体６を形成
後に研摩をする必要がない薄膜のサファイヤ基板を用い
る場合は、その表面３に溝４，４によって分割形成する
平坦領域５の各々の面積を、１０００ｍｍ2以内に設定
する必要がある。尚、平坦領域５の各々の面積をあまり
狭く設定すると、形成に時間を要する溝４の数が増加し
て製造に要する時間が長くなるので、平坦領域５の最低
面積は、溝４の形成に要する時間が、従来行っていた厚
膜のサファイヤ基板の研摩に要する時間を越えないよう
な範囲、例えば１００ｍｍ2以上に設定される。
【００２１】上記のように製造された半導体ウエハ１
は、その後、窒化ガリウム系半導体６に電極を形成する
工程、複数のチップに分割する工程が行われて、図３に
示すような半導体チップ７となる。ここで、電極パター
ンが形成された半導体ウエハ１の分割は、スクライブ装
置を用いて、例えばサファイヤ基板２の裏面（もしくは
表面３）にケガキ線を形成し、このケガキ線に沿って加
圧することによるスクライブ分割法を用いて行うことが
できる。ここで、サファイヤ基板２の厚みが１５０μｍ
を越えると、分割工程においてケガキ線以外の方向にウ
エハが分割されやすくなり、また、サファイヤ基板２の
厚みが６０μｍを下まわると、分割工程までの途中の工
程において、半導体ウエハ１の取扱時に加わる力によっ
て半導体ウエハ１が不用意に分割され易くなる。したが
って、サファイヤ基板２の厚みは、６０〜１５０μｍに
設定する必要がある。
は、その後、窒化ガリウム系半導体６に電極を形成する
工程、複数のチップに分割する工程が行われて、図３に
示すような半導体チップ７となる。ここで、電極パター
ンが形成された半導体ウエハ１の分割は、スクライブ装
置を用いて、例えばサファイヤ基板２の裏面（もしくは
表面３）にケガキ線を形成し、このケガキ線に沿って加
圧することによるスクライブ分割法を用いて行うことが
できる。ここで、サファイヤ基板２の厚みが１５０μｍ
を越えると、分割工程においてケガキ線以外の方向にウ
エハが分割されやすくなり、また、サファイヤ基板２の
厚みが６０μｍを下まわると、分割工程までの途中の工
程において、半導体ウエハ１の取扱時に加わる力によっ
て半導体ウエハ１が不用意に分割され易くなる。したが
って、サファイヤ基板２の厚みは、６０〜１５０μｍに
設定する必要がある。
【００２２】上記実施例は、溝４をサファイヤ基板２の
中心をとおって直交するように２本配置する場合を示し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、溝４の
配置形態を他に変更することもできる。以下、図４を参
照して、溝４の配置形態について説明する。
中心をとおって直交するように２本配置する場合を示し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、溝４の
配置形態を他に変更することもできる。以下、図４を参
照して、溝４の配置形態について説明する。
【００２３】サファイヤ基板２は、六方晶系というサフ
ァイヤ結晶の性質上、へき開性を有していないが、図４
（ａ）に示す＜１０１０＞軸方向及び＜１１２０＞軸方
向は、他の方向に比べて割れ易い。そこで、前記溝４の
形成方向を、この＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１
２０＞軸方向に一致させて形成することができる。図４
（ｂ）は、サファイヤ基板２の中心をとおるように、＜
１０１０＞軸方向に一致させて３本の溝４を形成した場
合を示し、図４（ｃ）は、サファイヤ基板２の中心をと
おるように、＜１１２０＞軸方向に一致させて３本の溝
４を形成した場合を示している。
ァイヤ結晶の性質上、へき開性を有していないが、図４
（ａ）に示す＜１０１０＞軸方向及び＜１１２０＞軸方
向は、他の方向に比べて割れ易い。そこで、前記溝４の
形成方向を、この＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１
２０＞軸方向に一致させて形成することができる。図４
（ｂ）は、サファイヤ基板２の中心をとおるように、＜
１０１０＞軸方向に一致させて３本の溝４を形成した場
合を示し、図４（ｃ）は、サファイヤ基板２の中心をと
おるように、＜１１２０＞軸方向に一致させて３本の溝
４を形成した場合を示している。
【００２４】半導体ウエハ１は、溝４の部分が他の部分
に比べて薄いので、製造工程の途中に加わる力によって
割れが発生する場合は、この溝４の部分が割れの出発点
となり易い。しかしながら、上記のように、割れやすい
＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞軸方向に一
致させて溝４を形成しておくことにより、仮に製造工程
の途中に加わる力によって溝４部分から割れが発生した
としても、その割れの方向を溝４の範囲内とし、割れた
後の大きさを平坦領域５程度に収めることができ、割れ
た半導体ウエハ１を比較的大きな片として残すことがで
きる。その結果、半導体ウエハ１が粉々に割れてその後
の製造工程が継続できなくなるといった不具合の発生を
未然に防止することができる。
に比べて薄いので、製造工程の途中に加わる力によって
割れが発生する場合は、この溝４の部分が割れの出発点
となり易い。しかしながら、上記のように、割れやすい
＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞軸方向に一
致させて溝４を形成しておくことにより、仮に製造工程
の途中に加わる力によって溝４部分から割れが発生した
としても、その割れの方向を溝４の範囲内とし、割れた
後の大きさを平坦領域５程度に収めることができ、割れ
た半導体ウエハ１を比較的大きな片として残すことがで
きる。その結果、半導体ウエハ１が粉々に割れてその後
の製造工程が継続できなくなるといった不具合の発生を
未然に防止することができる。
【００２５】尚、溝４の形成は、図４（ｂ），（ｃ ）
のように、＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞
軸方向の一方のみに一致させて形成しても良いし、＜１
０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞軸方向を混在さ
せて形成してもよい。したがって、図１（ａ）に示す溝
４（Ｘ）は、＜１１２０＞軸方向に一致させ、同図に示
す溝４（Ｙ）は、＜１０１０＞軸方向に一致させて形成
するのが好ましい。
のように、＜１０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞
軸方向の一方のみに一致させて形成しても良いし、＜１
０１０＞軸方向、あるいは＜１１２０＞軸方向を混在さ
せて形成してもよい。したがって、図１（ａ）に示す溝
４（Ｘ）は、＜１１２０＞軸方向に一致させ、同図に示
す溝４（Ｙ）は、＜１０１０＞軸方向に一致させて形成
するのが好ましい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、サファイ
ヤ基板の表面が溝によって複数の領域に分割され、その
上に窒化ガリウム系半導体を積層しているので、サファ
イヤ基板の表面に積層した窒化ガリウム系半導体の格子
定数差や熱膨張率差に起因して発生する応力を溝によっ
て分断し、応力発生範囲を、溝によって区切られた狭い
領域に限定することができ、ウエハ全体の反りを小さく
抑制することが可能になる。そのため、サファイヤ基板
として研摩の必要がない薄膜のものを用いることができ
る。その結果、ウエハの製造に要する時間を大幅に短縮
することができる窒化ガリウム系半導体ウエハ、並びに
その製造方法を提供することができる。
ヤ基板の表面が溝によって複数の領域に分割され、その
上に窒化ガリウム系半導体を積層しているので、サファ
イヤ基板の表面に積層した窒化ガリウム系半導体の格子
定数差や熱膨張率差に起因して発生する応力を溝によっ
て分断し、応力発生範囲を、溝によって区切られた狭い
領域に限定することができ、ウエハ全体の反りを小さく
抑制することが可能になる。そのため、サファイヤ基板
として研摩の必要がない薄膜のものを用いることができ
る。その結果、ウエハの製造に要する時間を大幅に短縮
することができる窒化ガリウム系半導体ウエハ、並びに
その製造方法を提供することができる。
【図１】本発明の窒化ガリウム系半導体ウエハの一実施
例を示し、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ）は模式的な
断面図である。
例を示し、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ）は模式的な
断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の窒化ガリウム系半
導体ウエハの製造方法の一実施例を示す模式的な断面図
である。
導体ウエハの製造方法の一実施例を示す模式的な断面図
である。
【図３】本発明の窒化ガリウム系半導体ウエハを用いて
製造した半導体チップの実施例を示す模式的な断面図で
ある。
製造した半導体チップの実施例を示す模式的な断面図で
ある。
【図４】本発明の窒化ガリウム系半導体ウエハの他の実
施例を示し、（ａ）はサファイヤ基板結晶格子と結晶軸
の関係を示す説明図、（ｂ）（ｃ）はウエハの模式的な
平面図である。
施例を示し、（ａ）はサファイヤ基板結晶格子と結晶軸
の関係を示す説明図、（ｂ）（ｃ）はウエハの模式的な
平面図である。
１ 窒化ガリウム系半導体ウエハ ２ サファイヤ基板 ４ 溝 ５ 平坦領域 ６ 窒化ガリウム系半導体 ７ 半導体チップ
Claims (8)
- 【請求項１】 表面が溝によって複数の領域に分割され
たサファイヤ基板の前記表面に窒化ガリウム系半導体を
積層していることを特徴とする窒化ガリウム系半導体ウ
エハ。 - 【請求項２】 表面が溝によって１０００ｍｍ2以下の
面積の複数の領域に分割されたサファイヤ基板の前記表
面に窒化ガリウム系半導体を積層していることを特徴と
する窒化ガリウム系半導体ウエハ。 - 【請求項３】 前記サファイヤ基板は、その厚みが６０
〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１あるいは
２記載の窒化ガリウム系半導体ウエハ。 - 【請求項４】 前記溝は、その幅が１０μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１あるいは２記載の窒化ガリウ
ム系半導体ウエハ。 - 【請求項５】 サファイヤ基板の表面を溝によって複数
の領域に分割する工程と、前記複数の領域を備えるサフ
ァイヤ基板の表面に窒化ガリウム系半導体を積層する工
程を備えることを特徴とする窒化ガリウム系半導体ウエ
ハの製造方法。 - 【請求項６】 厚さが６０〜１５０μｍのサファイヤ基
板の表面を溝によって複数の領域に分割する工程と、前
記複数の領域を備えるサファイヤ基板の表面に窒化ガリ
ウム系半導体を積層する工程を備えることを特徴とする
窒化ガリウム系半導体ウエハの製造方法。 - 【請求項７】 前記複数の領域の各々は、１０００ｍｍ
2以下の面積であることを特徴とする請求項５あるいは
６記載の窒化ガリウム系半導体ウエハの製造方法。 - 【請求項８】 前記溝の幅は、１０μｍ以上であること
を特徴とする請求項５あるいは６記載の窒化ガリウム系
半導体ウエハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7417198A JP3338360B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 窒化ガリウム系半導体ウエハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7417198A JP3338360B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 窒化ガリウム系半導体ウエハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274559A true JPH11274559A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3338360B2 JP3338360B2 (ja) | 2002-10-28 |
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ID=13539455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7417198A Expired - Fee Related JP3338360B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 窒化ガリウム系半導体ウエハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338360B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063654A3 (en) * | 2000-02-24 | 2002-02-07 | Univ North Carolina State | Methods of forming a plurality of semiconductor layers using trench arrays |
| US7045223B2 (en) | 2003-09-23 | 2006-05-16 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel articles and methods for forming same |
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| JP2013258231A (ja) * | 2012-06-12 | 2013-12-26 | Disco Abrasive Syst Ltd | 光デバイスの加工方法 |
| WO2015159342A1 (ja) * | 2014-04-14 | 2015-10-22 | 株式会社サイオクス | 窒化物半導体単結晶基板の製造方法 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP7417198A patent/JP3338360B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP3338360B2 (ja) | 2002-10-28 |
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