专利名称：氮化镓晶圆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化镓晶圆。
背景技术：
专利文献1(特开平10-135164号公报)记载有切断硅半导体晶锭制造半导体晶圆的方法。该方法如下。将切断的硅晶圆的切断面平坦化。将平坦化后的硅晶圆用碱蚀刻，使蚀刻后的硅晶圆表面成镜面，同时用两面研磨装置研磨该背面，使在背面留下可识别背面及表面的凹凸。将两面研磨后的硅晶圆洗净。根据该半导体晶圆的制造方法，可有效地制造厚度均匀、背面对表面不造成影响、该背面具有可识别其表面及背面的凹凸的硅晶圆。
专利文献2(特开2001-167993号公报)记载了由GaAs、InP、InSb、InAs或GaP等半导体形成并可识别其正反面的半导体晶圆。在外周部形成槽口的带有槽口的半导体晶圆，其中一面的外周部倒角部的表面粗糙度不同于槽口的倒角部表面粗糙度。另一面外周部倒角部表面粗糙度与槽口的倒角部表面粗糙度则相等。因此，光照射时，化合物晶圆中有一面外周部的倒角部的光泽不同于槽口的倒角部的光泽，而另一面外周部的倒角部光泽与槽口的倒角部光泽相同，故可以目视识别其表面及背面。
专利文献3(特开2002-15966号公报)记载了由GaAs、InP、InSb、InAs或GaP等半导体形成并可正确识别其表面及背面的半导体晶圆。在外周的一部分上具有为识别结晶的取向而从表面及背面的两面进行倒角的槽口的圆盘状半导体晶圆上，该槽口在表面和背面形成不同的倾斜角度。
专利文献4(特开2002-222746号公报)记载了一种易于判断其面取向的氮化物半导体晶圆。GaN基板含有(0001)面的主面和用于判别<1-100>等价方向的定向平面。
专利文献1特开平10-135164号公报专利文献2特开2001-167993号公报专利文献3特开2002-15966号公报专利文献4特开2002-222746号公报专利文献1中，以硅基板的表面和背面凹凸的变化识别其表面和背面。但是，由于氮化镓在可见光中透明，如果从氮化镓晶圆的表面观察，可同时观测到表面的反射光和背面的反射光。因而，即便其表面粗糙度小至镜面状态，如果其背面粗糙度大至毛玻璃状，仍可观测到来自背面的反射光。可见，仅使其表面与背面的粗糙度存在差，未必可以容易地识别其表面和背面。
专利文献2以及专利文献3中，半导体晶圆的表面和背面可识别的晶圆，由GaAs、InP、InSb、InAs或GaP半导体形成，这些半导体不像氮化镓般对可见光透明，且这些半导体的结晶对称性不同于氮化镓的结晶对称性。
文献4中记载了通过激光标记，识别圆形晶圆的表面与背面的方法。其中记载了通过激光标记形成与剖开线平行的文字列，从而识别剖开面。但是，采用长度较短的文字列识别剖开面并不容易，且必须规定文字列的平行度。在此状态下，在该圆形晶圆上制作半导体激光标记时，在曝光图案的精度上存有问题。且在文献4中，为识别圆形晶圆的表面与背面，在剖开面上形成非对称切口，但在制作切口时稍不注意，就可能导致沿着剖开面上产生裂纹。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种氮化镓晶圆，其可识别氮化镓晶圆表面及背面。
本发明一方面涉及一种氮化镓晶圆。该氮化镓晶圆具有实质上的圆形，其包含(a)多个条纹区域，表示<11-20>轴和<1-100>轴中的任一结晶轴的方向并在规定轴方向上延伸；(b)多个单晶区域，其被该条纹区域相互间隔；(c)可目视确认的标记，其设在该氮化镓晶圆的表面及背面的至少任一面，上述条纹区域以及上述单晶区域显现在该氮化镓晶圆的表面，上述条纹区域的错位密度较上述单晶区域的错位密度大，上述条纹区域的结晶取向不同于上述单晶区域的结晶取向。
根据该氮化镓晶圆，通过条纹区域可识别晶圆的结晶轴方向，同时，通过标记可识别晶圆的表面及背面。
根据本发明的氮化镓晶圆，上述条纹的方向优选与<11-20>轴和<1-100>轴的任一结晶轴成0.1度以内的角度。该氮化镓晶圆，通过与条纹区域相关联地在晶圆上进行半导体装置的位置对准，可以使该半导体装置的方向高精度地与剖开面的方向相关联。
本发明的氮化镓晶圆中，上述条纹的方向，优选与<11-20>轴和<1-100>轴的任一结晶轴成0.03度以内的角度。该氮化镓晶圆，在其制作中，可以非常高的精度使条纹区域具有与规定的结晶轴相一致的方向。
本发明的氮化镓晶圆中，优选上述标记设在该氮化镓晶圆的背面(000-1)面。该氮化镓晶圆，其用于制作半导体装置的表面，不必有标记区域。而且，本发明的氮化镓晶圆中，上述标记优选设在该氮化镓晶圆表面(0001)面上。
本发明的氮化镓晶圆中，该氮化镓晶圆的上述表面，相对规定的结晶轴以某个偏离角倾斜，上述标记，优选设在可特别指定上述表面相对上述规定的结晶轴倾斜的方向的位置上。
根据该氮化镓晶圆，通过在其表面或背面的任一面设置可目视确认的标记，可以判断具有偏离角的基板取得偏离角的方向。
本发明的氮化镓晶圆中，优选是上述标记经激光照射形成。该氮化镓晶圆利用激光可容易刻上能够目视确认的标记。
本发明另一方面涉及一种氮化镓晶圆。该氮化镓晶圆具有圆弧状的边缘，其包含(a)多个条纹区域，表示<11-20>轴和<1-100>轴中的任一结晶轴的方向并在规定轴方向上延伸；(b)多个单晶区域，其由该条纹区域相互间隔；(c)切口，其设在该氮化镓晶圆的边缘上，上述条纹区域及上述单晶区域显现在该氮化镓晶圆的表面，上述条纹区域的错位密度较上述单晶区域的错位密度大，上述条纹区域的结晶取向不同于上述单晶区域的结晶取向，上述切口位于与第一基准直线成+10度以上+80度以下、和-10度以上-80度以下的中心角的范围内的任一上述边缘，所述第一基准直线与上述条纹区域实质上平行或实质上垂直延伸并通过该氮化镓晶圆中心。
根据该氮化镓晶圆，通过条纹区域可以识别晶圆的结晶轴方向，同时通过切口可识别晶圆的表面与背面。
本发明的氮化镓晶圆中，上述切口优选具有槽口形状。该氮化镓晶圆中，在与剖开方向错开的方向上设置槽口，从而因槽口的存在而引起氮化镓晶圆损坏的可能性很小。
本发明的氮化镓晶圆，上述切口优选为沿与第1基准直线交叉的第2基准直线延伸的定向平面。该氮化镓晶圆沿与剖开方向错开的方向设置定向平面，从而因定向平而的存在而引起氮化镓晶圆损坏的可能性很小。
本发明的氮化镓晶圆中，上述定向平面的长度优选为5mm以上。对于英寸规格的晶圆而言，其定向平面应可目视确认。
为更易阐明本发明的上述目的以及其它目的、特征和优点，参照附图对本发明的优选实施方式进行如下的详细说明将更易于了解本发明。
如上所述，本发明的目的在于提供一种氮化镓晶圆，可识别其表面与背面。
图1(A)是表示本发明实施方式的氮化镓晶圆的图，图1(B)是表示本发明实施方式的氮化镓晶圆的图。
图2(A)是表示沿图1(A)所示的I-I线截取的剖面图，图2(B)以及图2(C)分别表示设置在晶圆表面与背面的标记的图。
图3是表示条纹区域与规定的结晶轴所成的角度关系的图。
图4(A)是表示第2实施方式的氮化镓晶圆的图，图4(B)表示图4(A)所示的虚线圆内的区域放大后的切口的一例的图。
图5(A)是表示第3实施方式的氮化镓晶圆的图。图5(B)表示图5(A)所示的虚线圆内的区域放大后的切口的另一例的图。
图6(A)是表示第4实施方式的氮化镓晶圆的图。图6(B)表示沿图6(A)所示的II-II线截取的剖面图。
标号说明11、21、31、41、51氮化镓晶圆11a、21a、31a、51a氮化镓晶圆的表面11b、21b、31b、51b氮化镓晶圆的背面13、23、33、43、53条纹区域
15、25、35、45、55 单晶区域17、27 可目视确认的标记37、47 切口41c 圆弧状的边缘O 镓晶圆的中心Angle1～Angle4 角度范围AngleOFF偏离角Ref1、Ref2、Ref3参考直线具体实施方式
通过参考作为示例的附图和以下的详细说明，本发明的内容可易于理解。以下，结合参照附图，对本发明的氮化镓晶圆的实施方式进行说明，在可能的情况下，同一部分将使用同一标号。
(第1实施方式)图1(A)表示本发明实施方式的氮化镓晶圆，图2(A)表示沿图1(A)所示的I-I线截取的剖面图，图2(B)以及图2(C)分别表示设置在晶圆表面与背面的标记。该氮化镓晶圆11具有实质上的圆形。氮化镓晶圆11包含多个条纹区域13、多个单晶区域15及可目视确认的标记17。各条纹区域13，表示<11-20>轴的方向并在规定的轴的方向上延伸。各单晶区域15由该条纹区域13相互间隔。各条纹区域13夹在各单晶区域15之间，氮化镓晶圆11由多个条纹区域13和多个单晶区域15构成，形成独立的形状。如图2(B)以及图2(C)所示，标记17可设在该氮化镓晶网11的表面11a和背面11b中的至少任一面，且具有可目视确认的大小和形状。
图1(B)表示本发明实施方式的氮化镓晶圆，参照图1(B)，该氮化镓晶圆21具有实质上的圆形。氮化镓晶圆21包含多个条纹区域23、多个单晶区域25和可目视确认的标记27。其中各条纹区域23，表示<1-100>轴的方向并在规定的轴方向上延伸。与氮化镓晶圆11相同，在氮化镓晶圆21中，各单晶区域25也由该条纹区域23相互间隔。标记27可设在该氮化镓晶圆的表面和背面中的至少任一面。
如图2(A)所示，条纹区域13以及单晶区域15显现在氮化镓晶圆11的表面11a以及背面11b。条纹区域13的错位密度较单晶区域15的错位密度大，条纹区域13的结晶取向不同于单晶区域15的结晶取向。例如，含有(0001)面的氮化镓晶圆中，氮化镓晶圆11的表面由与条纹区域13和单晶区域15对应的氮(N)面和镓(Ga)面构成。氮化镓晶圆11的表面上，条纹区域13的宽度例如约为10～50微米左右，单晶区域15的宽度例如约为300～600微米左右。条纹区域13和单晶区域15交替排列。
根据该氮化镓晶圆11(21)，通过条纹区域13(23)可识别晶圆的结晶轴方向，同时通过标记17(27)还可识别晶圆11(21)的表面与背面。可以使用条纹区域13(23)在晶圆上与规定的结晶轴一致地制作半导体装置，且利用剖开可将晶圆上形成的半导体装置分离成多个半导体芯片。例如半导体激光器等的发光元件，与条纹区域13(23)的方向一致地在单晶区域15(25)上设置活性区域，同时通过该剖开形成相对活性区正确取向的端面。
上述氮化镓晶圆例如可如下进行制作。在形成氮化镓厚膜之前，在所要求大小规格(如2英寸)GaAs基板上，设置具有规定图案(如条纹状图案)的掩模。通过HVPE法在该基板上堆积上氮化镓厚膜。从氮化镓厚膜切片制作一片或多片氮化镓晶圆。
图3是表示条纹区域与规定结晶轴所成角度的关的图。以下参照氮化镓晶圆11继续进行说明，但该说明中，除去涉及条纹区域13延伸方向的记述外，同样适用于说明氮化镓晶圆21。且氮化镓晶圆11的条纹区域13沿着与表示<11-20>轴(或<1-100>轴)的方向的基准线Aref成0.1度以下的角ALPHA的Ax1、Ax2轴延伸而进行制作。该氮化镓晶圆11，通过与条纹区域的延伸方向相关联地在晶圆上进行半导体装置的位置对准，半导体装置可以高精度地与剖开面的方向相关联。且由于显现在氮化镓晶圆11表面的条纹区域实质上平行排列，轴Ax1(或条纹区域13的延伸轴)与基准线Aref的交角，以及轴Ax2(其它的条纹区域13的延伸轴)与基准线Aref的交角均在0.1度以下。进而可以制作出氮化镓晶圆11并使上述角ALPHA在0.03度以下，其条纹区域13可以非常高的精度取向。
标记17如图2(B)所示，可设在氮化镓晶圆11的表面11a，并且标记17，如图2(C)所示优选设在氮化镓晶圆11的背面11b，该氮化镓晶圆11，用于制作半导体装置的表面上可不必有标记区域。标记17，优选经激光照射形成。相对可见光透明的氮化镓晶圆，利用激光也可较易刻上可目视确认的标记。
(实施例1)利用二氧化碳激光进行激光标记。以170瓦峰值功率的脉冲激光照射100μsec(一次脉冲照射相当于17mJ功率)在晶圆上形成点。通过多个直径约为110μm的点列构成的标记，可刻上称为批次号码的记号列。批次号码含有多个文字，但对于任何轴都不显示轴对称性，因此，对于可见光透明的氮化镓晶圆，该标记在晶圆背面任何处形成，均可得以区别。
如上述说明，根据第1实施方式，提供一种氮化镓晶圆，可以识别相对可见光透明的氮化镓晶圆的表面和背面。
(第2实施方式)图4(A)表示第2实施方式的氮化镓晶圆。该氮化镓晶圆31具有圆弧状的边缘。氮化镓晶圆31包含多个条纹区域33、多个单晶区域35和可目视确认的切口37。各条纹区域33，表示<11-20>轴的方向并在规定轴的方向上延伸。各条纹区域33夹在单晶区域35之间。条纹区域33以及单晶区域35显现在氮化镓晶圆31的表面31a或背面31b。虽未能参照附图进行说明，但本实施方式的说明，针对于氮化镓晶圆进行，其各条纹区域表示<1-100>轴的方向并在规定轴的方向上延伸。
参照图4(A)，基准直线Ref1、Ref2，与条纹区域33实质上平行或实质上垂直延伸并通过该该氮化镓晶圆31的中心O。切口37，其可设在与基准直线Ref1或Ref2成+10度以上+80度以下或-10度以上-80度以下的中心角范围内的任一边缘31c处。即切口37可位于如图4(A)所示的区域Angle1～Angle4的任一范围内。如果规定顺时针方向为正方向，则切口37，可在Angle110度～80度Angle2-10度～80度Angle310度～80度Angle4-10度～-80度的任一范围内形成。本实施例中，切口37在区域Angle1中形成。
根据该氮化镓晶圆31，通过条纹区域33可识别晶圆31的结晶轴方向，同时，通过切口37可识别晶圆的表面与背面。
图4(B)是表示图4(A)所示的虚线圆内的区域放大后的切口的一例的图。在一个实施例中，如图4(B)所示，切口37优选具有槽口形状，槽口NOTCH显现在晶圆的表面41a或背面41b。该氮化镓晶圆31，因槽口NOTCH设在与剖开方向错开的方向，故制作槽口NOTCH时引起氮化镓晶圆31破损的可能性很小。该槽口可以使用磨石形成。槽口加工方法一个例子为使用磨石#2000以磨石圆周速度1500m/分进行。槽口角度V为90度，槽口深度D为1mm，槽口的槽底37a的曲率半径为1mm，槽沟与圆弧间的接续部37b、37c为曲率半径0.3mm的曲面。
如上述说明，根据第2实施方式，提供一种氮化镓晶圆，该晶圆对可见光为透明且可识别其表面与背面。
(第3实施方式)图5(A)表示涉及第3实施方式的氮化镓晶圆的图。图5(B)是表示图5(A)所示的虚线圆内的区域放大后的切口的另一例的图。氮化镓晶圆41，除了切口的形状外，其具有与氮化镓晶圆31同样的构造。氮化镓晶圆41包含圆弧状的边缘41c、多个条纹区域43、多个单晶区域45和可目视确认的切口47。在一个实施例中，如图5(B)所示，切口47为优选与第1及第2基准直线Ref1、Ref2交叉并沿着第3基准直线Ref3延伸的定向平面OF。定向平面OF显现在晶圆的表面41a和背面41b。该氮化镓晶圆中，由于定向平面设在与剖开方向错开的方向上，制作定向平面时引起氮化镓晶圆破损的可能性很小。另外，定向平面OF的长度LOF优选在5mm以上，对于英寸规格的晶圆而言，定向平面可以识别。
如上述说明，根据第3实施方式，提供一种氮化镓晶圆，可以识别相对可见光透明的氮化镓晶圆的表面与背面。
(第4实施方式)图6(A)是表示第4实施方式的氮化镓晶圆的图。图6(B)表示沿图6(A)所示的II-II线截取的剖面图。该氮化镓晶圆51具有实质上的圆形。氮化镓晶圆51包含多个条纹区域53、多个单晶区域55和可目视确认的标记57。各条纹区域53，表示<11-20>轴的方向并在规定轴方向上延伸。各单晶区域55由该条纹区域53相互间隔。各条纹区域53夹在单晶区域55之间，氮化镓晶圆51由多个条纹区域域53以及多个单晶区域域55构成，形成可以独立的形状。标记57，其可设在该氮化镓晶圆51的表面51a和背面51b的至少任一面，其具有可目视确认的大小及形状。
轴COFF是表示氮化镓晶圆51的表面51a的法线方向的轴。轴COFF与结晶轴CO形成角度AngleOFF。氮化镓晶圆51的表面51a，相对规定的结晶轴CO以某个偏离角倾斜。该偏离角AngleOFF为例如0.05度至1.0度左右。虚线PCO表示与结晶轴CO垂直交叉的平面(与结晶轴CO相对应的假想面)。
标记57设在可识别表面51a相对规定的结晶轴CO倾斜的方向的位置上。本实施例中，标记57与由轴COFF和结晶轴CO所规定的平面交叉。但是，标记57的位置并不限于该特定的具体实例，标记57例如可以设置在从偏离方向起顺时针或逆时针90度的位置上。优选的实施例，可选定结晶轴CO为C轴。轴COFF对于结晶轴CO以角度AngleOFF＝0.05度～1.0度倾斜。标记57表示氮化镓晶圆51的表面51a相对氮化镓晶圆的C面的倾斜方向。据此，可判别氮化镓晶圆的C轴倾斜的方向。
通常，在基板上进行外延生长时，为了控制基板表面的原子级的高度差和缺陷，有时使用主面相对规定的结晶取向稍微倾斜的有偏离角的基板。例如，当主面(0001)面的氮化镓晶圆相对在特定结晶面的取向稍微倾斜时，有引起规定结晶面的取向朝向哪一方向无法判定的情况。本实施方式的氮化镓晶圆，通过在主面的特定位置设置标记可特别指定该稍微倾斜的方向。显然，同样也可在(000-1)面的特定位置上设置标记。
氮化镓晶圆的价格较高，故希望能有大径的晶圆，可以由一个晶圆获得多个半导体芯片。但由于氮化镓是高脆性材料，其外周部导入平边后，因此后的加工过程中导入的热、机械冲击，容易从该部分出现垂直脆裂。因此，期望为圆形基板。另一方面，现在可利用平边识别剖开面以及对表面与背面进行识别。根据本发明的第1实施方式和第2实施方式，对于实质上为圆盘状的晶圆，可以特别指定剖开面以及识别表面与背面。另外，根据第3实施方式，晶圆虽非绝对圆形，但即使其外周有一处有加工部分，便可特别指定剖开面以及识别表面和背面。由于外周加工部分的数较少，不会导致用于形成半导体装置的区域变小。
在优选实施方式中，图示说明了本发明的原理，但本发明不脱离该原理，可以对配置和一些细节进行改变，这对于本领域技术人员是容易理解的。本发明并不受本实施方式所公开的特定构成所限定。因此，请求保护来自发明内容和其精神范围的所有修正和变更。
权利要求
1.一种氮化镓晶圆，具有实质上的圆形，其特征在于，包含多个条纹区域，表示<11-20>轴和<1-100>轴中的任一结晶轴的方向并在规定轴方向上延伸；多个单晶区域，其由该条纹区域相互间隔；和可目视确认的标记，其设在该氮化镓晶圆的表面及背面的至少任一面，所述条纹区域以及所述单晶区域显现在该氮化镓晶圆的表面，所述条纹区域的错位密度较所述单晶区域的错位密度大，所述条纹区域的结晶取向不同于所述单晶区域的结晶取向。
2.如请求项1所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述规定的轴与<11-20>轴以及<1-100>轴中的任一结晶轴所成的角度在0.1度以内。
3.如请求项1所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述规定的轴与<11-20>轴以及<1-100>轴中的任一结晶轴所成的角度在0.03度以内。
4.如请求项1至3中任一项所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述标记设在该氮化镓晶圆的背面(000-1)面。
5.如请求项1至3中任一项所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述标记设在该氮化镓晶圆的表面(0001)面。
6.如请求项1至5中任一项所述的氮化镓晶圆，其特征在于，该氮化镓晶圆的所述表面，相对规定的结晶轴以某个偏离角度倾斜，所述标记设在可特别指定所述表面相对所述规定的结晶轴倾斜的方向的位置上。
7.如请求项1至6中任一项所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述标记通过激光照射形成。
8.一种氮化镓晶圆，其具有圆弧状的边缘，其特征在于，包含多个条纹区域，表示<11-20>轴和<1-100>轴中的任一结晶轴的方向并在规定轴方向上延伸；多个单晶区域，其由该条纹区域相互间隔；和切口，其设在该氮化镓晶圆的边缘上，所述条纹区域及所述单晶区域显现在该氮化镓晶圆的表面，所述条纹区域的错位密度较所述单晶区域的错位密度大，所述条纹区域的结晶取向不同于所述单晶区域的结晶取向，所述切口位于与第一基准直线成+10度以上+80度以下、和-10度以上-80度以下的中心角的范围内的任一所述边缘，所述第一基准直线与所述条纹区域实质上平行或实质上垂直延伸并通过该氮化镓晶圆中心。
9.如请求项所述8的氮化镓晶圆，其特征在于，所述切口具有槽口形状。
10.如请求项所述8的氮化镓晶圆，其特征在于，所述切口，是沿着与所述第1基准直线交叉的第2基准直线延伸的定向平面。
11.如请求项10所述的氮化镓晶圆，其特征在于，所述定向平面的长度为5mm以上。
全文摘要
本发明涉及一种氮化镓晶圆11，其具有实质上的圆形。氮化镓晶圆11包含多个条纹区域13、多个单晶区域15和可目视确认的标记17。各条纹区域13，表示<11－20>轴的方向且在规定轴方向上延伸。各条纹区域13夹在单晶区域15之间。标记17设在该氮化镓晶圆11的表面11a及背面11b的至少任一面上，具有可识别的大小及形状。条纹区域13的错位密度较单晶区域15的错位密度大，且条纹区域13的结晶取向不同于单晶区域15的结晶取向。
文档编号C30B25/04GK1977359SQ20068000026
公开日2007年6月6日 申请日期2006年3月16日 优先权日2005年7月21日
发明者中山雅博 申请人:住友电气工业株式会社