TW200822203A - Manufacturing method of group III nitride substrate, group III nitride substrate, group III nitride substrate with epitaxial layer, group III nitride device, manufacturing method of group III nitride substrate with epitaxial layer, and manufacturing ... - Google Patents

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200822203 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於將具有條構造之氮化鎵（GaN)、氮化鋁 (A1N)、氮化紹鎵（AlGaN)基板貼附於研磨板而研削、研磨 之方法。基板結晶均含有氮作為V族元素，由於ΠΙ族元素 相異，故合併稱為III族氮化物。均不能由液相生長成結 晶。需要利用由氣相生長在底層基板上形成厚膜，然後除 去底層基板之方法製造基板。 研削係利用粗的固定砥粒研削表面，以減少厚度之步 驟。研磨中含有磨光與拋光。磨光係利用細的固定砥粒或 粗的游離砥粒，更緩慢地減少厚度，改善表面粗糙度，減 少加工改性層之步驟。拋光係利用細的游離砥粒，使表面 更平滑，進一步減少加工改性層之步驟。CMp(化學機械 研磨）係利用藥劑之化學作用與砥粒之物理作用施行拋 光。

Si晶圓（基板）牢固且具有勒性，研磨、磨光、拋光等均 相當容易。但，GaN晶圓（基板）雖比Si更硬，但更易脆， 承受性較弱。III族氮化物基板不能像Si晶圓般施行研磨、 磨光、拋光等。因此，對m族氮化物，需要使用特別之紙 石、研磨液及研磨布等。 在半導體基板之研磨、研削等中，有研磨、研削兩面之 情形、與研磨、研削單面愔 < h形。在此，假設以研磨、研 削單面之情形為對象。單面讲虛 早面研磨之情形，將晶圓（基板）貼 附於圓盤狀之研磨板（又稱年） 僻禾J將其頂壓於平台之研磨 123802.doc 200822203 布，使研磨板自轉，使平台公轉，一面供應研磨液，一面 研磨晶圓之下面。有必要研磨兩面之情形，對兩面 行同樣動作》 另外尚有兩面研磨方法。該方法係利用上下之平台夾住 複數個具有若干孔，外周具有齒輪部之承載器之央具，使 承載器之齒輪部喊合於太陽齒輪與内齒輪，一面使齒輪作 行星運動’ 一面使研磨液由上平台之溝流出而同時研磨晶 圓之兩面。本發明不採用此方法，屬於將晶圓固定於研磨 板而分別研磨單面之方法之改良。 在本發明中，條構造為晶圓之必須條件。此構造並不存 在於Si晶圓、GaAs晶圓等。此構造係利用特別之方法製作 氮化鎵等III族氮化物基板時可使用之構造。所謂條晶圓， 係指向晶圓之某方向平行之構造物重複存在之具有各向異 性之晶圓。 位錯聚集之結晶缺陷聚集區域Η與幾乎無位錯之低缺陷 單晶區域Ζ平行交互存在之晶圓（旧幻瓜型）、或位錯聚集之 結晶缺陷聚集區域Η與幾乎無位錯之低缺陷單晶區域ζ、 及C面生長區域γ與幾乎無位錯之低缺陷單晶區域ζ平行交 互存在之晶圓（(HZYZ)m型）均係具有條構造之晶圓。本發 明係以條晶圓之研削、磨光、拋光為對象。 【先前技術】 氮化鎵結晶（GaN)等之ΙΠ族氮化物結晶之大型基板之製 作相當困難。具有40 mm以上直徑之氮化鎵晶圓尚無法大 篁廉價地製造。由於氮化鎵結晶基板本身屬於新的基板， 123802.doc 200822203 故尚未有人知悉適當之研磨方法。GaN比Si堅硬，難以研 削、研磨，而且較脆，故難以更進一步研削、磨光。一 般，III族氮化物結晶基板由於製造困難，且硬而脆，故也 難以研磨。 有關研磨方法之先前技術幾乎不存在。所以，無法列舉 有關GaN及AIN、AlGaN、InGaN、InN基板之單面研磨之 先前技術。即使是數mm程度之小的GaN結晶基板，該方 法對元件製作也無助益。在此，以直徑40 mm以上之III族 氮化物半導體基板為對象。尤其直徑5 0 mm以上之基板相 當重要。 日本特開2004-165360號公報係關於GaAs晶圓之單面研 磨。利用喷霧器將液狀蠟喷至研磨板（研磨架），頂壓GaAs 晶圓而固定於研磨板（研磨架）。此係GaAs晶圓之單面研磨 之準備階段之貼附方法之提案。有關Si晶圓及GaAs晶圓之 研磨技術之改良為數較多。幾乎沒有對m族氮化物基板之 提案。 本發明係關於具有條構造之基板之研磨方法。條構造並 非一般的方法所能製成，係利用本發明人之獨自創之方法 所製成。因此，首先，必須說明條構造。所謂條構造，係 指缺陷（位錯）多數高密度聚集之結晶缺陷聚集區域H、與 幾乎無位錯之低缺陷而單晶之低缺陷單晶區域ζ多數個交 互平行存在之具有各向異性之構造。低缺陷而單晶之部份 區別成二種。 其一係接觸於結晶缺陷臂鱼p 0 υ α 日日釈丨曰笊集區域Η，且導電性較高之低 123802.doc 200822203 缺單曰曰區域z。另-係不接觸於結晶缺陷聚集區域此 導電性較低之C面生長區域Υ<>Η，ΖΛΥ互相平行而重複存 在（圖1及圖2)。也有Υ不存在之情形⑽3及圖4)。^與丫與ζ 或Η與Ζ平行，故稱之為條構造。 , 為瞭解條構造，首先，必須知悉又可稱為小平面生長法 之本發明人之獨創之生長法。氮化嫁係利用氣相生長於底 • 層基板（藍寶石基板等）上所製成。以往，通常要小心地控 ^ 制生長條件，-面維持c面，一面使氮化鎵膜生長。曰本 特開2〇01-102307號公報係本發明人等創先發現小平面生 長法而提案者。在底層基板上形成氮化鎵結晶核，該結晶 核開始生長時，起初並非平坦，而係形成結晶粒獨自生長 之凹凸較多之表面。隨著生長之進行，可逐漸形成膜而成 為平坦之氮化鎵薄膜。 在此，所謂小平面生長法，係不使表面平坦，而照樣維 持凹凸面（由小平面所形成）而使其生長之獨創之新穎方 C 法。在氮化鎵表面形成，且維持多數由小平面所形成之坑 槽（凹部）時，由於橫方向與縱方向之生長速度之差異，在 上方之小平面會向小平面坑槽之底移動。位錯會高密度地 凝聚於坑槽底。位錯會由其他部份被除去，故其他部份會 • 變成低位錯。在日本特開2001-102307號公報中，由於無 法知道坑槽會形成於何處，故稱之為隨機型。 曰本特開2003-165799號公報揭示可明確預先判斷坑槽 之形成位置之技術。底層基板（藍寶石、GaAs)上，以孤立 點狀而具有6次對稱性方式形成於Si〇2之遮罩，於其上氣 123802.doc 200822203 相生長（HVPE)GaN。以坑槽底必定來到遮罩之正上方之方 式形成小平面。由於遮罩及坑槽被配置成孤立點狀，故稱 之為點型。遮罩上變成結晶缺陷聚集區域Η，非遮罩上之 部份變成低缺陷單晶區域2：或（：面生長區域γ。藉此，可預 先決定何處會成為Η、Ζ或Υ。為了形成發光元件等元件， • 非將晶片之位置定位成不涉及結晶缺陷聚集區域Η不行。 • 在點型中，難以將發光元件晶片之位置連續地設在晶圓 上。因此，日本特開2003-1831⑽號公報提出在底層基板 上設置平型直線狀之遮罩，使GaN氣相生長於其上之技 術。在遮罩上生長較慢而成為小平面之底。遮罩上成為結 晶缺陷聚集區域Η。 位錯會藉小平面而被移送至結晶缺陷聚集區域Η。使位 錯集結於遮罩上之結晶缺陷聚集區域Η。遮罩上以外之部 份變成低缺陷單晶區域Ζ或C面生長區域γ。 圖1及圖2係表示此種型之條晶圓之基板1。圖1係平面 I j 圖’圖2係沿者圖1之線段II-II之縱剖面圖。遮罩呈現直線 平行，故結晶缺陷聚集區域13、低缺陷單晶區域11及C面 生長區域12也呈現直線狀平行。故可形成HZYZHZY···型 之條晶圓。低缺陷單晶區域11及C面生長區域12可使用作 '為發光元件，但因低缺陷單晶區域11及C面生長區域12以 直線狀存在’故可妥善地決定在晶圓上之發光元件之分 布，相當理想。又，由於結晶生長時之温度、氣流等之生 長條件之誤差，有時各區域之寬度會發生某種程度之變動 而使形狀多多少少由直線狀平行偏離。 123802.doc -10- 200822203 條型晶圓曾在日本特開2003-183 100號公報中被提案， 結晶缺陷聚集區域Η之寬度h為1 μιη〜200 μιη。在低缺陷單 晶區域Ζ(寬度z)、C面生長區域Υ(寬度y)及低缺陷單晶區 域Z之3區域被鄰接之Η、Η所夾持之4重構造 (ΗΖΥΖΗΖΥΖΗ···;簡記為（HZYZ)m)之情形，2z+y 為 10 μιη〜2000 μιη 〇 間距 p=2z+y+h為 20 μιη〜2000 μιη 〇 圖3及圖4係表示ΗΖ所構成之條晶圓之基板2。圖3係平 面圖。圖4係沿著圖3之線段IV-IV之縱剖面圖。在僅有低 缺陷單晶區域11(寬度ζ)之1區域被結晶缺陷聚集區域13、 13所夾持之2重構造（ΗΖΗΖΗΖ···;簡記為（HZ)m)之情形，ζ 為 10 μιη〜2000 μιη 〇 間距 p=z+h為 20 μιη〜2000 μιη 〇 間距 ρ 為規定元件之寬度用，故決定於元件之寬度。例如假設 ρ=400 μιη時，適合於製作300 μιη〜350 μιη見方之LD、LCD 等之元件。 製造III族氮化物之良質之結晶基板之嘗試持續相當長之 期間，終於可藉小平面生長法製造50φ(直徑50 mm)之低位 錯之GaN自立結晶基板。由於控制於低位錯，既可有效地 施行小平面生長，且採用條型時可預先瞭解哪一位置具有 何種構造，故元件製造相當方便。條型GaN係利用使遮罩 平行地附在底層基板而生長之方法所製成。除去底層基板 之條型GaN具有ZHZHZH，"=(HZ)m)之重複，或 ZHZYZHZYZH."=(HZYZ)m之重複構造。 低缺陷單晶區域11及C面生長區域12係低位錯密度而單 結晶，但此等之表（外）面為Ga面（含GaAl、Al、InAl面： 123802.doc -11 - 200822203 (0001)面），相當牢s，物理及化學之承受性較強，故此等 不易被腐#。結晶缺陷聚集區域13之位錯密度較高。此雖 亦為單結晶，但方位相異180。。結晶缺陷聚集區域13之表 (外）面為N面（氮面：（00(M)面）。結晶缺陷聚集區域13容易 被化學藥劑所腐蝕’且可容易被切削。在結晶缺陷聚集區 . 域13與低缺陷單晶區域11中，其性質顯著相異。在背面侧 ‘ 則相反’低缺陷單晶區域11之背面為N面，結晶缺陷聚集 區域13之背面為Ga面。 〇 . 條型晶圓係具有如上述之各向異性、非均勻性之晶圓。 由於有各向異性而非均勻性，故可知在研磨時也有必要採 取顧慮到各向異性之措施。本發明係為了提案條型之m族 氮化物基板之研磨方法而設計。 條構造多半平行地形成於〈卜100>方向。此方向與{11_ 2n}小平面平行，{li_2n}小平面為容易製作之小平面。解 理面為{1-100}面，此面垂直於條之<1-1〇〇>方向。 ( 不然，也可使條平行於<11-20>方向。該情形，小平面 為{1-1 On}。解理面{1-100}與條平行。 【發明内容】 ’ 依照本發明之ΠΙ族氮化物基板之製造方法係包含：將 複數條型III族氮化物基板以使條構造之方向與研磨架之旋 轉方向成垂直方式，貼附於研磨架之步驟；及研削、磨光 及/或拋光該基板之步驟。 在上述III族氣化物基板之製造方法中，最好，在拋光基 板之步驟中，使用具有壓縮率為1%〜15%之塾之研磨平 123802.doc -12· 200822203 台，將研磨平台之墊施加至基板之壓力設定於l〇〇 g/cm2(9_8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應 pH 1 〜12 之 研磨液，一面使研磨架與研磨平台旋轉而拋光基板（W)。 在上述III族氮化物基板之製造方法中，最好，塾之壓縮 率之範圍為1%〜10%。 在上述III族氮化物基板之製造方法中，最好，由墊施加 至基板之壓力為 300 g/cm2(29.4 kPa)〜1000 g/cm2(98 kPa)。 在上述III族氮化物基板之製造方法中，最好，研磨液之 pH為 ρΗ=1·5〜10 〇 在上述III族氮化物基板之製造方法中，最好，研磨液之 pH為 〜7 〇 在上述ΠΙ族氛化物基板之製造方法中，最好，為施行 pH調整而添加於研磨液之酸為有機酸或有機酸鹽。 又，依照本發明之III族氮化物基板係以氣相生長法製 作之III族氮化物基板。此in族氮化物基板係包含··條構 造，其係使上面具有氮面，且位錯聚集之結晶缺陷聚集區 域、與上面具有III族元素面，位錯密度低於結晶缺陷聚集 區域之低缺陷單晶區域重複排列成直線平形狀。而，此in 族氮化物基板係使用具有壓縮率為1 %〜15 %之塾之研磨平 台’將研磨平台之墊施加至基板之壓力設定於1〇〇 g/cm2(9.8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應 pH 1 〜12 之 研磨液，一面使研磨架與研磨平台旋轉而拋光基板所獲 得。另外，此III族氮化物基板係對與條構造成直角之方向 之分離角不足〇·1。之區域之比率之平坦性為40%以上，面 123802.doc -13 - 200822203 粗糖度為Ra 2 nm以下。 依照本發明之III族氮化物基板係以氣相生長法製作之in 族氮化物基板。此III族氮化物基板係包含：條構造，其係 使上面具有氮面，且位錯聚集之結晶缺陷聚集區域、與上 面具有III族元素面，位錯密度低於結晶缺陷聚集區域之低 缺陷單晶區域、及C面生長區域γ重複排列成直線平形 狀。而’使用具有壓縮率為1 %〜15%之墊之研磨平台，將 研磨平台之墊施加至基板之壓力設定於100 g/cm\9 8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應 pH 1 〜12 之研磨液， 一面使研磨架與研磨平台旋轉而拋光基板所獲得。另外， 此III族氮化物基板對與條構造成直角之方向之分離角不足 0.1°之區域之比率之平坦性為40%以上，面粗糙度為Ra 2 nm以下。 在上述III族氮化物基板之製造方法中，最好，將基板貼 附於研磨架之際，以使基板之條構造之方向與研磨架之旋 轉方向成垂直方式，將基板貼附於研磨架而拋光所獲得。 依照本發明之附有磊晶層之III族氮化物基板係包含： 上述依照本發明之III族氮化物基板、及1層以上之III族氮 化物層，其係藉蠢晶生長而形成於該基板之至少一主面 側。 依照本發明之III族氮化物元件係包含：上述依照本發 明之III族氮化物基板；1層以上之III族氮化物層，其係藉 磊晶生長而形成於該基板之至少一主面侧；及電極，其係 形成於基板或III族氮化物層。 123802.doc -14· 200822203 依照本發明之附有磊晶層之III族氮化物基板之製造方 法係包含：準備上述依照本發明之III族氮化物基板之步 驟；及在該基板之至少一主面側磊晶生長III族氮化物層之 步驟。 依照本發明之III族氮化物元件之製造方法係包含：準 ‘ 備上述依照本發明之III族氮化物基板之步驟；在該基板之 • 至少一主面側磊晶生長III族氮化物層之步驟；及在基板或 III族氮化物層形成電極之步驟。 Γ . 本發明之上述及其他目的、特徵、局面及優點可由有關 附圖所瞭解之本發明之其次之詳細說明獲得更明確之瞭 解。 【實施方式】 圖5係表示研磨裝置之概略。參照圖1及圖5，使用具有 壓縮率為1%〜15%之墊51之研磨平台52之研磨裝置50，將 複數條型III族氮化物基板1以使條之方向S與研磨架53之旋 I 轉方向0成垂直方式在研磨平台53貼附成放射狀，將研磨 平台53施加至基板1之壓力設定於1〇〇 g/cm2(9 8 kPa)〜15〇〇 g/cm2(147 kPa)，一面供應pH 1〜12之研磨液54，一面使研 • 磨架53與研磨平台52旋轉而研磨基板1。 所謂使條之方向S與旋轉方向g成垂直之方法係如圖6所 示之貼附方法。所謂使條之方向S與旋轉方向g成平行之方 法係如圖7所示之貼附方法。本發明係主張如圖6所示般將 基板1貼附於研磨架53。使條之方向S對旋轉方向G垂直之 貼附方法可說在研削、磨光及拋光中共通。 123802.doc -15- 200822203 即，本發明之III族氮化物基板之基板1之製造方法如圖 8所示，係包含：將複數條型III族氮化物基板之基板1以使 條構造之方向S與研磨架53之旋轉方向G成垂直方式，貼附 於研磨架53之步驟；及研削、磨光及/或拋光基板丨之步 驟。 墊51之壓縮率之更可喜之範圍為1%〜1〇%。更理想之範 圍為1%〜3%。 由墊51施加至基板1之壓力更理想為300 g/cm2(29 4 kPa)〜1000 g/cm2(98 kPa) 〇 研磨液54之pH之更理想範圍為ρη=1·5〜10。更好為 ρΗ==2〜6。以酸性較為可喜。鹼性會選擇性地腐蝕結晶缺 陷聚集區域13。因此，會在表面形成凹凸。故以酸性之研 磨液54較為合適。 欲使研磨液54成為鹼性之情形，也可使用鹽酸、硫 酸、硝酸等之無機酸。又，也可使用擰檬酸及蘋果酸等有 機I。有機酸之作用較弱而不會腐餘結晶缺陷聚集區域 13 ’故在保持基板i之平坦性上較為有利。無機酸與有機 酸均也可為與金屬元素化合之無機酸鹽、有機酸鹽。 作為評估研削、磨光及拋光後之鏡面晶圓之指標，有 平坦性、面塌邊、面粗糖度等。 所明平坦性，係指在低缺陷單晶區域工丨（若有c面生長區 域12，則包含C面生長區域12)中，對垂直於條之方向8之 方向T之基板（晶圓）之表面之角度之分離角θ不足〇.1〇之區 域之面積在低缺陷單晶區域i i全體之面積中所佔之比率。 123802.doc -16 - 200822203 說明有關圖3及圖4所示之（HZ)m構造之條型基板之基板11 時，在拋光後之基板之放大圖之圖8及圖9中，由在垂直於 條之方向S之方向T之剖面圖之低缺陷單晶區域u之寬度 z、與分離角Θ不足〇·!。之區域之寬度&之比率，平坦性如下 式所示。 平坦性（％)=a/zx 1〇〇 所謂平坦性80%，係指在低缺陷單晶區域丨丨中，在垂直

於條之方向T之分離角θ不足01。之區域為低缺陷單晶區域 11全體之80%。其定義與通常之晶圓之平坦性有差異。 平坦性係晶圓之評估之指標，而非研削、磨光、拋光 之疋義+ 陳可僅使用於元件之製作。平坦性低之晶圓 係指可利用於元件之製作之面積較窄。在本發明中，要求 研磨後之晶圓之平坦性在·以上，更好為嶋以上，最 好為80%以上。 所明面知邊，係扣晶圓之外周部被切削而變得低於表 面之高度’使得晶圓全體變成凸形狀。此情形也會減少有 效面積。平坦性與此略有差異。條構造之情形，結晶缺陷 聚集區域13之物理及卜昼夕；、〇 及化予之承又性較弱，故有可能因研 削'拋光'研磨而變成凹部。該情形可利用平坦性加以評 估。該情形因係形成於結晶缺陷聚集區域13之凹部， 故與限定於外周部之面塌邊有所區別。 面粗縫度亦係鏡面晶圓之評 τ 1吝知標。有Rmax、Ra、

Rz、Ry、Rms (JIS規格）等 巴谷樣之面粗糙度之種類。 在此’以Ra作為面粗链慶之拖姆 * °此指標係利用將形成於 123802.doc -17- 200822203 晶圓表面之山與谷之差之絕對值而求得。對面粗糙度之要 求程度因目的而異。在此，作為研磨後之晶圓之以，要求 在Ra 2·〇 nm以下，更好為Ra 〇 9 以下。 另外’也有製作在鏡面晶圓上磊晶生長ΠΙ族氮化物層 之蠢晶晶圓，調查光致發光（PL)強度而加以評估之情形。 也有在鏡面晶圓上磊晶生長III族氮化物層，附上電極 而製作元件，實際通電而使其發光，藉調查元件之性能， 以凋查晶圓之製作之結果之情形。製作元件之情形合格之 兀件比率稱為良率。即使是相同之晶圓，其良率也因其目 的之元件而異。在此，製作藍色雷射（430 nm)之情形之良 率要求達到3 5 %以上。 使具有條構造之III族氮化物結晶晶圓（基板1或基板2)之 條之方向S平行於研磨架53之旋轉方向〇時，物理及化學之 表义丨生較弱之結晶缺陷聚集區域13會選擇性地被切削。因 此，平坦性會降低，面粗糙度也會變差。本發明並非如 此，而係以使條之方向s垂直於研磨架53之旋轉方向G之方 式貼附。由於研磨架53自轉，研磨平台52公轉，故基板工 與墊51之相對運動之方向並非一直在研磨架53之旋轉方向 G 〇 但，對時間在平均上，可知晶圓（基板丨或基板2)與墊51 之相對運動之方向係在研磨架53之旋轉方向G。以與基板工 之條之方向S成正交之方式，使墊51對基板1相對運動，故 不會選擇性地腐姓及切削特弱之結晶缺陷聚集區域13。因 此，採用如本發明所示之方法時，可將低缺陷單晶區域 123802.doc -18· 200822203 π、結晶缺陷聚集區域13&C面生長區域12之切削量平均 化’並保持平坦性，且也可防止面粗糙度之劣化。

研磨液54之pH之設定也相當重要。強鹼性之研磨液會 選擇性地腐蝕化學之承受性較弱之結晶缺陷聚集區域13。 因此，結晶缺陷聚集區域13會凹陷而成為凹部。如此一 來，基板1之平坦性會降低，面粗糙度也會變差。因此， 研磨液54之pH之範圍為i〜12。更好為研磨液“之pH之範 圍為1·5〜1G。採用酸性之研磨液54之情形，結晶缺陷聚集 區域13之選擇性的腐蝕較小，故更好之範圍為2〜6。藉 此，低缺陷單晶區域u、結晶缺陷聚集區域13&c面生長 區域12均可以大致相同之比率減少厚度，故可維持平坦 性，面粗糙度較小。PH<1之強酸仍會腐蝕結晶缺陷聚集區 域13而形成凹部，故不理想。 墊51之壓縮率太大時，墊51會進入腐蝕結晶缺陷聚集 區域13而形成之凹部，進一步進行結晶缺陷聚集區域"之 凹入另方面，墊51之壓縮率小時，墊51會變硬而不能 伸縮。墊51太硬時’容易發生衝擊，容易對基板】造成刻 痕。又，基板i有破損之虞。因此，墊51之壓縮率以較低 為宜’但太硬也麻煩H墊51之壓縮率設定於1%以 上。 墊51之壓縮率之範圍為1%〜15% ，係利用下式由刍莽、& ^ 飞田負载初載重…丨經1分鐘後之 是故 不會選擇性地磨損結晶缺陷 性。更好為壓縮率1%〜10〇/〇， 墊5 1之壓縮率 在該範圍時， 聚集區域13。故可維護平坦 最好為1°/❶〜3%。在此，所謂 123802.doc -19- 200822203 厚度T1、與將載重增至W2經1分鐘後之厚度τ2加以求出。 壓縮率（％)=(!> τ2)/ ΤγΙΟΟ 1為 100 g/cm2、|2為 18〇〇 g/cm2。 壓力為 100 g/cm2(9.8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)。更好 之情形，壓力為 300 g/cm2(29.4 kPa)〜1000 g/cm2(98 kPa)。 以該種方式調整條件而拋光晶圓（基板1或基板2)時，可 獲得平坦性40%以上、面粗糙度Ra 2.0 nm以下之鏡面晶 圓。 在上述鏡面晶圓上蠢晶生長III族氮化物層之際，可形 成結晶性及型態良好之磊晶層，製作LD之情形，可將良 率提高至35%以上。 本發明之III族氮化物鏡面晶圓（111族氮化物基板）可利用 作為如以下之半導體元件之基板。 在半導體元件中，有發光元件（發光二極體、半導體雷 射）、電子元件（整流器、雙極性電晶體、場效電晶體、 HEMT)、半導體感測器（溫度感測器、壓力感測器、放射 感測器、可見_紫外光檢測器）、SAW元件、加速度感測 器、MEMS零件、壓電振子、諧振器、壓電致動器等。 本發明之一實施型態之附有磊晶層之m族氮化物基板 之基板7如圖11及圖12所示，係包含藉磊晶生長而形成於 III族氮化物基板之基板1或基板2之至少一主面側之丨層以 上之III族氮化物層3。此1層以上之m族氮化物層3係型態 及結晶性良好之磊晶層，在此磊晶層上，進一步形成型態 及結晶性良好之磊晶層，而容易製成高特性之半導體元 123802.doc -20 - 200822203 件0

在此，III族氮化物層3並無特別限_，例如可列舉 GaxAlyIni_x.y_((^x、叫、巧叫等。又蠢晶生長 m族氮化物層3之方法亦無特別限制，適合列舉Hvp⑽ 化物氣相生長，以下同）法、MBE(分子線磊晶生長，以下 同）法、MOCVD(有機金屬化學氣相沉積，以下同）法等。 又，在III族氮化物層3之磊晶生長之前，為改族氮化 物基板之基板1或基板2之表面，可在施行磊晶生長之裝置 内’施行基板1或基板2之蝕刻及/或退火。 本發明之一實施型態之半導體元件係包含：形成於m 族氮化物基板之基板1或基板2之至少一主面側之丨層以上 之III族氮化物層、及形成於ΙΠ族氮化物基板（基板i或基板 2)或III族氮化物層3之電極之半導體元件。半導體元件係 在111知氮化物基板之至少一主面側，形成1層以上之型態 及結晶性良好之磊晶層之ΠΙ族氮化物層3，故成為高特性 之半導體元件。 本發明之一實施型態之附有磊晶層之ΙΠ族氮化物基板 之製造方法如圖13所示，係包含：準備ΙΠ族氮化物基板之 基板1或基板2作為半導體元件用基板之步驟；及在基板J 或基板2之至少一主面側磊晶生長丨層以上之ΠΙ族氮化物層 3之步驟。依據此製造方法，由於在ΠΙ族氮化物基板之至 少一主面侧形成1層以上之型態及結晶狀態良好之磊晶層 之III族氮化物層3，故可獲得高特性及長壽命之半導體元 件0 123802.doc -21 - 200822203 本發明之一實施型態之半導體元件之製造方法如圖14 所示，係包含：準備III族氮化物基板之基板1或基板2作為 半導體元件用基板之步驟；在基板1或基板2之至少一主面 側磊晶生長1層以上之III族氮化物層3之步驟；及在III族 氮化物基板（基板1或基板2)或III族氮化物層3形成電極之 步驟。依據此製造方法，由於在III族氮化物基板之至少 一主面側形成1層以上之型態及結晶狀態良好之磊晶層之 III族氮化物層，故可獲得高特性及長壽命之半導體元 件。 [實施例1 ;晶圓貼附方向及條之方向S與旋轉方向G之 關係] 使用外徑135 mm、厚度30 mm之氧化鋁塊作為研磨架 (研磨板）。作為研削、磨光、拋光之對象之晶圓（基板）為 直徑50 mm、厚度0.5 mm之條型GaN基板。結晶缺陷聚集 區域13之寬度h=50 μηι、低缺陷單晶區域u之寬度z=35〇 μηι ’間距ρ=400 μηι。C面生長區域12不存在（y=〇)。以同 時研削、磨光或拋光之晶圓3片作為一組試樣。 利用熱可塑性之固形蠟將3片GaN晶圓貼附於研磨架。 將研磨架加熱至高於蠟軟化點3(rc之溫度而使蠟熔化，將 3片條型GaN晶圓均等地貼附於外緣位於距離研磨架（研磨 板）之外周5 mm之位置。有關條之貼附方向如表丨所示。 5己載「平行」者’如圖7所示，係指基板1之條之方向S 與研磨架53之旋轉方向G平行。記載r垂直」者，如圖6所 不’係指基板1之條之方向S與研磨架53之旋轉方向G垂 123802.doc •22· 200822203 直。 就3片1組之4種試樣組（試樣丨、試樣2、試樣3、試樣4) 施行研削。試樣1及3之條之方向S係對旋轉方向G垂直（圖 6)。試樣2及4之條之方向S係對旋轉方向g平行（圖7)。 將基板1貼附於研磨板（研磨架53)後，就試樣1〜4以金剛 石紙石2000號進行研削。試樣3及4僅止於施行研削加工。 試樣1及2則在研削後’進一步用平均粒徑2 μηι之金剛石游 離低粒加以磨光。測定機械加工後之最大刻痕深度、加工 改性層之厚度、平坦性。 表1係表示測定結果。刻痕係研削、研磨等所形成之傷 痕。試樣3及4因係僅利用顆粒較粗之固定砥石進行研削， 故刻痕較深。雖試樣4之最大刻痕深度為29〇 nm，但試樣3 之最大刻痕深度則為95 nm。 加工改性層之厚度在試樣4厚達7 gm(平均值），在試樣3 則減半為4 μηι。此均係由於條之方向s係對研磨架53之安 裝方位不同所引起。最好刻痕較淺而加工改性層較薄。試 樣3比試樣4更能提供良好之結果。該現象表示條之方向s 與旋轉方向G垂直（稱為S垂直G)較為理想。 結晶缺陷聚集區域13係缺陷密集之部位，但物理及化 學之承受性均較弱，切削時，容易受傷。反之，低缺陷單 晶區域11及C面生長區域12則硬而牢固，物理及化學之承 受性較強，不容易研削。 條之方向S與旋轉方向G平行（圖7)時，砥石會與條平行 地磨光表面。構成條之結晶缺陷聚集區域13與低缺陷單晶 123802.doc -23- 200822203 區域11之物理的、化學的強度之差異會以研削、研磨之深 的刻痕與厚的改性層顯現。 條之方向S與旋轉方向G垂直（圖6)時，砥石會與條垂直 地磨光表面’在該方向交互配置有強弱面，硬質面可提供 補強，故難以受傷。構成條之結晶缺陷聚集區域13與低缺 陷單晶區域11之物理的、化學的強度之差異會被平均化， 而在研削、研磨中會以淺的刻痕與薄的改性層顯現。 [表1] 試樣1 試樣2 試樣3 試樣4 加工方法 ------------ 磨光 磨光 研削 研肖J 貼附 機械加工後 貼附方向 垂直 平行 垂直 β\ ^14 平行 刻痕深度(nm) 21 49 95 290 加工改性層 0.5 2 4 7 平坦性 100 100 100 100 CMP後 表面粗糙度Ra(nm) 0.5 1.4 - 平坦性(°/c〇 65 45 - - 就試樣1及2也進行磨光。磨光之砥粒比研削細，且使 用游離路粒，故刻痕會被削減而變淺。試樣1之最大刻痕 深度為21 nm ’試樣2之最大刻痕深度為49 nm。此亦係由 於試樣1之旋轉方向G垂直於條之方向s，在研削、磨光方 向父互存在有表面強度較高之區域與較低之區域，故傷痕 較淺。试樣2之旋轉方向G平行於條之方向s(稱為「s平行 於G」）’會由表面強度較弱之處被深掘，故刻痕較深。加 工改性層也呈現试樣1為〇 · 5 μιη ’試樣2為2 μιη。此部份也 以試樣1較為優異。旋轉方向G垂直於條之方向s，強度被 平均（ΗΖΗΖΗ···或ΗΖΥΖΗ···)，故改性層較薄。 123802.doc -24 - 200822203 就试樣1及2，進一步施行利用膠態矽石之CMp(化學機 械研磨）。其後之表面粗糙度方面，試樣丨為以〇·5 nm，試 樣2為Ra 1·4 nm。平坦性方面，試樣1為65%，試樣2為 45 /〇。所明平坦性，係指分離角㊀不足。之區域在低缺陷

單晶區域11中佔有幾％之指標。其值愈大愈好。s垂直於G 之試樣1之表面粗糙度低於S平行於G之試樣2，平坦性也較 優。該現象係由於條之方向S垂直於研磨架53之旋轉方向〇 之故。 試樣1在機械研磨後也無結晶缺陷聚集區域13凹入之現 象，並無平坦性之問題。在試樣丨〜4中，s垂直於G之試樣 1最優。與僅施行研削之情形相比，試樣3優於試樣4。此 1*月^/亦同樣係由於试樣3為S垂直於G，低石之運動方向穿 越結晶缺陷聚集區域13及低缺陷單晶區域1丨，研削被平均 化之故。 [實施例2 ;研磨液之pH之影響（無機酸與有機酸）] 就在實施例1中列為試樣1之試樣（s垂直於G)，將條件作 各式各樣之改變（6種）而施行CMP。尤其，改變CMP研磨液 之pH而進行實驗。 試樣1係使用外徑135 mm、厚度30 mm之氧化鋁塊作為 研磨架53，以條之方向S垂直於旋轉方向G(放射狀）方式， 將3片具有400 μιη間距之條之直徑φ5〇 mm之GaN晶圓（基 板）以固形躐貼附於研磨架53，並施以研削及磨光。金剛 石艰石2000號（JIS規格R6001精密研磨用微粉#2000)之研削 與金剛石磨光之後，以表2所示之條件執行CMP。分別作 123802.doc -25- 200822203 為試樣5〜14。 在試樣5〜14之任一試樣中，游離砥粒均為膠態矽石 (Si02)。pH方面，試樣5為〇·8，試樣6為u，試樣7為丨5， 試樣8、9及14為2.0，試樣1〇為6·〇，均呈現酸性。試樣u 為pH=10，試樣12為PH=12，試樣13為PH=13，均呈現鹼 性。在pH調整用之添加劑方面，試樣5〜7為鹽酸，試樣8、 9為硝酸’試樣1 〇為碳酸，試樣11〜丨3為氫氧化卸，試樣工4 為蘋果酸。 123802.doc -26- 200822203 【(Nd 試樣14 Si〇2 ο cs 蘋果酸 300 CN 00 0.43 00 試樣13 Si02 cn KOH 12 300 m CN ON m CN m 試樣12 Si02 cs KOH 300 o 0.83 試樣11 Si02 o KOH 12 300 00 0.71 CN vo m 試樣10 Si02 o vd 碳酸 JO 300 04 0.56 00 V〇 試樣9 Si02 o 硝酸 12 300 〇 VO 0.42 (N 試樣8 Si02 o CN 硝酸 00 300 00 0.52 s P 試樣7 Si02 鹽酸 12 300 0.62 (N 試樣6 Si02 o 鹽酸 300 jn 0.90 試樣5 Si02 00 <0 鹽酸 300 00 cn m 00 (N 跑粒 a. 添加劑 墊壓縮率(％) 壓力(g/cm2) 平坦性(％) 粗糙度(nm) PL強度 良率(％) 研磨劑 CMP條件 CMP條件 蠢晶特性 雷射 123802.doc -27- 200822203 在墊壓縮率方面，試樣5〜7及9〜14均為15%，試樣^為 8%。在施加至晶圓（基板）之壓力方面，試樣5〜14均為3〇〇 gW(29.4 kPa)e CMP後，調查試樣之平坦性、表面粗糖 度Ra。平坦性為分離角㊀〇1。以内之部份所佔之比率。需 要40%以上，最好為6〇%以上。 另外也有塾壓縮率等其他條件，並非簡單，但僅就此結 果言之，試樣5及13之平坦性較低，分別為38%、35%，並 不合格。試樣6及12分別為平坦性45%、4〇%，屬於合格。 試樣7及11分別為55%、58%，結果較佳。試樣9及1〇之平 坦性在60%以上：結果更佳。試樣8及14之平坦性在以 上，結果最佳。為提高平坦性，研磨不得為強酸性、強鹼 性。PH在1〜12時，平坦性可達到4〇%以上。pH在ΐ 5〜ι〇 時，平坦性可達到55%以上。研磨液以酸性為宜，若欲將 平坦性設定為60%以上，pH需為2〜6(酸性）。使用有機酸比 無機酸更能提高平坦性。 在面粗糙度方面，試樣5及13為丨nm以上，屬於較差。 試樣6、7、11及12屬於較佳。試樣8、9、1〇及14為〇6 nm 以下，屬於更佳。研磨液為強酸性、強鹼性之情形，結晶 缺陷聚集區域13會被研磨液選擇性地腐蝕，故面粗糙度不 良，平坦性也會降低。 pH以2〜6為宜，依目的之需要，可使用丨〜12程度。研磨 液為酸性之情形，與無機酸相比，使用蘋果酸、擰檬酸之 類之有機酸較能提高平坦性。無機酸會選擇性地腐蝕結晶 缺陷聚集區域13，但有機酸或許由於其作用較少，故較為 123802.doc -28- 200822203 平坦。 CMP後，利用MOCVD在其上層疊磊晶層，調查PL(光致 發光）之發光。所謂磊晶特性，係指PL強度（任意單位）。試 樣5及13特別弱，分別為35、39。試樣6、7、11及12顯示 充分之PL強度，分別為48、61、62及45。試樣8、9、10及 14顯示相當大之pl強度（84、73、68及86)。試樣5及13因 結晶缺陷聚集區域13被強酸、強鹼腐蝕，平坦性差，粗糙 度亦大。因此，磊晶層之品質變差，PL強度降低。 另外’使各式各樣之氮化物層磊晶生長於基板上，附上 電極而製作波長430 nm之藍色雷射元件，晶片分離而調查 LD發光之特性，並調查良品之良率。試樣5及13之良率特 別差’分別為2 8及3 2。此係由於其研磨液為強酸性、強驗 性之故。試樣11及12也較差，良率分別為53%及37%。此 或許也是由於使用鹼性之研磨液，使得結晶缺陷聚集區域 13受到腐敍，導致平坦性及面粗糙度轉差之故。試樣14較 優，獲得74%之良率。試樣8、9及10分別獲得73〇/。、62% 及57%之良率，可知此也可提供良好之基板。 [實施例3 :墊壓縮率之影響] 就在實施例1中列為試樣1之試樣（s垂直於G)，將條件作 各式各樣之改變（5種）而施行CMP。尤其，改變墊之壓縮 率。結晶缺陷聚集區域13較弱而容易被研削，故墊容易變 形時’塾有可能會進入被研削後之結晶缺陷聚集區域13之 凹部而進一步深削結晶缺陷聚集區域13。 試樣1係使用外徑135 mm、厚度30 mm之氧化鋁塊作為 123802.doc -29- 200822203 研磨架53，以條之方向S垂直於旋轉方向G(放射狀）方式， 將3片具有400 μηι間距之條之直徑φ50 mm之GaN晶圓（基 板）以固形蠟貼附於研磨架53，並施以研削及磨光。在金 剛石砥石2000號之研削與金剛石磨光之後，以表3所示之 條件執行CMP。分別作為試樣1 5〜21。 在試樣15〜2 1之任一試樣中，游離砥粒均為膠態矽石 (Si02)。pH在試樣15〜21之任一試樣中均為pH=ll(鹼性）。 pH=ll由於驗性過強，可知在實施例2中為不良之pH範 Γ 圍。但，那係由於墊之壓縮率較高，為15%、8%所致，墊 之壓縮率降低時，或許可獲得更良好之結果。因此，在條 件不良之處之pH=ll進一步作實驗。研磨液之pH調整成分 為 KOH。 [表3] 試樣15 試樣16 試樣17 試樣18 試樣19 試樣20 試樣21 研磨劑 紙粒 Si02 Si02 Si〇2 Si02 Si02 Si02 Si02 pH 11 11 11 11 11 11 11 添加劑 KOH KOH KOH KOH KOH KOH KOH CMP條件 墊壓縮率(％) 0.8 1.0 1.5 3 10 15 20 壓力(g/cm2) 300 300 300 300 300 300 300 CMP特性 平坦性(％) 90 87 85 80 60 40 35 粗糙度(nm) 2.3 0.9 0.53 0.42 0.45 0.55 1.4 磊晶特性 PL強度 35 75 90 84 66 47 36 雷射 良率(％) 26 70 78 71 56 42 27 在墊壓縮率方面，試樣15為0.8%，試樣16為1.0%，試樣 17為1.5%，試樣18為3%，試樣19為10%，試樣20為15%， 試樣21為20%，壓縮率依序增大。 施加至晶圓之壓力在試樣15〜21中，均為300 g/cm2(29.4 kPa) 〇 123802.doc -30- 200822203 CMP後’調查試樣之平坦性及表面粗糙度Ra。試驗21為 3 5%，平坦性最低。試樣2〇提高至平坦性4〇%，試樣19提 高至平坦性60%。比較試樣21、20及19時，墊壓縮率過大 時，可知會變得不平坦。壓縮率在15%以下之情形，平坦 性在40。/。以上。為使平坦性達到6〇%以上，必須將壓縮率 . 控制在10%以下。為使平坦性達到80%以上，壓縮率需在 3%以下。 ( 在面粗糙度中，試樣15最大，為Ra 2.3 nm。試樣16改善 至Ra 0·9 nm。墊壓縮率小時，研磨中，砥粒會強烈觸及 III族氮化物基板，使表面粗糙度變粗。故壓縮率有必要在 1 %以上。 又，在面粗糙度中，試樣21較大，為Ra Unm。試樣2〇 改善至Ra 0.55 nm。面粗糙度在試樣18(1^ 〇·42 nm)、試樣 19(Ra 0·45 nm)中較優。墊壓縮率大時，墊容易變形，容 易進入結晶缺陷聚集區域13之凹部。因此，結晶缺陷聚集 ti 區域13會特別受到腐蝕而使凹凸激增，導致表面不平坦， 使面粗糙度變大。因此，墊壓縮率有必要在丨5%以下，更 好為10%以下，最好為3%以下。 < CMP後，利用M0CVD在其上層疊磊晶層，調查孔（光致 發光）之發光。所謂磊晶特性，係指PL強度（任意單位卜試 樣15及21特別弱，分別為35、36。試樣17顯示充分之孔強 度，為90。試樣16及18顯示相當大之PL強度（75及8句。試 樣15因墊壓縮率小，砥粒會強烈觸及m氮化物結晶，故面 粗糙度較大。因此，PL強度變弱。試樣21之墊壓縮率較 123802.doc -31 - 200822203 大谷易、炎开），進入結晶缺陷聚集區域1 3之凹部而深削結 晶缺陷聚集區域13。因此，面粗糙度變大，平坦性變差。 發生面塌邊，PL強度變弱。 另外，使各式各樣之氮化物層磊晶生長於晶圓（基板） 上，附上電極而製作雷射元件，分離成晶片而調查 _ 光之特性，並調查良品之良率。試樣21之良率較差，為 27%。此亦係由於壓縮率較大，使得結晶缺陷聚集區域13 ( 文到切削，導致平坦性及面粗糙度轉差之故。試樣15之良 率較差，為26。/。。此係由於面粗糙度較大之故。試樣丨6、 17及18較優，分別獲得7〇%、78%及71 %之良率。試樣2〇 及19分別獲得42%及56%之良率。 由此等之結果，墊壓縮率必須在15%以下。更好在1〇以 下。在3%以下最好。 [實施例4 :壓力之影響] 就在實施例1中列為試樣1之試樣（s垂直於G)，將條件作 各式各樣之改變（9種）而施行CMP。尤其，改變壓力。雖結 晶缺陷聚集區域13較弱而容易被研削，但施加至墊之壓力 小時’ 一般認為有可能在低缺陷單晶區域丨丨、C面生長區 域12之研磨速度降低，化學的耐久性較差之結晶缺陷聚集 區域13之除去比率增大，平坦性降低。壓力大時，墊會變 形’會殊削結晶缺陷聚集區域13，故有平坦性降低之可能 性。又’低粒之推壓力增強，面粗縫度以也會增大。故壓 力之影響也有必要。 試樣1係使用外徑135 mm、厚度30 mm之氧化鋁塊作為 123802.doc -32- 200822203 研磨架53，以條之方向S垂直於旋轉方向G(放射狀）方式， 將3片具有4〇0 μπι間距之條之直徑φ50 mm之GaN晶圓（基 板）以固形蠟貼附於研磨架53，並施以研削及磨光。在金 剛石砥石2000號之研削與金剛石磨光之後，以表4所示之 條件執行CMP。分別作為試樣22〜30。 < 在試樣22〜30之任一試樣中，游離砥粒均為膠態矽石 . (Si02)。pH在試樣22〜30之任一試樣中均為ρΗ=2·5(酸性）。 〇 ΡΗ調整用之添加劑為ΗΝ〇3(硝酸），ρΗ=2.5為酸性，可知 在實施例2中為良好之ρΗ範圍。由於改變壓力，故ρΗ選擇 良好範圍之pH。 123802.doc -33- 200822203 試樣30 Si02 IT) CN HN〇3 cn 1600 (N CN cs 00 試樣29 Si02 c4 hno3 CO 1500 o CN ο 試樣28 Si02 <N hno3 cn 1000 〇 p 00 VO 試樣27 Si02 CN hno3 m ο 00 0.83 00 oo VO 試樣26 Si02 yn <N hno3 500 00 0.54 JO 試樣25 Si02 hno3 cn 300 VO 0.45 oo ν〇 試樣24 Si02 CN hno3 m 0.39 On Os 試樣23 Si02 CN hno3 cn Ο T-*H 0.40 !n 試樣22 Si02 ^T) CN hno3 CO § 00 0.52 r«H 路粒 K a, 添加劑 墊壓縮率(％) 壓力(g/cm2) 平坦性(％) 粗链度(nm) PL強度 良率(％) 研磨劑 CMP條件 CMP特性 磊晶特性 雷射

123802.doc -34- 200822203 墊之壓縮率在試樣22〜30之任一試樣均為3%。在施加至 晶圓（基板）之壓力中，試樣22為8〇 g/cm2(7.8 kPa),試樣23 為 100 g/cm2(9.8 kPa)，試樣 24 為 150 g/cm2(i4.7 kPa)，試 樣 25 為 300 g/cm (29·4 kPa)，試樣 26 為 500 g/cm2(49 kPa)， 試樣 27 為 800 g/cm2(78.4 kPa)，試樣 28 為 1000 g/cm2(98.0 kPa)，試樣 29 為 1500 g/cm2(118 kPa)，試樣 30 為 1600 g/cm2(157 kPa)。 CMP後’調查試樣之平坦性及表面粗糙度以。試驗22為 3 8。/。，平坦性最低。試樣23改善至50%。試樣26及27之平 坦性分別為8 5 %及8 2 % ’相當良好。壓力較高之試樣3 〇為 52°/。，平坦性降低。施加至墊之壓力過高或過低，平坦性 都會變差。 在面粗縫度中，試樣30過大，為Ra 2.5 nm。試樣29改善 面粗糙度至Ra 2.0 nm。面粗糙度在試樣24(Ra 〇 39 nm)、 試樣23(Ra 0.40 nm)中較優。壓力增大時，面粗糙度變粗 而表面會劣化。 壓力過小時’物理及化學之承受性較強之低缺陷單晶區 域11及C面生長區域12之研磨速度較低，僅會削到承受性 較弱之結晶缺陷聚集區域13，故平坦性會降低。壓力過大 時’墊會變形而大幅削到承受性較弱之結晶缺陷聚集區域 13 ’導致平坦性劣化。推壓力較大，故面粗糙度也大幅降 低。 由此結果，壓力需要 100 g/cm2(9 8 kPa)〜15〇〇 g/cm2(147 kPa)。更好為 300 g/cm2(29.4 kPa)〜1000 g/cm2(98 kPa)。 123802.doc -35- 200822203 CMP後，利用MOCVD法在其上層疊磊晶層，調查pL(光 致發光）之發光。在表中，所謂磊晶特性，係指PL強度（任 意單位）。試樣30特別弱，為12。試樣26及27顯示充分之 PL·強度’为別為91及88。試樣25及28顯示相當大之pl強 度（78及68)。試樣30因由墊施加至晶圓之壓力過大，結晶 缺聚集區域13會異常被研削。由於平坦性低，面粗链度 亦大，故磊晶層之品質降低。 另外，使各式各樣之氮化物層磊晶生長於晶圓（基板） 上，附上電極而製作雷射元件，分離晶片而調查LD發光 之特性，並調查良品之良率。試樣3〇之良率極差，為8。 试樣22不好，為34%。試樣25良好，良率為75%。由此等 之結果’顯然壓力不得過高，也不得過低。 施加至墊之壓力需要100 g/cm2(9 8 kpa)〜15⑻g/em2(147 kPa)。更好為 300 g/cm2(29.4 kPa)〜looo g/cm2(98 kPa)。 以上已詳細說明而揭示本發明，但此僅係用於例示，而 非為限定，顯然當可瞭解發明之精神與範圍僅受後附之申 請專利範圍所限定。 【圖式簡單說明】 圖1係表不本發明之一實施型態之m族氮化物基板之構 成之概略平面圖。 圖2係沿著圖1之線段11-；[1之概略剖面圖。 圖3係表示本發明之一實施型態之⑴族氮化物基板之構 成之概略平面圖。 圖4係沿著圖3之線段IV-IV之概略剖面圖。 123802.doc -36 - 200822203 圖5係表示本發明之一實施型態之研磨裝置之構成之概 略圖。 圖6係說明本發明之一實施型態之in族氮化物基板之製 造方法用之概略平面圖。 圖7係說明本發明之範圍外之in族氮化物基板之製造方 法用之概略平面圖。 圖8係表示本發明之一實施型態之in族氮化物基板之製 、 造方法之概略之流程圖。 ί 少 圖9係將抛光後之基板放大所不之概略部份平面圖。 圖10係沿著圖9之線段Χ-Χ之概略部份剖面圖。 圖11係表示本發明之一實施型態之附有磊晶層之III族氮 化物基板之構成之概略剖面圖。 圖12係表示本發明之一實施型態之附有磊晶層之ΠΙ族氮 化物基板之構成之概略剖面圖。 圖13係表示本發明之一實施型態之附有磊晶層之製造方 ^ 法之概略之流程圖。 圖14係表示本發明之一實施型態之in族氮化物基板之製 造方法之概略之流程圖。 【主要元件符號說明】 1、2、7 ΙΠ族氮化物基板 3 III族氮化物層 11 低缺陷單晶區域 12 c面生長區域 13 結晶缺陷聚集區域 123802.doc -37- 200822203 50 研磨裝置 51 墊 52 研磨平台 53 研磨架 54 研磨液 G 旋轉方向 S 使條構造之方向 Θ 分離角 123802.doc -38 -

Claims (1)

1. 200822203 十、申請專利範圍： 1. 一種III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其係包含： 將複數條型III族氮化物基板（1、2)以使條構造之方向 與研磨架（53)之旋轉方向成垂直之方式，貼附於前述研 磨架（53)之步驟；及 研削、磨光及/或拋光前述基板（1、2)之步驟。 2. 如請求項1之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中： 在拋光前述基板（1、2)之步驟中，使用具有壓縮率為 ί ' ' 1 1%〜15%之墊（51)之研磨平台（52)，將前述研磨平台（52) 之前述墊（5 1)施加至前述基板（1、2)之壓力設定於1〇〇 g/cm2(9.8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應 pH 1 〜12 之研磨液（54)，一面使前述研磨架（53)與前述研磨平台 (52)旋轉，而拋光前述基板（1、2)。 3·如請求項2之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中 前述墊（51)之壓縮率之範圍為1%〜10%。 f 4.如請求項2之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中 由前述墊（51)施加至前述基板（1、2)之壓力為3〇〇 g/cm2(29.4 kPa)〜1000 g/cm2(98 kPa)。 5.如請求項2之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中 前述研磨液（54)之卩11為卩11=1.5〜10。 6·如請求項5之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中 前述研磨液（54)之pH為pH=2〜7。 7·如請求項2之III族氮化物基板（1、2)之製造方法，其中 為施行pH調整而添加於前述研磨液（54)之酸為有機酸 123802.doc 200822203 或有機酸鹽。 8· -種ΙΠ族氮化物基板⑺，其係以氣相生長法製作，而包 含條構造，其係使下述二區$重複排列《直線平形狀： 上面具有氮面、且聚集有位錯之結晶缺陷聚集區域 C13);與 上面具有III族元素面、且位錯密度低於前述結晶缺陷 聚集區域（13)之低缺陷單晶區域（u); 使用具有壓縮率為1 %〜15%之墊（51)之研磨平台（52)， 將前述研磨平台（52)之前述墊（51)施加至前述基板（2)之 壓力設定於 100 g/cm2(9.8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應pH 1〜12之研磨液（54)，一面使前述研磨架（53)與 前述研磨平台（52)旋轉，而拋光前述基板所獲得； 作為相對於與前述條構造成直角之方向之分離角不足 〇·1°之區域之比率之平坦性為40%以上； 面粗链度為Ra 2 nm以下。 9·如請求項8之III族氮化物基板（2)，其中 將前述基板（2)貼附於前述研磨架（53)之際，以使前述 基板（2)之前述條構造之方向與前述研磨架（53)之旋轉方 向成垂直之方式，將前述基板（2)貼附於前述研磨架（53) 而抛光所獲得。 10· —種附有磊晶層之III族氮化物基板（7)，其係包含： 如請求項8之III族氮化物基板（2);及 1層以上之III族氮化物層（3)，其係藉磊晶生長而形成 於前述基板（2)之至少一主面側。 123802.doc 200822203 11. 一種III族氮化物元件，其係包含： 如請求項8之III族氮化物基板（2); 1層以上之III族氮化物層（3)，其係藉蠢晶生長而形成 於前述基板（2)之至少一主面側；及 電極，其係形成於前述基板（2)或前述III族氮化物層 • (3)。 • 12. —種附有磊晶層之III族氮化物基板（7)之製造方法，其中 Γ 包含： 準備如請求項8之III族氮化物基板（2)之步驟；及 在前述基板（2)之至少一主面側磊晶生長III族氮化物層 (3)之步驟。 13. —種III族氮化物元件之製造方法，其係包含： 準備如請求項8之III族氮化物基板（2)之步驟； 在前述基板（2)之至少一主面侧磊晶生長in族氮化物層 (3)之步驟；及 G 在前述基板（2)或前述ΠΙ族氮化物層（3)形成電極之步 驟。 14. 一種III族氮化物基板（1)，其係以氣相生長法製作，而包 含條構造，其係使下述三區域重複排列成直線平形狀： 上面具有氮面、且聚集有位錯之結晶缺陷聚集區域 (13); 上面具有III族元素面、且位錯密度低於前述結晶缺陷 聚集區域（13)之低缺陷單結晶區域（u);及 c面生長區域（12); 123802.doc 200822203 使用具有壓縮率為1%〜15%之墊（51)之研磨平台（52)， 將前述研磨平台（52)之前述墊（51)施加至前述基板（1)之 壓力設定於 1〇〇 g/cm2(9.8 kPa)〜1500 g/cm2(147 kPa)，一 面供應pH 1〜12之研磨液（54)，一面使研磨架（53)與前述 研磨平台（52)旋轉，而拋光前述基板（1)所獲得； 作為相對於與前述條構造成直角之方向之分離角不足 0·1°之區域之比率之平坦性為40%以上； 面粗糖度為Ra 2 nm以下。 15·如請求項14之in族氮化物基板（1)，其中 將前述基板（1)貼附於前述研磨架（53)之際，以使前述 基板（1)之條之方向與前述研磨架（53)之旋轉方向成垂直 之方式，將前述基板（1)貼附於前述研磨架（53)而拋光所 獲得。 16. —種附有磊晶層之in族氮化物基板（7)，其係包含： 如請求項14之III族氮化物基板（1);及 1層以上之III族氮化物層（3)，其係藉磊晶生長而形成 於前述基板（1)之至少一主面側。 17· —種III族氮化物元件，其係包含： 如請求項14之III族氮化物基板（1); 1層以上之III族氮化物層（3)，其係藉磊晶生長而形成 於前述基板（1)之至少一主面側；及 電極’其係形成於前述基板（1)或前述ΠΙ族氮化物層 (3)〇 18. —種附有磊晶層之III族氮化物基板（7)之製造方法，其中 123802.doc 200822203 包含： 準備如請求項14之III族氮化物基板（1)之步驟；及 在前述基板（1)之至少一主面側磊晶生長ΙΠ族氮化物層 (3)之步驟。 19. 一種III族氮化物元件之製造方法，其係包含： 準備如請求項14之III族氮化物基板（1)之步驟； 在前述基板（1)之至少一主面側磊晶生長III族氮化物層 (3)之步驟；及 在前述基板（1)或前述III族氮化物層（3)形成電極之步 123802.doc