201030814 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關有一種加工性優異之GaN基板及其製造方 法與使用該GaN基板之GaN層接合基板及半導體裝置之製 造方法。 【先前技術】
GaN基板係經切割、切削、磨削及/或研磨等方法加工 後，用於發光裝置、電子裝置等半導體裝置之製造中。例 φ 如，日本專利特表2003-527296號公報（專利文獻1)揭示有 藉由使用ID鋸或OD鋸，更佳為使用繩鋸對GaN板（塊狀結 晶）進行切割而形成GaN晶圓之情形。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特表2003-527296號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] • 然而，因GaN基板為脆性材料，故上述日本專利特表 2003-527296號公報（專利文獻1)之藉由切割之加工方法 _ 中，存在加工裕度變大，且一致性加工困難之問題。 本發明之目的在於解決上述問題，提供一種加工裕度小 且一致性加工容易之GaN基板及其製造方法與使用該GaN 基板之GaN層接合基板及半導體裝置之製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明係一種GaN基板，其包含第1區域及與第1區域相 145219.doc 201030814 比Ga/N組成比更高之第2區域，第2區域以自一個主面起算 之特定深度D為中心而自深度D-AD擴展至深度D+AD，且 深度D處的Ga/N組成比與第1區域之深度D+4AD以上之深 度處的Ga/N組成比之差為深度D+AD處的Ga/N組成比與第 1區域之深度D+4AD以上之深度處的Ga/N組成比之差的3 倍，並且，第2區域之Ga/N組成比對第1區域之深度D+4AD 以上之深度處的Ga/N組成比之比為1.05以上。 本發明之GaN基板中，第2區域之Ga組成對第1區域之深 度D+4AD以上之深度處的Ga組成之比可為1.05以上。又， 第2區域之N組成對第1區域之深度D+4AD以上之深度處的 N組成之比可為0.94以下。又，第2區域之Ga組成及N組成 可分別與第1區域之深度D+4AD以上之深度處的Ga組成及 N組成不同。又，第2區域可包含Ga及N以外之元素之離 子、原子或者電子。又，第2區域係包含結晶變形之變形 區域，且藉由自外部施加之能量而於第2區域被分離所 得。此處，上述能量可為熱能、電磁波能、光能、力學能 及流體能之至少任一者。 又，本發明係一種GaN基板之製造方法，該GaN基板係 包含第1區域及與第1區域相比Ga/N組成比更高之第2區域 者，該製造方法係藉由自一個主面側離子、原子或電子或 者利用照射雷射而形成第2區域，該第2區域係以自上述主 面起算之特定深度D為中心從深度D-AD擴展至深度D+AD 且具有上述注入或上述照射前之Ga/N組成比之1.05倍以上 之Ga/N組成比者。 145219.doc 201030814 於本發明之GaN基板之製造方法中，第2區域之Ga組成 對上述注入或上述照射前之Ga組成之比可為1.05以上。 又，第2區域之N組成對上述注入或上述照射前之N組成之 比可為0.94以下。 又，可使第2區域之Ga組成及N組成分別與上述注入或 上述照射前之Ga組成及N組成不同。 又，本發明係一種GaN層接合基板之製造方法，該GaN 接合基板係接合有GaN層及化學組成與GaN層不同之異質 φ 基板者，該方法包含：第1步驟，準備上述之GaN基板； 第2步驟，於GaN基板之主面接合異質基板；第3步驟，將 GaN基板於第2區域分離，於異質基板上形成接合於該異 質基板之GaN層，藉此獲得GaN層接合基板。 又，本發明係一種半導體裝置之製造方法，其包含以下 步驟：準備藉由上述之製造方法而獲得之GaN層接合基 板；以及於GaN層接合基板之GaN層上，形成至少1層之III 族氮化物半導體磊晶層。 ❿[發明之效果] 根據本發明，可提供一種加工裕度小且一致性加工容易 .之GaN基板及其製造方法與使用該GaN基板之GaN層接合 基板及半導體裝置之製造方法。 【實施方式】 (實施形態1) 參照圖1及圖2，本發明之GaN基板之一實施形態包含第 1區域20j及與第1區域20j相比Ga/N組成比更高之第2區域 145219.doc 201030814 20i，第2區域20i以自一個主面20m起算之特定深度D為中 心而自深度D-AD擴展至深度D+AD，深度D處的Ga/N組成 比與第1區域20j之深度D + 4AD以上之深度處的Ga/N組成比 之差為深度D+AD處的Ga/N組成比與第1區域20j之深度 D+4AD以上之深度處的Ga/N組成比之差的3倍，且第2區域 20i之Ga/N組成比對第1區域20j之深度D+4AD以上之深度 處的Ga/N組成比之比為1.05以上。 此處，GaN基板之上述部分處的Ga/N組成係指Ga組成對 該部分處的N組成之比。又，GaN基板之上述部分處的Ga 組成及N組成可自表面或剖面藉由AES(Auger electron spectroscopy，歐傑電子光譜分析）而測定。 本實施形態之GaN基板20係以第2區域20i之Ga/N組成比 成為第1區域20j之深度D+4AD以上之深度處的Ga/N組成比 之1.05倍以上之方式而化學組成不同者，因此第2區域20i 與第1區域20j相比，機械強度降低而變得易加工。因此， 該GaN基板20藉由自外部施加之能量而容易於第2區域20i 中被分離。又，自GaN基板20分離之GaN層20a及剩餘部分 GaN基板20b中之第2區域20i容易被研磨及/或蝕刻。 考慮到更為容易地進行上述GaN基板之上述加工之觀 點，第2區域20i之Ga/N組成比對第1區域20j之深度D+4AD 以上之深度處的Ga/N組成比之比較佳為1.10以上，更佳為 1.15以上，最佳為1.20以上。另一方面，考慮到使GaN基 板之結晶性恢復之觀點，該比較佳為5.00以下，更佳為 3.00以下。 145219.doc 201030814 本實施形態之GaN基板20可藉由使第2區域20i之化學組 成（具體而言為Ga及/或N之組成）變化成，第2區域20i之 Ga/N組成比對第1區域20j之深度D+4AD以上之深度處的 Ga/N組成比之比為1.05以上而製造。使第2區域20i之Ga及/ 或N之組成變化之方法並無特別限制，例如參照圖3(a)， 可列舉向自GaN基板20之一個主面20m起算之特定深度D注 入Ga及N以外之元素之離子、原子或者電子之方法，照射 雷射之方法等（於圖3(a)中表示離子、原子或電子之注入或 φ 雷射之照射I)。 參照圖2，於本實施形態之GaN基板20中，藉由上述注 入離子、原子或電子之方法或照射雷射之方法而形成之第 2區域20i係以自主面20m起算之深度D為中心而自深度D-AD擴展至深度D+AD。於該第2區域20i中，Ga/N組成比於 自主面20m起算之深度D處變為最大，關於深度方向呈大 致常態分布。第2區域20i之深度D處的Ga/N組成比與第1區 域之深度D+4AD以上之深度處的Ga/N組成比之差H〇達到深 Φ 度D+AD處的Ga/N組成比與第1區域之深度D+4AD以上之深 度處的Ga/N組成比之差H!的3倍。 • 第2區域20i所形成之深度D並無特別限制，但考慮到控 制基板分離之觀點，較佳為〇. 1 μιη以上1 0 0 μηι以下，更佳 為0.2 μιη以上50 μιη以下。又，深度AD根據離子、原子或 電子之注入方法或雷射之照射方法而有所不同，但大致為 深度0.05D以上、1D以下左右。 再者，於本實施形態之GaN基板中，之所以將第1區域 145219.doc 201030814 之深度D+A4D以上之深度的Ga/N組成比作為與第2區域之 Ga/N組成比之對比基準，係因假定於第1區域之深度 D+A4D以上之深度處，幾乎未受到因上述注入或上述照射 所造成之化學組成之變動。 於本實施形態之GaN基板20中，考慮到使第2區域20i之 機械強度降低而提高加工性之觀點，第2區域20i之Ga組成 對第1區域20j之深度D+4AD以上之深度處的Ga組成之比較 佳為1.05以上，更佳為1.07以上，最佳為1.10以上。另一 方面，考慮到使GaN基板之結晶性恢復之觀點，該比較佳 為3.00以下，更佳為2.00以下。再者，之所以將第1區域之 深度D+A4D以上之深度的Ga組成作為與第2區域之Ga組成 之對比基準，係因假定於第1區域之深度D+A4D以上之深 度處，幾乎未受到因上述注入或上述照射所造成之化學組 成之變動。 又，於本實施形態之GaN基板20中，考慮到使第2區域 20i之機械強度降低而提高加工性之觀點，第2區域20i之N 組成對第1區域20j之深度D+4AD以上之深度處的N組成之 比較佳為0·94以下，更佳為0.93以下，最佳為0.92以下。 另一方面，考慮到使GaN基板之結晶性恢復之觀點，該比 較佳為0.40以上，更佳為0.5以上。再者，之所以將第1區 域之深度D+A4D以上之深度的N組成作為與第2區域之N組 成之對比基準，係因假定於第1區域之深度D+A4D以上之 深度處，幾乎未受到因上述注入或上述照射所造成之化學 組成之變動。 145219.doc 201030814 又，於本實施形態之GaN基板2〇中，考慮到使第2區域 20ι之機械強度降低而提高加工性之觀點，較佳為第2區域 20ι之Ga組成及N組成分別與第1區域2〇j之深度D+4AD以上 之深度處的Ga組成及N組為不同。 又’於本實施形態之GaN基板20中，第2區域20i係包含 結晶變形之變形區域，且可藉由自外部施加之能量而於第 2區域20ι中分離。此處，作為自外部施加之能量，並無特 別限制，但考慮到可將能量均勻施加於面内之觀點，可列 ® 舉熱能、電磁波能、光能、力學能及藉由流體之流動所帶 來之流體能之至少任一者。 此處，第2區域20i之結晶變形可關於第2區域2〇i中之特 定之X射線繞射波峰，而藉由第2區域2〇i中之該χ射線繞射 波岭之位置與第1區域中之該X射線繞射波峰之位置之差進 行評價。 (實施形態2) 參照圖1及圖3(a)，本發明之GaN基板之製造方法之一實 ❷ 施形態，係實施形態1之GaN基板之製造方法，該實施形 態1之GaN基板包含第1區域20j及與第1區域20j相比Ga/N組 - 成比更馬之第2區域20i者’其係藉由自一個主面20m侧注 入離子、原子或電子或者藉由照射雷射（參照圖3(a)之I)而 形成第2區域2〇i，該第2區域20i係以自主面20m起算之特 定深度D為中心而自深度d_ad擴展至深度d+AD，且具有 注入或照射前之Ga/N組成比之1.05倍以上之Ga/N組成比 者0 145219.doc 201030814 以此方式而製造之GaN基板20係以第2區域20i之Ga/N組 成比成為第1區域20j之深度D+4AD以上之深度處的Ga/N組 成比之1.05倍以上之方式而化學組成不同者，因此第2區 域20i與第1區域20j相比，機械強度降低而變得易加工。因 此’該GaN基板20藉由自外部施加之能量而易於第2區域 2〇ι中被分離。又’自GaN基板20分離之GaN層20a及剩餘 部分GaN基板20b中之第2區域20i容易被研磨及/或蝕刻。 考慮到更為容易地進行上述GaN基板之上述加工之觀 點，第2區域20i之Ga/N組成比對上述注入或照射前之Ga/N 組成比之比較佳為1.1 〇以上，更佳為丨丨5以上最佳為 1.2〇以上。另一方面，考慮到使GaN基板之結晶性恢復之 觀點’該比較佳為5·00以下，更佳為3 〇〇以下。 自一個主面2〇m側注入離子、原子或電子之方法並無特 別限制，可列舉離子注入、電漿氣體注入等。又，作為所 注入之元素，並無特別限制，可列舉H(氫）、He(氦）、 N(氮）、Ne(氖）、Ar(氬）等。上述元素之離子或原子或者電 子所注入4自表面起#之深度並無特別限.1卜但考慮到控 制分離之觀點’較佳為〇」μιη以上、3〇叩以下進而， 考慮到上述元素之離子或原子或是電子之注入較為容易之 觀點，其等所注入之深度D更佳為〇】_上、1〇叫，最 佳為0.3㈣以上、2μιη以下。因此，上述元素之離子原 子或是電子之注入方法’較佳係使具有第ι區域⑽之咖 組成比之…倍以上的咖組成比之第2區域2〇i形成於自 -個主面2〇.起算之距離較小(即較淺)之深度D處之方法。 145219.doc •10- 201030814 又’衣度ΔΕ)根據上述元素之離子、原子或是電子之種類 及主入方法而有所不同但大致為深度〇 以上、1D以 下。 又，自一個主面20m側照射雷射之方法並無特別限制， 可列舉使用飛秒雷射、皮秒雷射等而以短時間照射高能量 雷射之方法等。成為雷射所照射之焦點的自表面起算之深 度並無特別限制，但考慮到控制分離之觀點，較佳為丨 以上、200 μιη以下。進而，考慮到上述雷射所造成之表面 籲#傷較少且雷射照射之焦點之控制較為容易之觀點，成為 雷射照射之焦點之深度1)更佳為5 μΓη以上、15〇 μιη以下， 取佳為10 μιη以上、1〇〇 μπι以下。因此，上述照射雷射之 方法，較為優異的是設為使具有第1區域2〇j之深度d+4ad 以上之深度處的Ga/N組成比之L05倍以上的Ga/；NL&成比之 第2區域20i形成於自一個主面“瓜起算之距離較大（即深） 之深度D處之方法。又，深度ΔΕ)根據上述雷射照射之方法 而有所不同’但大致為深度〇.05D以上、id以下。 於本實施形態之GaN基板之製造方法中，考慮到使第2 區域20i之機械強度降低而提高加工性之觀點，第2區域2〇i 之Ga組成對上述注入或上述照射前之Ga組成之比較佳為 1.05以上，更佳為1.07以上，最佳為11〇以上。另一方 面’考慮到使GaN基板之結晶性恢復之觀點，該比較佳為 3.00以下，更佳為2.00以下。 又，於本實施形態之GaN基板之製造方法中，考慮到使 第2區域20i之機械強度降低而提高加工性之觀點，第2區 145219.doc -11 - 201030814 域20i之N組成對上述注入或上述照射前之N組成之比較佳 為0.94以下，更佳為0.93以下，最佳為0.92以下。另一方 面，考慮到使GaN基板之結晶性恢復之觀點’該比較佳為 0.40以上，更佳為0.50以上。 又，於本實施形態之GaN基板之製造方法中，考慮到使 第2區域20i之機械強度降低而提高加工性之觀點，較佳為 第2區域20i之Ga組成及N組成分別與上述注入或上述照射 前之Ga組成及N組成不同。 (實施形態3) 參照圖3，本發明之GaN層接合基板之製造方法之一實 施形態中，該GaN層接合基板係接合GaN層20a及化學組成 與GaN層20a為不同之異質基板10的GaN層接合基板1，其 包含：第一步驟（圖3(a))，準備實施形態1之GaN基板20 ; 第二步驟（圖3(b))，於GaN基板20之主面20m接合異質基板 10 ;第三步驟（圖3(c))，於第2區域20i中分離GaN基板20而 形成接合於異質基板10之GaN層20a，藉此獲得GaN層接合 基板1。 根據本實施形態之GaN層接合基板之製造方法’藉由包 含上述第1〜第3步驟，而於GaN基板20上不會發生缺損地 接合異質基板10，並以第2區域20i該較小之分離裕度一致 地分離GaN基板20，從而良率良好地獲得於異質基板10上 接合有GaN層20a之GaN層接合基板1。以下，對各步驟進 行詳細說明。 (第1步驟） 145219.doc •12- 201030814 參照圖3(a)，本實施形態之GaN層接合基板之製造方法 包含準備實施形態1之GaN基板20之第1步驟。實施形態1 之GaN基板20可藉由利用實施形態2之GaN基板20之製造方 法來製造而準備。藉由該第1步驟，可獲得易於第2區域 20i中以較小之分離裕度一致地分離之GaN基板。 (第2步驟） 參照圖3(b)，本實施形態之GaN層接合基板之製造方法 包含於GaN基板20之主面20m接合異質基板10之第2步驟。 φ 藉由該第2步驟，於GaN基板20接合異質基板10。 於GaN基板20之主面20m接合異質基板10之方法並無特 別限制，但考慮到接合後可於高溫下保持接合強度之觀 點，較佳為使用於清洗接合面之表面並直接貼合後升溫至 600°C〜1200°C左右而進行接合之直接接合法，利用電漿或 離子等使接合之面活化並以室溫（例如l〇°C〜30°C)〜400°C左 右之低溫進行接合之表面活化法等。又，亦使用於GaN基 板20及/或異質基板10上塗佈接著劑而進行接合之方法， _ 藉由使金屬介入於GaN基板20與異質基板10之間之接合界 面中並升溫而進行共晶接合之方法等。 又，接合於GaN基板20之主面20m的異質基板10並無特 別限制，但考慮到能夠对受於所製造之GaN層接合基板1 之GaN層20a上成長III族氮化物半導體磊晶層之環境之觀 點，較佳為耐熱溫度為1200°C以上，較佳為於1200°C以上 仍具有耐腐蝕性者。此處，耐腐蝕性係指不會被氯化氫 (HC1)氣體、氨（NH3)氣體等腐蝕性之結晶成長環境氣體所 145219.doc 201030814 腐蝕。考慮到該觀點，作為較佳之異質基板，可列舉藍寶 石基板、A1N基板、SiC基板、ZnSe基板、Si基板、形成有 Si02層之Si基板、ZnO基板、ZnS基板、石英基板、碳基 板、金剛石基板、Ga2〇3基板、ZrB2基板等。 (第3步驟） 參照圖3(c)，本實施形態之GaN層接合基板之製造方法 包含第3步驟，其係將GaN基板20於第2區域20i中分離而形 成接合於異質基板10之GaN層20a，藉此獲得GaN層接合基 板1。藉由該第3步驟，GaN基板20於第2區域20i分離為接 合於異質基板10之GaN層20a及剩餘部分GaN基板20b。如 此，可獲得於異質基板10接合有厚度TD之GaN層20a的GaN 層接合基板1。 於第2區域20i中分離GaN基板20之方法並無特別限制， 只要是自外部施加某些能量之方法即可。考慮到可容易地 分離之觀點，自外部施加之能量較佳為熱能、電磁波能、 光能、力學能及流體能之至少任一者。 此處，第2區域20i具有自GaN基板20之一個主面20m起 算為深度D-AD至深度D+AD之擴展，於自主面20m起算為 深度D之區域（面區域），離子、原子或電子之劑量或雷射 之照射量達到最大，Ga/N組成比亦變為最大，其附近之機 械強度易下降。因此，GaN基板20通常於自GaN基板20之 一個主面20m起算之深度D之區域（面區域）或其附近分離。 因此，GaN層20a之厚度TD之值接近深度D之值，且成為自 深度D-AD至深度D+AD之間之值。 145219.doc •14- 201030814 (實施形態4) 參照圖4，本發明之半導體裝置之製造方法之一實施形 態包含：準備藉由實施形態3之製造方法而獲得之GaN層 接合基板1之步驟；以及於GaN層接合基板1之GaN層20a上 形成至少1層之III族氮化物半導體磊晶層30之步驟。 根據本實施形態之半導體裝置之製造方法，藉由包含上 述步驟，於GaN層接合基板1之GaN層20a之主面上，可一 面維持GaN層20a之結晶性，一面抑制因熱膨脹係數之差 φ 導致之位錯之發生，而使結晶性較高之III族氮化物半導體 磊晶層30成長1層以上，因此可獲得特性較高之半導體裝 置。 使至少1層之III族氮化物半導體磊晶層30成長之方法並 無特別限制，但考慮到使優質之III族氮化物半導體磊晶層 30成長之觀點，較佳為使用MOCVD法（metal organic chemical vapor deposition，有機金屬氣相成長法）、HVPE 法（hydride vahpour phase epitaxy，曼化物氣相外延法）、 ® MBE(molecular beam epitaxy，分子束蟲晶法）法等氣相 法。 具體而言，參照圖4，於GaN層接合基板1之GaN層20a之 主面上，藉由MOCVD法而使η型GaN層31、η型AlsGa!.sN 層32、具有包含InuGaHN層及InvGa^vN層之MQW (multiquantum well，多重量子井）構造之發光層33、ρ型 AltGai_t層34、p型GaN層35依序成長，以作為III族氮化物 半導體磊晶層30。繼而，藉由平台蝕刻使η型GaN層31之 145219.doc -15- 201030814 一部分表面露出。再次’藉由真空蒸鐘法或電子束蒸鍛 法，於p型GaN層35上形成p側電極51，且於表面露出之η 型GaN層3 1上形成η側電極52。如此，獲得作為III族氮化 物半導體裝置之特性較好之發光裝置。 [實施例] (參考例1) 使用金剛石研磨粒來研磨藉由HVPE法而成長之直徑2吋 (5.08 cm)x厚度400 μηι之六方晶體之GaN晶圓，準備確認 有刮痕之GaN基板，並準備7片將其一分為四之分割GaN基 板。將該分割GaN基板中之6片分割GaN基板浸潰於35質量 %鹽酸中。對於2片分割GaN基板而言，浸潰時間分別為5 分鐘、15分鐘及30分鐘。6片分割GaN基板於上述鹽酸中 浸潰後，以純水清洗並以氮吹儀使其乾燥。經顯微鏡觀察 確認，上述鹽酸清洗後之上述分割GaN基板之刮痕與鹽酸 清洗前為同程度。 其次，於經上述鹽酸清洗之2片分割GaN基板中，對於1 片分割GaN基板之一個主面即Ga表面附近以及自Ga表面以 Ar離子蝕刻1 μηι後之面，藉由AES(歐傑電子光譜分析）測 定Ga組成及Ν組成，並算出Ga/N組成比（係指Ga組成對Ν組 成之比，以下相同）。繼而，算出表面附近之Ga/N組成比 [(Ga/N)2]對以Ar離子蝕刻後之面上的Ga/N組成比 [(Ga/N)!]，即[(Ga/NhJ/KGa/N)】]。又，算出表面附近之 Ga組成[(Ga)2]對以Ar離子蝕刻後之面上的Ga組成[(Gahli 比[(Ga^VKGa)!]、及表面附近之N組成[(N)2]對以Ar離子 145219.doc •16- 201030814 蝕刻後之面上的N組成[(N)!]之比[(NW/KN),]。 又，使用粒徑1 μιη之金剛石研磨粒來機械研磨經上述鹽 酸清洗之2片分割GaN基板中剩餘之1片分割GaN基板及未 經上述鹽酸清洗之1片分割GaN基板之表面，測定直至可 除去刮痕為止之研磨時間，並測定此時之表面粗糙度Ra。 此處，表面粗糙度Ra係指JIS B 0601中規定之算術平均粗 糙度Ra，其定義為自粗糙度曲線於其平均線方向僅抽取基 準長度，將自該抽取部分之平均線直至測定曲線為止之距 φ 離（偏差之絕對值）合計並平均所得之值。表面粗糙度Ra係 使用光干涉式表面粗糙度計於200 μιη見方之範圍内測得。 將結果匯總於表1中。 [表1] 鹽酸浸潰時 間(分鐘） [(Ga^)2]/[(Ga^),] [(Ga)2]/[(Ga),] _2]/[剛 研磨時間 (分鐘） 表面粗縫 度 Ra(nm) - 1.00 1.00 1.00 37 1.18 5 1.04 1.01 0.97 34 1.16 15 1.12 1.05 0.94 29 1.05 30 1.14 1.06 0.93 28 1.03 由表1可知，[(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]為1.05以上，更佳為 [(<^)2]/[(〇3)1]為 1.05 以上或[(N)2]/[(N)丨]為 0.94 以下之 GaN 基板之研磨時間較短，且表面粗糙度Ra較小，加工性得到 提高。 (實施例1) 準備四片摻雜有氧之直徑2吋（5.08 cm)x厚度2000 μιη且 兩主面經鏡面研磨之GaN基板。GaN基板係六方晶體，其 一個主面為Ga表面（（0001)表面）。又，GaN基板之比電阻 145219.doc -17· 201030814 為1 以下，載子濃度為lxlO17 cm·3以上。此處，比電 阻及載子濃度係藉由霍耳測定裝置所測得。 自上述GaN基板之Ga表面側照射飛秒雷射。雷射焦點對 準自Ga表面起算為70 μπι之深度。飛秒雷射之功率係設為2 μ】、5 μ】或10 μ】。又，1片GaN基板未進行雷射照射，以作 參照。在光學顯微鏡觀察下，任一功率下，照射部分均未 熔斷。 分別切割各GaN基板，進行剖面之AES，算出雷射之焦 點附近（自雷射照射主面起算之深度D+AD之第2區域）之 Ga/N組成表面附近之Ga/N組成比[(Ga/N)2]對未照射雷射之 主面側（比自雷射照射主面起算之深度D+4AD更深之第1區 域）之 Ga/N組成比[(Ga/N)丨]，即[(Ga/NW/MGa/Nh]。又， 算出雷射焦點附近（自雷射照射主面起算之深度D+AD之第 2區域）之Ga組成[(Ga)2]對未照射雷射之主面側（比自雷射 照射主面起算之深度D+4AD更深之第1區域）之Ga組成 [(Ga),]之比[(GaW/KGa),]、及雷射焦點附近（自雷射照射 主面起算之深度D+AD之第2區域）之N組成[(N)2]對未照射 雷射之主面側（比自雷射照射主面起算之深度D+4AD更深 之第1區域）之N組成[(N)〗]之比[(ν)2]/[(Ν)〇。對於經雷射 照射之任一個GaN基板，於自Ga表面起算約50 μιη之深度D 處’ [(Ga/N^/jXGa/N)!]均達到最大。再者，將未照射雷射 之GaN基板亦分割成一半，且進行所分割之剖面之aeS， 結果，其Ga/N組成比[(Ga/N)。]、Ga組成[(Ga)〇]及N組成 [(N)〇]為均勻，且分別與Ga/N組成比[(Ga/N)!]、Ga組成 145219.doc •18- 201030814 [(Ga：h]&N組成[(N),]相同。 又，於該等GaN基板之剩餘部分（剩餘GaN基板）之經雷 射照射之附近，藉由繩鋸進行切割加工。算出經雷射照射 之GaN基板之加工時間對未經雷射照射之GaN基板之加工 時間之相對比。將上述結果匯總於表2中。 [表2] 雷射功率 (μί) [(Ga^)2]/[(Ga^)!] [(Ga)2]/[(Ga),] [(Ν)2]/[(Ν)!] 切割加工時 間之相對比 1.00 1.00 1.00 1 2 1.03 1.01 0.96 0.96 5 1.13 1.06 0.94 0.88 10 1.21 1.11 0.92 0.81 由表2可知，[(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]為1.05以上，更佳為 [((^)2]/[(0&)1]為 1.05以上或[(>〇2]/[(1^)1]為 0.94 以下之GaN 基板之切割加工時間較短，加工性得到提高。 (實施例2) 準備三片摻雜有氧之直徑2吋（5.08 cm)x厚度300 μιη且兩 主面經鏡面研磨之GaN基板。GaN基板係六方晶體，其一 φ 個主面為Ga表面（（0001)表面）。又，GaN基板之比電阻為1 以下，載子濃度為lxlO17 cnT3以上。 自上述GaN基板中2片GaN基板之Ga表面側注入Η離子。 設Η離子之加速電壓為100 keV，劑量為lxlO17 cm-2或 2χ1017 cm·2。將注入有Η離子之GaN基板分割為一半，進 行所分割之一個GaN基板之剖面之AES，算出Η離子注入 區域（自離子注入主面起算之深度D+AD之第2區域）Ga/N組 成比[(Ga/N)2]對Η離子非注入區域（比自離子注入主面起算 145219.doc -19- 201030814 之深度D+4AD更深之第1區域）之Ga/N組成比[(Ga/Nh]，即 [(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]。又，算出Η離子注入區域（自離子注 入主面起算之深度D+AD之第2區域）之Ga組成[(Ga)2]對Η離 子非注入區域（比自離子注入主面起算之深度D+4AD更深 之第1區域）之Ga組成[(Gah]之比[(GaM/KGa)!]、及Η離子 注入區域（自離子注入主面起算之深度D+Δϋ之第2區域）之 Ν組成[(Ν)2]對Η離子非注入區域（比自離子注入主面起算之 深度D+4AD更深之第1區域）之Ν組成[(Ν),]之比 [(Ny/KN),]。對於經Η離子注入之任一個GaN基板，於自 Ga表面起算約0.7 μπι之深度D處，[(Ga/NW/RGa/N)!]均達 到最大。再者，將未經Η離子注入之GaN基板亦分割為一 半，進行所分割之剖面之AES，結果，其Ga/N組成比 [(Ga/N)〇]、Ga組成[(Ga)〇]及N組成[(N)〇]為均勻，且分別與 Ga/N 組成比[(Ga/N)!]、Ga組成[(Ga)1]&N組成[(N),]為相 同。 又，將上述分割後剩餘之一個GaN基板自Η離子注入側 抵觸至維氏壓頭，施加20 gf之荷重，調查有無裂痕之產 生。進而，自剩餘之一個GaN基板之Η離子注入側表面進 行研磨，比較直至維氏壓頭之壓痕消失為止之研磨時間。 算出經上述Η離子注入之GaN基板中之上述分割後剩餘之 一個GaN基板之上述研磨時間對未經氫離子注入之GaN基 板中之上述分割後剩餘之一個GaN基板之上述研磨時間的 相對比。將上述結果匯總於表3中。 -20- 145219.doc 201030814 [表3] Η離子之劑 量(cm-2) [(Gay^)2]/[(Ga^Sl)i] [(Ga)2]/[(Ga)!] [_/[_ 裂痕之 有無 研磨時 間之相 對比 - 1.00 1.00 1.00 有 1 ΙχΙΟ17 1.04 1.02 0.98 有 0.94 2χ1017 1.15 1.07 0.93 無 0.82 由表3可知，[(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]為1.05以上，更佳為 [(〇3)2]/[(0&)1]為 1.05以上或[(>〇2]/[(1^)1]為 0.94以下之 GaN 基板並無裂痕之產生，研磨時間變短，加工性得到提高。 (實施例3) 準備三片掺雜有氧之直徑2吋（5.08 cm)x厚度300 μηι且兩 主面經鏡面研磨之GaN基板。GaN基板係六方晶體，其一 個主面為Ga表面（（0001)表面）。又，GaN基板之比電阻為1 Ω·οιη以下，載子濃度為lxl〇17cm·3以上。 自上述GaN基板中2片GaN基板之Ga表面側注入He離 子。設He離子之加速電壓為1〇〇 keV，劑量為5x1016 cm·2 或2·5χ1017 cm·2。將注入有He離子之GaN基板分割為一 半，進行所分割之一個GaN基板之剖面之AES，算出He離 子注入區域（自離子注入主面起算之深度D+AD之第2區 域）Ga/N組成比[(Ga/N)2]對He離子非注入區域（比自離子注 入主面起算之深度D+4AD更深之第1區域）之Ga/N組成比 [(Ga/N),]，即[(Ga/NhVRGa/N),]。又，算出 He離子注入 區域（自離子注入主面起算之深度D+AD之第2區域）之Ga組 成[(Ga)2]對He離子非注入區域（比自離子注入主面起算之 深度D+4AD更深之第1區域）之Ga組成[(Ga川之比 145219.doc -21 - 201030814 [(Gahj/fXGa)!]、及He離子注入區域（自離子注入主面起算 之深度D+AD之第2區域）之N組成[(ν)2]對He離子非注入區 域（比自離子注入主面起算之深度0+4AD更深之第1區域）之 N組成[(N)!]之比[(NhFKN)!]。對於經He離子注入之任一 個GaN基板，於自Ga表面起算約〇·6 μηι之深度D處， [(Ga/NW/KGa/Nh]均達到最大。再者，將未經He離子注 入之GaN基板亦分割為一半’進行所分割之剖面之AES， 結果，其Ga/N組成比[(Ga/N)。]、Ga組成[(Ga)〇]及N組成 [(N)〇]為均勻，且分別與Ga/N組成比[(Ga/Nh]、Ga組成 [(Ga)1]&N組成[(…^為相同。 又，將上述分割後剩餘之一個GaN基板自He離子注入側 抵觸至維氏壓頭，施加20 gf之荷重，調查有無裂痕之產 生。進而，自剩餘之一個GaN基板之He離子注入側表面進 行研磨，比較直至維氏壓頭之壓痕消失為止之研磨時間。 算出經上述He離子注入之GaN基板中之上述分割後剩餘之 一個GaN基板之上述研磨時間對未經He離子注入之GaN基 板中之上述分割後剩餘之一個GaN基板之上述研磨時間的 相對比。將上述結果匯總於表4中。 [表4]
He離子之劑 量(cm·2) [(Ga^)2]/[(Ga^),] [(Ga)2]/[(Ga),] [(Ν)2]/[(Ν)!] 裂痕之 有無 研磨時 間之相 對比 1.00 1.00 1.00 有 1 5χ1016 1.04 1.02 0.98 有 0.93 1.5χ1017 1.17 1.08 0.92 無 0.79 由表4可知，[(〇3/>〇2]/[(〇&/>〇1]為1.05以上，更佳為 145219.doc -22- 201030814 [(0&)2]/[(0&)1]為 1.05以上或[(>〇2]/[(]^)1]為 0.94以下之 GaN 基板並無裂痕之產生，研磨時間較短，加工性得到提高。 (實施例4) 準備三片摻雜有氧之直徑2吋（5.08 cm)x厚度300 μιη且兩 主面經鏡面研磨之GaN基板。GaN基板係六方晶體，其一 個主面為Ga表面（（0001)表面）。又，GaN基板之比電阻為1 Q.cm以下，載子濃度為lxlO17 cm-3以上。 自上述GaN基板中2片GaN基板之Ga表面侧注入Η離子。 φ 設Η離子之加速電壓為160 keV，劑量為8xl016 cm_2或 1.7x1017 cm·2。將注入有Η離子之GaN基板分割為一半，進 行所分割之一個GaN基板之剖面之AES，算出Η離子注入 區域（自離子注入主面起算之深度D+AD之第2區域）Ga/N組 成比[(Ga/N)2]對Η離子非注入區域（比自離子注入主面起算 之深度D+4AD更深之第1區域）之Ga/N組成比[(Ga/N)!]，即 [(Ga/Ny/KGa/Nh]。又，算出Η離子注入區域（自離子注 入主面起算之深度D+AD之第2區域）之Ga組成[(Ga)2]對Η離 • 子非注入區域（比自離子注入主面起算之深度D+4AD更深 之第1區域）之Ga組成[(Ga)」之比[(GahVKGah]、及Η離子 注入區域（自離子注入主面起算之深度D+AD之第2區域）之 Ν組成[(Ν)2]對Η離子非注入區域（比自離子注入主面起算之 深度D+4AD更深之第1區域）之Ν組成[(Ν)」之比[(Ν)2]/ [(Ν)!]。對於經Η離子注入之任一個GaN基板，於自Ga表面 起算約1·1 μιη之深度D處，[(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]均達到最 大。再者，將未經Η離子注入之GaN基板亦分割為一半， 145219.doc -23- 201030814 進行所分割之剖面之AES，結果，其Ga/N組成比 [(Ga/N)〇]、Ga組成[(Ga)〇]及N組成[(N)〇]為均勻，且分別與 Ga/N組成比[(Ga/Nh]、Ga組成[(Ga)1]&N組成[(Nh]為相 同。 又，將上述分割後剩餘之一個GaN基板自Η離子注入側 抵觸至維氏壓頭，施加20 gf之荷重，調查有無裂痕之產 生。進而，自剩餘之一個GaN基板之Η離子注入側表面進 行研磨，比較直至維氏壓頭之壓痕消失為止之研磨時間。 算出經上述Η離子注入之GaN基板中之上述分割後剩餘之 一個GaN基板之上述研磨時間對未經氫離子注入之GaN基 板中之上述分割後剩餘之一個GaN基板之上述研磨時間的 相對比。將上述結果匯總於表5中。 [表5] Η離子之劑 量(cm·2) [(Ga^)2]/[(Ga^)!] [(Ga)2]/[(Ga),] [_/[_ 裂痕之 有無 研磨時 間之相 對比 - 1.00 1.00 1.00 有 1 8χ1016 1.04 1.01 0.97 有 0.95 1.7χ1017 1.13 1.06 0.94 無 0.86 由表5可知，[(0&/>〇2]/[(0&/：^)1]為1.05以上，更佳為 [(0&)2]/[(〇3)1]為 1.05 以上或[(N)2]/[(N)丨]為 0.94 以下之 GaN 基板並無裂痕之產生，研磨時間較短，加工性得到提高。 (實施例5) 準備摻雜有氧之直徑2忖（5.08 cm)x厚度3 00 μπι且兩主面 經鏡面研磨之GaN基板。GaN基板係六方晶體，其一個主 面為Ga表面（（0001)表面）。又，GaN基板之比電阻為1 145219.doc -24- 201030814 n.cm以下，載子濃度為lxl〇〗7cm-3以上。 其次’自上述GaN基板之N表面侧注入Η離子。設Η離子 之加速電壓為lOOkeV，劑量為7xl017cm·2。 再次’接合上述Η離子注入之GaN基板之經活化之表 面、與於厚度為350 μηι之Si基底基板表面上形成有厚度為 100 μιη之Si〇2層之SiOVSi模板基板（異質基板）之經活化之 Si〇2層表面。此處，SiOVSi模板基板之製作係藉由使以基 底基板之表面熱氧化而進行。又’ Η離子注入之GaN基板 之N表面及SiOVSi模板基板之si〇2層表面之活化係藉由利 用RIE(reactive ion etching，反應性離子姓刻）使氣體電漿 接觸至上述表面而進行。氣體電漿條件係Ar氣體流量為5〇 sccm( 1 seem係指標準狀態之氣體於1分鐘流過1 cm3之流 量）’ Ar氣體之氣體環境壓力為6.7 Pa，RF功率為1〇〇 w。 又，使N表面活化之Η離子注入基板與使“〇2層活化之 SiOVSi模板基板之接合係藉由於大氣中25。〇之氣體環境溫 度下施加0.5 MPa之壓力而進行。進而，為提高接合強 度’於A氣體環境中以200。(：進行2小時之熱處理。 再次’將接合有Η離子注入GaN基板及Si〇2/Si模板基板 之基板於N2亂體ί衣境中以800。(3進行1小時之熱處理，藉此 使Η離子注入GaN基板於Η離子注入區域（第2區域）中分 離，獲得於sioysi模板基板（異質基板）上接合有厚度為〇8 μηι之GaN層之GaN層接合基板。 對藉由上述方法而獲得之GaN層接合基板之GaN層之上 述第2區域及第2區域以外之第1區域進行AES，結果， 145219.doc . -25- 201030814 ' [(Ga/NW/IXGa/NhMlW、[(Ga)2]/[(Ga)】]為 1.14 及[(N)2]/ [(N)!]為 0_84。 亦即可知，藉由使用[(Ga/N)2]/[(Ga/N)丨]為1 ·〇5以上、更 佳為[(〇3)2]/[(〇&)1]為 1.05 以上或[(Ν)2]/[(Ν)丨]為 0.94以下之 GaN基板，可加工性較好地獲得GaN層接合基板。 (實施例6) 參照圖4，使用實施例5中製造之GaN層接合基板，依以 下之方式製造半導體裝置A。即，於上述之GaN層接合基板 1之GaN層20a上，藉由MOCVD法，使厚度為5 μιη之η型GaN 層31、厚度為0.5 μηι之η型Al〇.〇5Ga〇_95N層（η型AlsGa丨-…層 32)、具有包含6對In〇.15Ga〇.85N 層及Ino.wGao.wN 層之 MQW 構造之厚度為100 nm之發光層33、厚度為20 nm之p型 AI〇.2〇Ga〇.8〇N層（p型A〗tGa丨·以層34)、厚度為0.15叫之卩型 GaN層35依序成長’以作為in族氮化物半導體蟲晶層3〇。 其次，藉由平台蝕刻使η型GaN層3 1之一部分表面露出。 再久，藉由真空蒸鐘法或電子束条鑛法，於p型GaN層3 5 上形成p側電極51，且於表面露出之η型GaN層31上形成n 側電極52。 另一方面’為與上述半導體裝置進行比較，依以下之方 式製造典型的半導體裝置R。參照圖5，首先於藍寶石基板 (異質基板10)上藉由MOCVD法形成厚度為5〇 nmiA^緩 衝層（III族氮化物緩衝層3)，除此以外，| Li 1 興上述半導體裝 置A同樣地形成III族氮化物半導體磊晶屉 a @ 3 〇、p側電極5 1 及η側電極52。 145219.doc -26- 201030814 對於上述半導體裝置A及R，藉由EL(electroluminescence， 電致發光）法測定注入電流為8 0 mA且學值波長為45 0 nm時 之發光光譜之發光強度，結果，半導體裝置A對半導體裝 置R之發光強度之相對發光強度為1.22。由此可確認，藉 由使用具有結晶性較高之GaN層之GaN層接合基板，可獲 得特性較高之半導體裝置。 應認為，本次揭示之實施形態及實施例之全部方面僅為 例示而並無限制者。本發明之範圍係藉由申請專利範圍而 φ 非上述之說明所示，其包含與申請專利範圍均等之含義及 範圍内之所有變更。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之GaN基板之一實施形態之概略剖面 圖； 圖2係表示本發明之GaN基板中之Ga/N組成比之分布之 曲線圖； 圖3係表示本發明之GaN層接合基板之製造方法之一實 Φ 施形態之概略剖面圖；此處，（a)表示第1步驟，（b)表示第 2步驟，（c)表示第3步驟； 圖4係表示藉由本發明之半導體裝置之製造方法而獲得 之半導體裝置之一例之概略剖面圖；及 圖5係表示典型的半導體裝置之一例之概略剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 GaN層接合基板 3 III族氮化物缓衝層 145219.doc -27- 201030814 ίο 20 20a 20b 20i 2〇j 20m 30 31 32 33 34 35 51 52 異質基板 GaN基板 GaN層 剩餘部分GaN基板 第2區域 第1區域 主面 III族氮化物半導體磊晶層 η型GaN層 η型 AlsGai.sN層 發光層 p型 AltGabtN層 ρ型GaN層 p側電極 η側電極 145219.doc -28-