JP2010006700A

JP2010006700A - Thin sapphire substrate

Info

Publication number: JP2010006700A
Application number: JP2009197771A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Furutaki; 敏郎古滝; Yoichi Yaguchi; 洋一矢口; Kazuhiko Sunakawa; 和彦砂川; Tsugio Sato; 次男佐藤; Hiroaki Toshima; 博昭戸嶋
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-01-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sapphire substrate which can improve the product quality of device material after the crystal growth. <P>SOLUTION: The sapphire substrate 1 is used when a semiconductor 5 is epitaxially grown. The thickness H1 of the substrate 1 is set at the same thickness as the lamination thickness H2 of the semiconductor 5 laminated on the substrate 1. The substrate 1 is worked into a circular disc shape of a diameter of 5 cm or more and 13 cm or less, and a thickness of 20 μm or less. The semiconductor 5 is a group III nitride semiconductor or a gallium nitride compound semiconductor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は単結晶サファイヤ基板に関し、特に、半導体をエピタキシャル成長させる際に用いる基板材料としての薄板円盤状のサファイヤ基板に関する。 The present invention relates to a single crystal sapphire substrate, and more particularly to a thin disc-shaped sapphire substrate as a substrate material used when epitaxially growing a semiconductor.

従来、半導体をエピタキシャル成長させる基板材料としては様々なものが案出されている。例えば、サファイヤ（Ａl_２Ｏ_３）、スピネル、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム、シリコン（Ｓi）、６Ｈ−ＳiＣ、ＺnＯ、ＧaＡs等が挙げられる。このうち、青色発光素材として近年特に注目されているＧaＮに代表されるIII族窒化物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等（以降においてＧaＮ等と称することとする）を結晶成長させる基板として、もっとも広く用いられている基板材料は、前記の単結晶サファイヤ基板である。 Conventionally, various substrate materials for epitaxially growing semiconductors have been devised. For example, sapphire (Al ₂ O ₃ ), spinel, lithium niobate, neodymium gallate, silicon (Si), 6H—SiC, ZnO, GaAs and the like can be mentioned. Among these, as a substrate for crystal growth of group III nitride semiconductors and gallium nitride compound semiconductors (hereinafter referred to as GaN, etc.) typified by GaN, which have attracted particular attention in recent years as blue light emitting materials, are most widely used. The substrate material used is the single crystal sapphire substrate.

これは、ＧaＮ等の格子定数とサファイヤの格子定数が比較的近似しているため、ＧaＮ等をサファイヤ基板上でエピタキシャル成長させやすく、かつ、格子定数が近似している成長可能な各種基板の中ではもっとも価格が安いためである。 This is because the lattice constant of GaN or the like and the lattice constant of sapphire are relatively approximate, so that GaN or the like can be easily epitaxially grown on the sapphire substrate, and among the various substrates that can be grown with the approximate lattice constant. This is because the price is cheap.

図９及び図１０は、従来の結晶成長工程でのサファイヤ基板形状の一例を示す図であり、同図９は平面図を、同図１０は図９におけるＢ−Ｂ断面の概略を示している。使用されるサファイヤ基板10は、通常、直径が２インチ（5.08［cm］）もしくは３インチ（7.62［cm］）の円盤形状であり、これは半導体を積層させた後の処理、例えばエッチング、ボンディングなどで使用する次工程の加工機器でのクランプ等において、常に高精度が要求されるためで、基板の大きさや形状に関する事実上の標準仕様が決まっているからである。 9 and 10 are diagrams showing an example of the shape of the sapphire substrate in the conventional crystal growth process. FIG. 9 is a plan view, and FIG. 10 is a schematic view taken along the line BB in FIG. . The sapphire substrate 10 to be used is generally a disk shape having a diameter of 2 inches (5.08 [cm]) or 3 inches (7.62 [cm]), and this is a process after stacking semiconductors, for example, etching, bonding, etc. This is because high accuracy is always required in the clamp or the like in the processing equipment of the next process used in the above, and the de facto standard specifications regarding the size and shape of the substrate are determined.

また、図１０の側断面模式図に示すように、サファイヤ基板10は少なからず中心凹球面状に湾曲している。このサファイヤ基板10は、厚さＨ１が300［μm］〜500［μm］であるのに対して、その湾曲の度合い、すなわち、中心部の図に示す凹み深さＤ１は平均5［μm］〜10［μm］程度である場合が多い。従来の一般的な成形加工の技術水準では、厚さＨ１は300［μm］が限界とされていた。 Further, as shown in the schematic side sectional view of FIG. 10, the sapphire substrate 10 is curved in a central concave spherical shape. The sapphire substrate 10 has a thickness H1 of 300 [μm] to 500 [μm], whereas the degree of curvature, that is, the dent depth D1 shown in the drawing of the central portion is 5 [μm] to 5 μm on average. In many cases, it is about 10 [μm]. In the conventional technical level of general molding processing, the thickness H1 is limited to 300 [μm].

これは、サファイヤ基板10を平滑に研削研磨していく研磨工程において、極薄厚に成形する際には、平行度が得られないという加工精度的な問題があり、さらに結晶素材内部の歪み及び外部からの加工歪みなどにより、板状表面が自然に湾曲形状となってくるために生じる問題である。なお、サファイヤ基板10では、前記厚さＨ１程度の仕上げでは板状表面が上下面共に比較的精度よく研磨され、何れの部位においてもほぼ均一の厚さを有するので、図に示す周辺部の浮き上がり高さＤ２も前記凹み深さＤ１とほぼ同等の5［μm］〜10［μm］程度である場合が多い。 This is a problem in processing accuracy that parallelism cannot be obtained when forming the sapphire substrate 10 to an extremely thin thickness in a polishing process in which the sapphire substrate 10 is smoothly ground and polished. This is a problem that occurs because the plate-like surface naturally becomes curved due to processing distortion from the surface. In the sapphire substrate 10, the plate-like surface is polished with relatively high accuracy on the top and bottom surfaces of the thickness H1 and has a substantially uniform thickness at any part. In many cases, the height D2 is also about 5 [μm] to 10 [μm] which is substantially equal to the depth D1 of the recess.

次に、従来のサファイヤ基板10を用いてＧａＮ等の半導体をエピタキシャル成長させた後の基板形状について説明する。図１１は、前記図９及び図１０で示した従来のサファイヤ基板10を用いて、ＧａＮを結晶成長させた場合の図１０と同一方向から見たサファイヤ基板10断面を示した模式図である。 Next, the substrate shape after epitaxially growing a semiconductor such as GaN using the conventional sapphire substrate 10 will be described. FIG. 11 is a schematic diagram showing a cross section of the sapphire substrate 10 viewed from the same direction as FIG. 10 when GaN is crystal-grown using the conventional sapphire substrate 10 shown in FIG. 9 and FIG.

図において記号12は、サファイヤ基板10の結晶成長面13表面上に結晶成長させた半導体層（ＧａＮ層）を示し、この半導体層12とサファイヤ基板10とを併せて成長後基板11と称することとする。 In the figure, symbol 12 indicates a semiconductor layer (GaN layer) crystal-grown on the surface of the crystal growth surface 13 of the sapphire substrate 10, and the semiconductor layer 12 and the sapphire substrate 10 are collectively referred to as a post-growth substrate 11. To do.

図から明らかなように、成長後基板11は、結晶成長させる前と逆向きの「反り返り」現象が発生する。結晶成長面13に付加された半導体層12の厚さＨ２は、ほぼ2［μm］〜5［μm］程度であるが、これにより基板形状は成膜後に大きく変化し、逆に中心部の浮き上がり高さＤ３は20［μm］〜30［μm］程度にもなる。 As is apparent from the figure, the substrate 11 after growth undergoes a “warping” phenomenon opposite to that before crystal growth. The thickness H2 of the semiconductor layer 12 added to the crystal growth surface 13 is about 2 [μm] to 5 [μm], but this greatly changes the substrate shape after film formation, and conversely the central portion is lifted. The height D3 is about 20 [μm] to 30 [μm].

この逆反り返りの現象は、熱膨張率の違いによる歪みとサファイヤ基板の加工歪みに起因すると考えられる。Ａl_２Ｏ_３（サファイヤ）のｃ軸に平行な方向の熱膨張係数は、室温からエピタキシャル成長させる温度である1000℃程度の区間では、ほぼ一定の5.3×10^-6［Ｋ^-1］であり、一方、ＧａＮの熱膨張係数は、700℃程度を臨界点として大きさが変化し、臨界点より高い温度では7.75×10^-6［Ｋ^-1］、低い温度では3.17×10^-6［Ｋ^-1］である。また、サファイヤ基板10の結晶成長面13の反対の面（裏面）14は研削された素材面であり、結晶成長面13と裏面14とは表面応力が大きく異なる。 This reverse warping phenomenon is considered to be caused by distortion due to the difference in thermal expansion coefficient and processing distortion of the sapphire substrate. The coefficient of thermal expansion of Al ₂ O ₃ (sapphire) in the direction parallel to the c-axis is approximately constant 5.3 × 10 ⁻⁶ [K ⁻¹ ] in the interval of about 1000 ° C., which is the temperature for epitaxial growth from room temperature. On the other hand, the thermal expansion coefficient of GaN changes in magnitude with a critical point of about 700 ° C., and is 7.75 × 10 ⁻⁶ [K ⁻¹ ] at a temperature higher than the critical point, and 3.17 × 10 ⁻⁶ [K ⁻ at a lower temperature. ¹ ]. Further, a surface (back surface) 14 opposite to the crystal growth surface 13 of the sapphire substrate 10 is a ground material surface, and the crystal growth surface 13 and the back surface 14 are greatly different in surface stress.

従って、ＧａＮの熱膨張係数の断続的な変化、ＧａＮとＡl_２Ｏ_３との熱膨張係数の差、及び結晶成長面13と裏面14との間の加工歪みにより、成長後基板11の温度が1000℃程度から室温に降下する過程において、基板に反り返りが発生することが知られていた。 Therefore, the temperature of the post-growth substrate 11 is caused by the intermittent change in the thermal expansion coefficient of GaN, the difference in thermal expansion coefficient between GaN and Al ₂ O ₃ , and the processing strain between the crystal growth surface 13 and the back surface 14. It has been known that the substrate is warped in the process of dropping from about 1000 ° C. to room temperature.

このように従来では、前記湾曲形状のサファイヤ基板を用いて、ＧａＮ系のIII族窒化物半導体等をエピタキシャル成長させ、これにより青色発光素子等の有用な半導体を得ていた。 Thus, conventionally, a GaN-based group III nitride semiconductor or the like is epitaxially grown using the curved sapphire substrate, thereby obtaining a useful semiconductor such as a blue light-emitting element.

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。一般的に成長後基板11は、その後、発光素子チップなどとして使用するため、サファイヤ基板10の裏面14を研削して、その厚さを100［μm］程度にまで二次加工研削する。この時、裏面14の研削方法にもよるが、反り返りが発生した成長後基板11の裏面を研削する際には、成長後基板11を一様に保持することが非常に困難であるため、つまり加工する際に保持部分で半導体層12を傷つけてしまい、製品品質が著しく低下してしまうという潜在的な問題点があった。 However, the conventional technique has the following problems. In general, the post-growth substrate 11 is then used as a light emitting element chip or the like, so that the back surface 14 of the sapphire substrate 10 is ground and the thickness thereof is secondarily ground to about 100 [μm]. At this time, although depending on the grinding method of the back surface 14, when grinding the back surface of the post-growth substrate 11 that has warped, it is very difficult to hold the post-growth substrate 11 uniformly, that is, When processing, there is a potential problem that the semiconductor layer 12 is damaged at the holding portion and the product quality is remarkably deteriorated.

また、成長後基板11は、その後、ペレタイズなどの工程を経て製品となるが、成長後基板11に施す加工工程数は可能な限り少ない方が好ましいのは言うまでもない。特に、発光素子として使用する場合は、成長後基板11を0.3［mm］×0.3［mm］程度の微少チップに分離切断する必要があるが、この際、裏面14側に縦横0.3［mm］間隔の溝を付けるスクライブ処理が必要であった。 Further, the post-growth substrate 11 becomes a product through processes such as pelletizing, but it goes without saying that the number of processing steps applied to the post-growth substrate 11 is preferably as small as possible. In particular, when used as a light emitting device, it is necessary to separate and cut the substrate 11 after growth into small chips of about 0.3 [mm] × 0.3 [mm]. A scribing process for forming a groove was required.

すなわち、従来ではサファイヤ基板10自体が非常に厚く、半導体成長後に中間工程として必ず裏面14側を研削除去する必要があり、さらに研削後に個々チップに分離切断するためのスクライブ処理が必要となる。従って、作業工程において裏面研削などの二次加工工数が多くなり、また保持部分で二次加工中に基板の半導体層12を傷つける恐れもあり、取り扱いを誤ると製品品質が著しく低下してしまう場合があるという大きな問題点があった。 That is, conventionally, the sapphire substrate 10 itself is very thick, and it is necessary to always grind and remove the back surface 14 side as an intermediate step after semiconductor growth, and further, a scribe process for separating and cutting into individual chips after grinding is necessary. Therefore, the number of secondary processing steps such as back grinding in the work process increases, and there is a risk of damaging the semiconductor layer 12 of the substrate during the secondary processing at the holding part. There was a big problem that there was.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、基板の精度と製品品質を向上することは勿論のこと、二次研削加工を必要としないサファイヤ基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a sapphire substrate that does not require secondary grinding as well as improving the accuracy and product quality of the substrate.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、半導体をエピタキシャル成長させる際に用いるサファイヤ基板であって、当該基板の厚さを、当該基板に積層させる半導体の積層厚さと同一の厚さに設定され、かつ、直径を5cm以上、13cm以下、厚さを20μm以下の円盤形状に加工したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a sapphire substrate used when epitaxially growing a semiconductor, wherein the thickness of the substrate is the same as the stacked thickness of the semiconductor stacked on the substrate. And having a diameter of 5 cm to 13 cm and a thickness of 20 μm or less.

この請求項１の発明によれば、エピタキシャル成長させる半導体の最終的な成長厚さ（設計上の厚さ）を見越して、素材のサファイヤ基板の厚さを設定するので、各種の歪みを相殺することができ、結晶成長後の反りを極力少なくできる。また、エピタキシャル成長させる半導体結晶の厚さが数［μm］〜10数［μm］程度である場合において、結晶成長後のサファイヤ基板の反りを極力少なくすることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the thickness of the sapphire substrate is set in anticipation of the final growth thickness (design thickness) of the semiconductor to be epitaxially grown, various distortions can be offset. And warpage after crystal growth can be minimized. Further, when the thickness of the semiconductor crystal to be epitaxially grown is about several [μm] to several ten [μm], the warp of the sapphire substrate after crystal growth can be minimized.

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記半導体が、III族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the semiconductor is a group III nitride semiconductor or a gallium nitride compound semiconductor.

この請求項２の発明によれば、サファイヤ（Ａｌ_２Ｏ_３）と格子定数の近似するIII族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体をエピタキシャル成長させることができ、基板上に良好な半導体結晶を得ることができる。 According to the invention of claim 2, sapphire (Al ₂ O ₃ ) and a group III nitride semiconductor or gallium nitride compound semiconductor whose lattice constant is approximate can be epitaxially grown, and a good semiconductor crystal is obtained on the substrate. be able to.

以上説明したように、本発明のサファイヤ基板（請求項１）は、当該基板の厚さを、当該基板に積層させる半導体の積層厚さと同一の厚さに設定してあるので、結晶成長後の反りを極端に少なくすることができ、これにより、製品品質を向上させることが可能となる。 As described above, the sapphire substrate of the present invention (Claim 1) has the thickness of the substrate set to the same thickness as that of the semiconductor laminated on the substrate. Warpage can be extremely reduced, and thereby product quality can be improved.

また、本発明のサファイヤ基板（請求項１）は、直径を5cm以上、13cm以下、厚さを20μm以下の円盤形状に加工してあるので、エピタキシャル成長させる結晶の厚さが数μm〜10数μm程度である場合に、結晶成長後の基板の反りを少なくすることができ、これにより、製品品質を向上させることが可能となる。 Further, the sapphire substrate of the present invention (Claim 1) is processed into a disk shape having a diameter of 5 cm or more and 13 cm or less and a thickness of 20 μm or less. Therefore, the thickness of the crystal to be epitaxially grown is several μm to several tens μm. In the case of the degree, the warpage of the substrate after crystal growth can be reduced, and thereby the product quality can be improved.

また、本発明のサファイヤ基板（請求項２）は、請求項１に記載の発明において、結晶成長させる半導体をIII族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体としたので、サファイヤと格子定数が近似し、結晶成長後基板においても良好な結晶を得ることができ、これにより、高い製品品質を得ることが可能となる。 In the sapphire substrate of the present invention (claim 2), the crystal growth semiconductor in the invention described in claim 1 is a group III nitride semiconductor or a gallium nitride compound semiconductor, so that the lattice constant approximates that of sapphire. Further, it is possible to obtain a good crystal even on the substrate after crystal growth, thereby obtaining a high product quality.

実施の形態１に係るサファイヤ基板の一例を示す平面概略図である。2 is a schematic plan view showing an example of a sapphire substrate according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るサファイヤ基板の一例を示す側断面概略図である。1 is a schematic side sectional view showing an example of a sapphire substrate according to a first embodiment. 実施の形態１に係るサファイヤ基板を用いてＧａＮを結晶成長させた後の基板の状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of a substrate after GaN is crystal-grown using the sapphire substrate according to the first embodiment. 実施の形態１に係るサファイヤ基板を用いてＧａＮを結晶成長させた後の基板の状態を示す別の模式図である。FIG. 6 is another schematic diagram showing a state of the substrate after GaN is crystal-grown using the sapphire substrate according to the first embodiment. 実施の形態１に係るサファイヤ基板を用いてＧａＮを結晶成長させた後の基板の状態を示す別の模式図である。FIG. 6 is another schematic diagram showing a state of the substrate after GaN is crystal-grown using the sapphire substrate according to the first embodiment. 実施の形態１に係るサファイヤ基板を用いてＧａＮを結晶成長させた後の基板の状態を示す別の模式図である。FIG. 6 is another schematic diagram showing a state of the substrate after GaN is crystal-grown using the sapphire substrate according to the first embodiment. 実施の形態２に係るサファイヤ基板の一例を示す平面概略図である。6 is a schematic plan view showing an example of a sapphire substrate according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係るサファイヤ基板の一例を示す側断面概略図である。4 is a schematic side sectional view showing an example of a sapphire substrate according to Embodiment 2. FIG. 従来のサファイヤ基板の一例を示す平面概略図である。It is a plane schematic diagram showing an example of a conventional sapphire substrate. 従来のサファイヤ基板の一例を示す側断面概略図である。It is a schematic side sectional view showing an example of a conventional sapphire substrate. 従来のサファイヤ基板を用いてＧａＮを結晶成長させた場合の基板側断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the board | substrate side cross section at the time of crystal-growing GaN using the conventional sapphire board | substrate.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の本実施の形態に係る薄型サファイヤ基板の一例を示す図であり、図１は平面図を、同図２は図１のＡ−Ａ断面の概略を示している。サファイヤ基板1は直径２インチ（5.08［cm］）の円盤形状であり、その厚さＨ１は、ＧａＮ等の半導体膜を、例えば７［μm］程度に積層（結晶成長）させる際、その積層（結晶成長）厚みと同一の板厚に設定したものを用いるものである。 (Embodiment 1)
1 and 2 are diagrams showing an example of a thin sapphire substrate according to the present embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. Yes. The sapphire substrate 1 has a disk shape with a diameter of 2 inches (5.08 [cm]), and its thickness H1 is the thickness of a semiconductor film such as GaN when it is laminated (crystal growth) to about 7 [μm] (crystal growth). Crystal growth) The same thickness as the thickness is used.

ここでは厚さＨ１＝20［μm］のサファイヤ基板1を用い、半導体膜を約20［μm］とした。また、サファイヤ基板1の外周部にはオリフラ2が設けられており、結晶軸方向の目印となる基準線的な役割を担うのと、各種加工機器の位置調整に使用される。 Here, a sapphire substrate 1 having a thickness H1 = 20 [μm] was used, and the semiconductor film was about 20 [μm]. Further, an orientation flat 2 is provided on the outer peripheral portion of the sapphire substrate 1, and serves as a reference line that serves as a mark in the crystal axis direction, and is used for position adjustment of various processing devices.

また図２に示すように、サファイヤ基板1は、研磨加工工程等により、従来のサファイヤ基板10（図１０参照）とほぼ同様に、薄板基板自体が均等厚な中心凹球面状に湾曲面を形成している。すなわち、サファイヤ基板1は、結晶成長面3が中心凹球曲面となっており、反対の凸球曲面側の裏面4の浮き上がり高さＤ２と同程度の凹み深さＤ１が形成された湾曲面形状となっている。 As shown in FIG. 2, the sapphire substrate 1 is formed by a polishing process or the like in the same manner as the conventional sapphire substrate 10 (see FIG. 10). is doing. That is, the sapphire substrate 1 has a curved surface shape in which the crystal growth surface 3 is a central concave spherical surface, and a concave depth D1 is formed which is approximately equal to the raised height D2 of the back surface 4 on the opposite convex spherical surface side. It has become.

次に、この薄型のサファイヤ基板1を用いて半導体層（ＧａＮ層）をエピタキシャル成長させた場合での、従来例で示した「反り返り」現象の影響について説明する。図３〜図６は、本実施の形態のサファイヤ基板1を用いて、半導体層のＧａＮ層5を結晶成長させた後の基板形状の状態を示す模式図である。 Next, the influence of the “warping” phenomenon shown in the conventional example when the semiconductor layer (GaN layer) is epitaxially grown using this thin sapphire substrate 1 will be described. 3 to 6 are schematic views showing the state of the substrate shape after the GaN layer 5 of the semiconductor layer is crystal-grown using the sapphire substrate 1 of the present embodiment.

図に示すＧａＮ層5は、サファイヤ基板1の厚さＨ１と同一の厚さＨ２を有することにより、結晶成長後、ほぼ平坦なものとなる。サファイヤ基板1の加工条件により多少のバラツキはあるが、もっとも良好な結果としては、図３に示すように、成長後基板6は基板全体として反りの全くない平坦なものとなる。 The GaN layer 5 shown in the figure has a thickness H2 that is the same as the thickness H1 of the sapphire substrate 1, so that it becomes substantially flat after crystal growth. Although there are some variations depending on the processing conditions of the sapphire substrate 1, as a best result, as shown in FIG. 3, the post-growth substrate 6 is flat with no warpage as a whole.

また、ＧａＮ層5の厚さＨ２やサファイヤ基板1の厚さＨ１、およびサファイヤ基板1を薄く加工する加工工程において生じる歪み応力などのバラツキにより、図４に示す、反り返りまでには至らなかったほぼ平坦な成長後基板6、もしくは図５に示すように、反り返りが若干発生した、ほぼ平坦な成長後基板6のもが得られた。 Further, due to variations in the thickness H2 of the GaN layer 5, the thickness H1 of the sapphire substrate 1, and the distortion stress generated in the processing step of processing the sapphire substrate 1 thinly, it has not reached the warping shown in FIG. A flat post-growth substrate 6 or a substantially flat post-growth substrate 6 with some warping as shown in FIG. 5 was obtained.

さらにまた、図６に示すように、鞍型に反った変形型の成長後基板6も一部で見受けられた。ここで付け加えて説明するが、図６の模式図は、説明のために形状が強調して描画されており、実際の反りは図４並びに図５のように非常に小さいものであり、ほぼ平坦なものが得られた。 Furthermore, as shown in FIG. 6, a deformed post-growth substrate 6 warped in a bowl shape was partially observed. In addition to the description here, the schematic diagram of FIG. 6 is drawn with an emphasis on the shape for explanation, and the actual warpage is very small as in FIGS. 4 and 5 and is almost flat. Was obtained.

成長後基板6は、図４、図５および図６の何れの場合においても、反りの大きさ、すなわち、中心部の凹み深さＥ１、周辺部の浮き上がり高さＥ２および中心部の浮き上がり高さＥ３は、対応する結晶成長前の凹み深さＤ１、周辺部の浮き上がり高さＤ２および中心部の浮き上がり高さＤ３より確実に小さいものであった。 In any of the cases shown in FIGS. 4, 5, and 6, the post-growth substrate 6 is warped, that is, the depth E1 of the central portion, the height E2 of the peripheral portion, and the height of the central portion. E3 was surely smaller than the corresponding dent depth D1 before crystal growth, peripheral height D2 and central height D3.

成長後基板6は、反りの大きさが従来品より極端に小さく、その後のペレタイズ工程などにおいて、結晶成長させたＧａＮ層を傷つけてしまう場合が従来より少なくなった。また、本実施の形態において使用したサファイヤ基板1は、もともと薄い基板なので、結晶成長後に裏面4（図１参照）を更に二次研削する必要がなく、加工工程を少なくすることができた。 The post-growth substrate 6 has an extremely smaller warp than the conventional product, and the number of cases in which the crystal-grown GaN layer is damaged in the subsequent pelletizing process or the like is smaller than that in the past. Further, since the sapphire substrate 1 used in the present embodiment is originally a thin substrate, the back surface 4 (see FIG. 1) need not be further ground after the crystal growth, and the number of processing steps can be reduced.

すなわち、本発明では高精度な加工技術により得られた薄型のサファイヤ基板1を結晶成長基板に用いることにより、加工工程を簡素化でき、製品品質を安定させ、かつ、最終的に歩留りを向上させることが可能となった。 That is, in the present invention, by using the thin sapphire substrate 1 obtained by high-precision processing technology as the crystal growth substrate, the processing process can be simplified, the product quality is stabilized, and the yield is finally improved. It became possible.

（実施の形態２）
次に、予めスクライブ溝を備えた薄型サファイヤ基板について説明する。図７は、本実施の形態に係るサファイヤ基板の一例を示す図であり、同図７は基板の裏面側平面図を、同図８は同図７のＡ−Ａ断面をそれぞれ示すものである。なお、実施の形態２においては、実施の形態１と同様の部分についてはその説明を省略し、また、同一の構成を有する部位に対しては同一の符号を付するものとする。 (Embodiment 2)
Next, a thin sapphire substrate provided with a scribe groove in advance will be described. FIG. 7 is a view showing an example of a sapphire substrate according to the present embodiment. FIG. 7 is a plan view of the back side of the substrate, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. . In the second embodiment, the description of the same parts as those in the first embodiment is omitted, and the same reference numerals are given to the parts having the same configuration.

サファイヤ基板7は、直径３インチ（7.62［cm］）の円盤形状であり、その厚さＨ１を100［μm］程度にまで薄厚に加工したものを用いる。さらに、このサファイヤ基板7には、結晶成長を行う前に、裏面4側全域に間隔0.3［mm］、深さ5［μm］のスクライブ溝8を縦横に格子状にダイサーで加工した。 The sapphire substrate 7 has a disk shape with a diameter of 3 inches (7.62 [cm]), and has a thickness H1 processed to a thickness of about 100 [μm]. Further, on this sapphire substrate 7, before the crystal growth, scribe grooves 8 having a distance of 0.3 [mm] and a depth of 5 [μm] were processed in a lattice shape vertically and horizontally in the entire back side 4 side.

次に、このサファイヤ基板7を用いて厚さ10［μm］のＧａＮをエピタキシャル成長させ、その後、最終的に青色発光素子を製造するための各種ウエハ処理・ペレタイズを行った。 Next, GaN having a thickness of 10 [μm] was epitaxially grown using this sapphire substrate 7, and thereafter, various wafer processing and pelletizing for finally producing a blue light emitting element were performed.

このとき、すでにサファイヤ基板７の裏面4側にはスクライブ溝8をあらかじめ設けてあるので、薄厚なサファイヤ基板7の片面に結晶成長させた前記基板の円盤平面を、ローラー治具で加圧しながら押すだけで、基板全体が細かに分割され、各チップを分離する作業工程を容易におこなうことができた。 At this time, since a scribe groove 8 is already provided on the back surface 4 side of the sapphire substrate 7, the disk plane of the substrate on which crystal is grown on one surface of the thin sapphire substrate 7 is pressed while being pressed with a roller jig. As a result, the entire substrate was finely divided, and the work process of separating each chip could be easily performed.

このように、スクライブ溝8を施した薄型サファイヤ基板7を用いることにより、研削工程を無くして加工工程を少なくし、さらにチップ製品の品質を向上させ、かつ、量産性と歩留りの向上を図ることが可能となった。 In this way, by using the thin sapphire substrate 7 with the scribe grooves 8, the grinding process is eliminated, the machining process is reduced, the quality of the chip product is improved, and the mass productivity and the yield are improved. Became possible.

1、7、10 サファイヤ基板
2 オリフラ
3 結晶成長面
4、14 裏面
5 ＧａＮ層
6、11 成長後基板
8 スクライブ溝
12 半導体層
13 結晶成長面 1, 7, 10 Sapphire substrate
2 Orientation flat
3 Crystal growth surface
4, 14 reverse side
5 GaN layer
6, 11 Substrate after growth
8 Scribe groove
12 Semiconductor layer
13 Crystal growth surface

Claims

A sapphire substrate used for epitaxial growth of a semiconductor, the thickness of the substrate being set to the same thickness as that of a semiconductor laminated on the substrate, and a diameter of 5 cm or more and 13 cm or less A thin sapphire substrate characterized by being processed into a disk shape with a thickness of 20 μm or less.

2. The thin sapphire substrate according to claim 1, wherein the semiconductor is a group III nitride semiconductor or a gallium nitride compound semiconductor.