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JP2016069205A - Manufacturing method of nitride semiconductor substrate - Google Patents

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JP2016069205A JP2014198539A JP2014198539A JP2016069205A JP 2016069205 A JP2016069205 A JP 2016069205A JP 2014198539 A JP2014198539 A JP 2014198539A JP 2014198539 A JP2014198539 A JP 2014198539A JP 2016069205 A JP2016069205 A JP 2016069205A
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etching
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哲治 梶本
Tetsuji Kajimoto
哲治 梶本
悠介 塚田
Yusuke Tsukada
悠介 塚田
崇 深田
Takashi Fukada
崇 深田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently manufacturing a GaN substrate having a damage layer removed from a backside plane while avoiding a breakdown of the substrate to the utmost in a process.SOLUTION: A manufacturing method of a nitride semiconductor substrate which has a front-side plane as a primary plane and a backside plane as another primary plane and of which the front-side plane is used for epitaxial growth of a nitride semiconductor includes the following steps: (1) a substrate preparation step for preparing a start substrate of which two primary planes are as-sliced planes formed by slicing a single crystal of a bulk nitride semiconductor, and (2) a backside plane etching step for removing by dry etching at least part of a damage layer formed on the backside primary plane of the nitride semiconductor substrate of the two primary planes of the start substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、窒化物半導体基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate.

窒化物半導体は、III族窒化物系化合物半導体、窒化物系III-V族化合物半導体、GaN系半導体などとも呼ばれ、GaNを含む他、GaNのGaの一部または全部を他の周期表第13族元素(B、Al、In等)で置き換えた化合物を含む。例えば、AlN、InN、AlGaN、AlInN、GaInN、AlGaInN等である。窒化物半導体は、六方晶系に属するウルツ鉱型の結晶構造を備える。窒化物半導体基板とは、窒化物半導体の単結晶のみで構成された自立基板をいい、その典型例はGaN基板およびAlN基板である。
以下ではGaN基板を例にして、本発明に関する説明を行う。
Nitride semiconductors are also referred to as group III nitride compound semiconductors, nitride group III-V compound semiconductors, GaN semiconductors, etc. In addition to containing GaN, some or all of Ga in GaN is in other periodic tables. Including compounds replaced with group 13 elements (B, Al, In, etc.). For example, AlN, InN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlGaInN and the like. Nitride semiconductors have a wurtzite crystal structure belonging to the hexagonal system. A nitride semiconductor substrate refers to a free-standing substrate composed of only a single crystal of a nitride semiconductor, and typical examples thereof are a GaN substrate and an AlN substrate.
Hereinafter, the present invention will be described using a GaN substrate as an example.

GaN結晶では、[0001]に平行な結晶軸がc軸、[10−10]に平行な結晶軸がm軸、[11−20]に平行な結晶軸がa軸と呼ばれる。また、c軸に直交する結晶面がC面、m軸に直交する結晶面がM面、a軸に直交する結晶面がA面と呼ばれる。以下、本明細書において、結晶軸、結晶面、結晶方位等に言及する場合には、特に断らない限り、GaN結晶の結晶軸、結晶面、結晶方位等を意味するものとする。   In the GaN crystal, the crystal axis parallel to [0001] is called c-axis, the crystal axis parallel to [10-10] is called m-axis, and the crystal axis parallel to [11-20] is called a-axis. The crystal plane orthogonal to the c-axis is referred to as C-plane, the crystal plane orthogonal to the m-axis is referred to as M-plane, and the crystal plane orthogonal to the a-axis is referred to as A-plane. Hereinafter, in this specification, when referring to crystal axes, crystal planes, crystal orientations, etc., unless otherwise specified, the crystal axes, crystal planes, crystal orientations, etc. of GaN crystals are meant.

GaN基板の名称に付される結晶面の名称またはミラー指数は、当該基板の表側面と平行または最も平行に近い低指数面のそれである。表側面とは、基板の2つの主表面のうち、半導体デバイスの形成や結晶のエピタキシャル成長に使用することが意図された面である。表側面ではない方の主表面は、裏側面と呼ばれる。例えば、表側面と平行または最も平行に近い低指数面がM面すなわち(10−10)であるGaN基板は、M面基板または(10−10)基板と呼ばれる。通常は、ミラー指数(hkml)における整数h、k、mおよびlの絶対値がいずれも3以下である結晶面が、低指数面とされる。   The name of the crystal plane or the Miller index attached to the name of the GaN substrate is that of the low index plane that is parallel or closest to the front side surface of the substrate. The front side surface is a surface intended to be used for the formation of a semiconductor device or the epitaxial growth of a crystal among the two main surfaces of the substrate. The main surface that is not the front side is called the back side. For example, a GaN substrate having a low index plane parallel or closest to the front side surface that is an M plane, ie, (10-10), is called an M plane substrate or a (10-10) substrate. Usually, a crystal plane in which the absolute values of integers h, k, m, and l in the Miller index (hkml) are all 3 or less is defined as a low index plane.

発光ダイオードなどの種々の窒化物半導体デバイスが、GaN基板を用いて形成される。   Various nitride semiconductor devices such as light emitting diodes are formed using a GaN substrate.

非極性または半極性GaN基板を使用することによる窒化物半導体デバイスの改善が期待されている(非特許文献1)。   Improvement of nitride semiconductor devices by using a nonpolar or semipolar GaN substrate is expected (Non-Patent Document 1).

非極性GaN基板の中で特に注目されているのは、(10−10)基板、すなわちM面基板である。半極性GaN基板の中で特に注目されているのは、(20−21)基板、(20−2−1)基板、(30−31)基板および(30−3−1)基板である。   Of particular interest among nonpolar GaN substrates are (10-10) substrates, ie, M-plane substrates. Of particular interest among the semipolar GaN substrates are the (20-21) substrate, the (20-2-1) substrate, the (30-31) substrate, and the (30-3-1) substrate.

2インチ基板(直径2インチの円盤形基板)のような大面積の非極性または半極性GaN基板を得る方法として、タイリング法が考案されている。タイリング法では、複数のシード基板を結晶方位が揃うように横方向に密に並べ、その複数のシード基板上にひとつの連続した層をなすバルクGaN結晶を気相エピタキシャル成長させる(特許文献1)。   A tiling method has been devised as a method for obtaining a large-area nonpolar or semipolar GaN substrate such as a 2-inch substrate (a disk-shaped substrate having a diameter of 2 inches). In the tiling method, a plurality of seed substrates are densely arranged in the lateral direction so that the crystal orientations are aligned, and a bulk GaN crystal forming one continuous layer is vapor-phase epitaxially grown on the plurality of seed substrates (Patent Document 1). .

GaN基板では、反りはできる限り小さいことが望まれる。通常、表側面が凸面となる反りについては、僅かであれば許容される。裏側面が凸面となる反りも許容される場合があるが、普通は好まれない。GaN基板に生じた反りを低減するために、凹面となった主表面を機械研磨してダメージ層を導入するか、あるいは、凸面となった主表面に存在する機械研磨起因のダメージ層をエッチング除去する方法が知られている(特許文献2)。   In a GaN substrate, it is desirable that the warpage be as small as possible. In general, the warpage in which the front side becomes a convex surface is permissible as long as it is slight. Warpage with a convex rear surface may be allowed, but is usually not preferred. In order to reduce the warpage generated in the GaN substrate, the damaged main surface is mechanically polished to introduce a damaged layer, or the mechanically polished damaged layer existing on the convex main surface is removed by etching. A method is known (Patent Document 2).

C面GaN基板において、気相成長炉の基板ホルダーと基板の裏側面(N面)との密着性を改善するために、裏側面を機械研磨して平坦化した後でウェットエッチングして粗くする方法が提案されている(特許文献3)。   In the C-plane GaN substrate, in order to improve the adhesion between the substrate holder of the vapor phase growth furnace and the back side surface (N surface) of the substrate, the back side surface is mechanically polished and flattened, and then wet etched and roughened. A method has been proposed (Patent Document 3).

インゴットをスライスして得たGaN基板の裏側面を機械研磨した後、該機械研磨により形成されたダメージ層の一部をエッチングして除去する、ダメージ層を裏側面に残存させたGaN基板の製造方法が知られている(特許文献4)。   After the mechanical polishing of the back side of the GaN substrate obtained by slicing the ingot, a part of the damaged layer formed by the mechanical polishing is removed by etching. Manufacturing of the GaN substrate with the damaged layer remaining on the back side A method is known (Patent Document 4).

特開2006−315947号公報JP 2006-315947 A 特開2005−136167号公報JP 2005-136167 A 特開2007−153712号公報JP 2007-153712 A 特開2007−250766号公報JP 2007-250766 A

Po Shan Hsu, Matthew T. Hardy, Erin C. Young, Alexey E. Romanov, Steven P. DenBaars, Shuji Nakamura, and James S. Speck, Applied Physics Letters 100, 171917 (2012)Po Shan Hsu, Matthew T. Hardy, Erin C. Young, Alexey E. Romanov, Steven P. DenBaars, Shuji Nakamura, and James S. Speck, Applied Physics Letters 100, 171917 (2012)

GaN基板は、窒化物半導体デバイスを形成するための基板や、バルク窒化物半導体結晶を成長させるためのシード基板として、用いられる。そのため、窒化物半導体をエピタキシャル成長させる側の主表面である表側面のダメージ層は、仕上げ加工の段階で除去される。   The GaN substrate is used as a substrate for forming a nitride semiconductor device or a seed substrate for growing a bulk nitride semiconductor crystal. Therefore, the damage layer on the front side surface, which is the main surface on the side on which the nitride semiconductor is epitaxially grown, is removed at the stage of finishing.

例えば窒化物半導体デバイスを形成する場合のエピタキシャル成長は、一般にMOCVD法により行われ、成長炉内において基板は1000℃近く、または1000℃を超える温度に加熱される。このとき、表側面とは反対側の主表面である裏側面にダメージ層を有するGaN基板は、大きく変形する。これは、裏側面のダメージ層に含まれる結晶欠陥が熱の作用によって除去され、ダメージ層厚が実質的に減少するためである。   For example, epitaxial growth in forming a nitride semiconductor device is generally performed by MOCVD, and the substrate is heated to a temperature close to 1000 ° C. or higher than 1000 ° C. in a growth furnace. At this time, the GaN substrate having the damaged layer on the back side, which is the main surface opposite to the front side, is greatly deformed. This is because the crystal defects contained in the damaged layer on the back side surface are removed by the action of heat, and the damaged layer thickness is substantially reduced.

このような変形は好ましくないので、GaN基板の裏側面からも、ダメージ層はできる限り除去しておくことが望ましい。   Since such deformation is not preferable, it is desirable to remove the damaged layer as much as possible from the back side surface of the GaN substrate.

従来技術において、GaN基板の裏側面は、機械研磨したうえで、ダメージ層を除去するためにエッチングするのが一般的であった。   In the prior art, the back side surface of the GaN substrate is generally mechanically polished and then etched to remove the damaged layer.

本発明は、裏側面のダメージ層が除去されたGaN基板を、工程中での基板の破損を極力回避しつつ効率よく製造する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a GaN substrate from which a damaged layer on the back side surface has been removed while avoiding damage to the substrate during the process as much as possible.

加えて、本発明は、裏側面のダメージ層が除去され、表側面が窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した平滑性を有するGaN基板を、効率よく製造する方法を提供することを目的とする。   In addition, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a GaN substrate having a smoothness suitable for epitaxial growth of a nitride semiconductor, with the damage layer on the back side surface removed, and the front side surface.

(1)一方の主表面である表側面と、他方の主表面である裏側面とを有し、前記表側面が窒化物半導体のエピタキシャル成長に用いられる窒化物半導体基板を製造する方法であって、
(1)バルク窒化物半導体単結晶をスライスして、2つの主表面がアズスライス面(as-sliced surface)である出発基板を準備する基板準備工程と、
(2)前記出発基板の2つの主表面のうち、窒化物半導体基板の裏側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する裏側面エッチング工程と、
を含む、窒化物半導体基板の製造方法。
(2)前記基板準備工程後、裏側面エッチング工程の前に、前記出発基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程をさらに含む、(1)に記載の製造方法。
(3)裏側面エッチング工程により得られた基板(以下、第1の加工仕掛基板と呼ぶ)を機械研磨に供する機械研磨工程をさらに含み、
前記機械研磨は、表側面エッチング工程においてドライエッチングによってダメージ層の少なくとも一部が除去された、前記第1の加工仕掛基板の、前記窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に対して施される、(2)記載の製造方法。
(4)裏側面エッチング工程に供された後に、裏側面エッチングされた基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程をさらに含む、(1)に記載の製造方法。
(5)前記表側面エッチング工程により得られた基板(以下、第2の加工仕掛基板と呼ぶ)を機械研磨に供する機械研磨工程をさらに含み、
前記機械研磨は、表側面エッチング工程においてドライエッチングによってダメージ層の少なくとも一部が除去された、前記第2の加工仕掛基板の、前記窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に対して施される、(4)に記載の製造方法。
(6)前記窒化物半導体基板が非極性基板または半極性基板である、(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)前記窒化物半導体基板の表側面と(10−10)面とがなす角度が0°以上20°以下である、(6)に記載の製造方法。
(8)前記窒化物半導体基板がGaN基板である、(1)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。
(1) A method of manufacturing a nitride semiconductor substrate having a front side surface that is one main surface and a back side surface that is the other main surface, wherein the front side surface is used for epitaxial growth of a nitride semiconductor,
(1) A substrate preparation step of slicing a bulk nitride semiconductor single crystal to prepare a starting substrate whose two main surfaces are as-sliced surfaces;
(2) a back side etching step of removing at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the two main surfaces of the starting substrate to be the back side of the nitride semiconductor substrate by dry etching;
A method for manufacturing a nitride semiconductor substrate, comprising:
(2) After the substrate preparation step and before the back side surface etching step, at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the starting substrate to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate is removed by dry etching. The manufacturing method according to (1), further comprising a front side etching step.
(3) further includes a mechanical polishing step of subjecting the substrate obtained by the back side etching step (hereinafter referred to as a first work-in-process substrate) to mechanical polishing;
The mechanical polishing is performed on the main surface to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate of the first processed substrate, from which at least a part of the damaged layer has been removed by dry etching in the front side etching step. The manufacturing method according to (2).
(4) A table in which at least part of the damaged layer formed on the main surface of the substrate subjected to the back side etching after the back side etching is to be the front side of the nitride semiconductor substrate is removed by dry etching. The manufacturing method according to (1), further comprising a side surface etching step.
(5) It further includes a mechanical polishing step for subjecting the substrate obtained by the front side surface etching step (hereinafter referred to as a second work-in-process substrate) to mechanical polishing,
The mechanical polishing is performed on the main surface to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate of the second processed substrate, in which at least a part of the damaged layer has been removed by dry etching in the front side etching step. The manufacturing method according to (4).
(6) The manufacturing method according to any one of (1) to (5), wherein the nitride semiconductor substrate is a nonpolar substrate or a semipolar substrate.
(7) The manufacturing method according to (6), wherein an angle formed between a front side surface of the nitride semiconductor substrate and a (10-10) plane is 0 ° or more and 20 ° or less.
(8) The manufacturing method according to any one of (1) to (7), wherein the nitride semiconductor substrate is a GaN substrate.

本発明に係る方法によれば、裏側面のダメージ層が除去されたGaN基板を、工程中での基板の破損を極力回避しつつ効率よく製造することができる。   According to the method of the present invention, a GaN substrate from which the damage layer on the back side surface has been removed can be efficiently manufactured while avoiding damage to the substrate during the process as much as possible.

本発明の一実施形態に係る方法によれば、裏側面のダメージ層が除去され、表側面が窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した平滑性を有するGaN基板を、効率よく製造することができる。   According to the method of one embodiment of the present invention, the damaged layer on the back side surface is removed, and a GaN substrate having smoothness suitable for epitaxial growth of the nitride semiconductor on the front side surface can be efficiently manufactured.

本発明の一実施形態に係る方法によれば、裏側面のダメージ層が除去された非極性または半極性GaN基板を、工程中での基板の破損を極力回避しつつ効率よく製造することができる。   According to the method of one embodiment of the present invention, a nonpolar or semipolar GaN substrate from which the damage layer on the back side surface has been removed can be efficiently manufactured while avoiding damage to the substrate in the process as much as possible. .

本発明の一実施形態に係る方法によれば、裏側面のダメージ層が除去され、表側面が窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した平滑性を有する非極性または半極性GaN基板を、効率よく製造することができる。   According to the method of one embodiment of the present invention, a nonpolar or semipolar GaN substrate having a smoothness suitable for epitaxial growth of a nitride semiconductor is efficiently produced by removing the damaged layer on the back side surface. be able to.

両方の主表面がアズスライス面であるM面GaN基板の、一方の主表面を一定条件でドライエッチングしたときの、エッチング時間と反りの関係をプロットしたものである。It is a plot of the relationship between the etching time and the warp when one of the main surfaces of the M-plane GaN substrate whose both main surfaces are as-sliced surfaces is dry-etched under certain conditions.

本発明に係る、窒化物半導体基板の製造方法は、以下の工程を含む。
(1)バルク窒化物半導体単結晶をスライスして、2つの主表面がアズスライス面(as-sliced surface)である出発基板を準備する基板準備工程。
(2)前記出発基板の2つの主表面のうち、窒化物半導体基板の裏側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する裏側面エッチング工程。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention includes the following steps.
(1) A substrate preparation step of slicing a bulk nitride semiconductor single crystal to prepare a starting substrate in which two main surfaces are as-sliced surfaces.
(2) A back side etching process in which at least a part of a damaged layer formed on the main surface of the two main surfaces of the starting substrate, which should be the back side of the nitride semiconductor substrate, is removed by dry etching.

GaN基板の製造方法を例に、本発明の実施形態を説明する。   The embodiment of the present invention will be described by taking a GaN substrate manufacturing method as an example.

<基板準備工程>
基板準備工程では、バルクGaN単結晶をスライスして、2つの主表面がアズスライス面である出発基板を準備する。
<Board preparation process>
In the substrate preparation step, a bulk GaN single crystal is sliced to prepare a starting substrate whose two main surfaces are as-sliced surfaces.

バルクGaN単結晶は、いかなる方法で製造されたものであってもよい。典型的には、バルクGaN単結晶は、HVPE法、フラックス法、アモノサーマル法等を用いて、シード基板上にGaNをエピタキシャル成長させる方法で製造される。   The bulk GaN single crystal may be manufactured by any method. Typically, a bulk GaN single crystal is manufactured by a method of epitaxially growing GaN on a seed substrate using an HVPE method, a flux method, an ammonothermal method, or the like.

シード基板が異組成基板(GaNとは異なる化学組成を有する基板)を含む場合、シード基板を取り除いたうえで、バルクGaN単結晶のスライスを行うことが普通である。シード基板がGaN単結晶基板である場合には、シード基板の除去は必須ではない。   When the seed substrate includes a different composition substrate (a substrate having a chemical composition different from that of GaN), it is common to slice the bulk GaN single crystal after removing the seed substrate. When the seed substrate is a GaN single crystal substrate, removal of the seed substrate is not essential.

多くの場合、スライス加工される前に、グラインディング、コアドリリング等の機械加工によってバルクGaN結晶の外形は整えられる。スライス後の基板においてオリエンテーションフラットとなる平坦部が、スライス前のバルクGaN単結晶に設けられることもある。   In many cases, the outer shape of the bulk GaN crystal is prepared by machining such as grinding and core drilling before being sliced. A flat portion that becomes an orientation flat in the substrate after slicing may be provided in the bulk GaN single crystal before slicing.

バルクGaN単結晶のスライスは、例えば、ワイヤソーを用いて行うことができる。スライスにより生じるダメージ層は本発明の方法において除去されるが、除去が必要なダメージ層の量を低減するには、ダメージ層の厚みが薄い方が好ましい。この観点からは、バルクGaN単結晶のスライスは、ワイヤソーを用いて行うことが好ましい。   The slicing of the bulk GaN single crystal can be performed using, for example, a wire saw. Although the damage layer caused by slicing is removed by the method of the present invention, it is preferable that the damage layer is thinner in order to reduce the amount of the damage layer that needs to be removed. From this point of view, the bulk GaN single crystal is preferably sliced using a wire saw.

ワイヤソーによるバルクGaN単結晶のスライスには、砥粒を含有するスラリーを供給しながら行う遊離砥粒方式と、固定砥粒ワイヤー(表面に砥粒が固定されたワイヤー)を用いる固定砥粒方式がある。いずれも採用可能であるが、より好ましいのは固定砥粒方式である。固定砥粒方式によるスライスが好ましいのは、遊離砥粒方式よりも切削速度が高く、また、スラリー不要のため低コストである等の理由による。   For the bulk GaN single crystal slicing with a wire saw, there are a free abrasive grain method while supplying a slurry containing abrasive grains and a fixed abrasive grain method using a fixed abrasive wire (a wire having abrasive grains fixed on the surface). is there. Any of them can be adopted, but the fixed abrasive method is more preferable. The reason why the slice by the fixed abrasive method is preferable is that the cutting speed is higher than that of the free abrasive method and the cost is low because the slurry is unnecessary.

固定砥粒ワイヤーにおいては、砥粒をワイヤー表面に固定するのに電着が好ましく用いられる。砥粒の材料は、例えば、アランダム(A)、ホワイトアランダム(WA)、ピンクアランダム(PA)、解体型アルミナ(HA)、人造エメリー(AE)、アルミナジルコニア(AZ)、カーボランダム(C)、グリーンカーボランダム(GC)、立方晶窒化ホウ素(CBN)、ダイヤモンドなどである。   In the fixed abrasive wire, electrodeposition is preferably used to fix the abrasive to the wire surface. The material of the abrasive grains is, for example, alundum (A), white alundum (WA), pink alundum (PA), disassembled alumina (HA), artificial emery (AE), alumina zirconia (AZ), carborundum ( C), green carborundum (GC), cubic boron nitride (CBN), diamond and the like.

固定砥粒ワイヤーに用いられる砥粒の平均粒径は、5μm以上、更には10μm以上であることが好ましく、また、60μm以下、更には40μm以下、更には30μm以下、更には20μm以下であることが好ましい。一般に入手可能な固定砥粒ワイヤーの粒度表示でいうと、3000メッシュ以下、更には1500メッシュ以下が好ましく、また、230メッシュ以上、更には325メッシュ以上、更には400メッシュ以上、更には600メッシュ以上、更には800メッシュ以上が好ましい。   The average grain size of the abrasive grains used for the fixed abrasive wire is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and 60 μm or less, further 40 μm or less, further 30 μm or less, and further 20 μm or less. Is preferred. In terms of particle size indication of generally available fixed abrasive wire, it is preferably 3000 mesh or less, more preferably 1500 mesh or less, 230 mesh or more, further 325 mesh or more, further 400 mesh or more, and further 600 mesh or more. Furthermore, 800 mesh or more is preferable.

固定砥粒ワイヤーに用いられるワイヤーの素線径は、70μm以上、更には120μm以上、更には140μm以上、更には160μm以上、更には170μm以上、更には180μm以上であることが好ましく、また、200μm以下、更には190μm以下であることが好ましい。   The wire diameter of the wire used for the fixed abrasive wire is 70 μm or more, more preferably 120 μm or more, further 140 μm or more, further 160 μm or more, more preferably 170 μm or more, and further preferably 180 μm or more, and 200 μm. Hereinafter, it is further preferably 190 μm or less.

ワイヤソーによるバルクGaN単結晶のスライスにおいて、ワイヤーの走行方向は一方向でもよいし、正逆両方向でもよい。いずれの場合も、ワイヤーの走行速度は、100m/min以上、更には300m/min以上、更には400m/min以上が好ましく、また、1500m/min以下、更には1000m/min以下が好ましい。   In the slice of the bulk GaN single crystal by the wire saw, the traveling direction of the wire may be one direction or both forward and reverse directions. In any case, the traveling speed of the wire is preferably 100 m / min or more, more preferably 300 m / min or more, and further preferably 400 m / min or more, and is preferably 1500 m / min or less, more preferably 1000 m / min or less.

スライス加工の後に、基板の外周形状を整える機械加工を行うこともできる。   After slicing, it is possible to perform machining for adjusting the outer peripheral shape of the substrate.

出発基板の形状および寸法には特に制限はない。   There are no particular restrictions on the shape and dimensions of the starting substrate.

<裏側面エッチング工程>
裏側面エッチング工程では、前述の基板準備工程で準備された出発基板の、2つの主表面(いずれもアズスライス面である)のうち、裏側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部を、ドライエッチングによって除去する。
<Back side etching process>
In the back side etching step, at least a damage layer formed on the main surface to be the back side out of the two main surfaces (both are as-sliced surfaces) of the starting substrate prepared in the above-described substrate preparation step A part is removed by dry etching.

ドライエッチングの種類に限定はないが、好ましくは、プラズマエッチングまたは反応性イオンエッチング(RIE)である。RIEでは、塩素またはフッ素を含む化合物を一種以上含有するエッチングガスを用いることが好ましい。塩素を含む化合物の例は、塩素ガス(Cl2)、クロロメタン類(CHxCl4-x;xは0〜3の整数)、BCl3、クロロシラン類(SiHxCl4-x;xは1〜3の整数)等である。フッ素を含む化合物の例は、フルオロメタン類(CHx4-x;xは0〜3の整数)、SiF4、SF6等である。 The type of dry etching is not limited, but is preferably plasma etching or reactive ion etching (RIE). In RIE, it is preferable to use an etching gas containing one or more compounds containing chlorine or fluorine. Examples of compounds containing chlorine include chlorine gas (Cl 2 ), chloromethanes (CH x Cl 4-x ; x is an integer from 0 to 3), BCl 3 , chlorosilanes (SiH x Cl 4-x ; x is 1 to 3). Examples of the compound containing fluorine are fluoromethanes (CH x F 4-x ; x is an integer of 0 to 3), SiF 4 , SF 6 and the like.

ドライエッチングは、ダメージ層が完全に除去されるまで行うことが望ましい。ダメージ層の除去の程度は、例えば、被加工基板の反りが、エッチング時間と共にどのように変化するかを測定することによって、知ることができる。   Dry etching is desirably performed until the damaged layer is completely removed. The degree of removal of the damaged layer can be known, for example, by measuring how the warpage of the substrate to be processed changes with the etching time.

図1は、両方の主表面がアズスライス面であるM面GaN基板の、一方の主表面を一定条件でドライエッチングしたときの、エッチング時間と反りの関係をプロットしたものである。図1のグラフが示すように、基板の反りは、エッチング開始から暫くはエッチング時間と共に大きく変化するが、ある時点で飽和し、その後はエッチング時間によらず一定となる。飽和した時点で、ダメージ層が完全に除去されたと考えられる。   FIG. 1 is a plot of the relationship between the etching time and the warp when one of the main surfaces of the M-plane GaN substrate whose main surfaces are as-sliced surfaces is dry-etched under certain conditions. As shown in the graph of FIG. 1, the warpage of the substrate greatly changes with the etching time for a while from the start of etching, but saturates at a certain point and becomes constant regardless of the etching time. It is considered that the damaged layer was completely removed when saturated.

裏側面エッチング工程におけるエッチング時間は、この方法で求めた、ダメージ層の完全な除去に必要な最小時間Tminに基づいて設定することができる。 The etching time in the back side etching step can be set based on the minimum time T min required for complete removal of the damaged layer, which is obtained by this method.

非極性または半極性GaN基板の場合、ダメージ層の除去にウェットエッチングではなくドライエッチングを用いることが、以下に示す理由から特に有利となる。   In the case of a nonpolar or semipolar GaN substrate, it is particularly advantageous to use dry etching instead of wet etching for removing the damaged layer for the following reason.

非極性または半極性GaN基板(半極性GaN基板にあっては、特に、その表側面と(10−10)面とがなす角度が20°以下であるGaN基板)の場合、裏側面の耐ウェットエッチング性はC面GaN基板のガリウム極性面に匹敵する。すなわち、耐ウェットエッチング性が非常に高い。そのため、ウェットエッチングで短時間のうちにアズスライス面のダメージ層を完全に除去することは困難であり、例えばKOH水溶液を用いた場合には、100℃ですら24時間というエッチング時間が必要となる。   In the case of a nonpolar or semipolar GaN substrate (in the case of a semipolar GaN substrate, in particular, a GaN substrate whose angle between the front side surface and the (10-10) plane is 20 ° or less), the wet resistance of the back side surface Etchability is comparable to the gallium polar face of C-plane GaN substrates. That is, the wet etching resistance is very high. For this reason, it is difficult to completely remove the damaged layer on the as-sliced surface within a short time by wet etching. For example, when using a KOH aqueous solution, an etching time of 24 hours is required even at 100 ° C. .

更に、ウェットエッチングでは、処理時間が長いだけでなく、高温のエッチング液に基板を浸漬したときに、熱応力によって基板にクラックが発生するという問題がある。この問題は、基板が厚いときや、主表面のサイズが大きいときに、より深刻となる。   Further, in wet etching, not only the processing time is long, but also there is a problem that cracks are generated in the substrate due to thermal stress when the substrate is immersed in a high temperature etching solution. This problem becomes more serious when the substrate is thick or when the size of the main surface is large.

それに対し、ドライエッチングでは、ヒーターによる基板加熱を行わなくても、高いレートでダメージ層を除去することが可能であり、基板におけるクラックの発生を回避しつつダメージ層を除去することが可能であるため、有利である。そのため、裏側面のダメージ層が除去されたGaN基板を、工程中での基板の破損を極力回避しつつ効率よく製造することができる。   On the other hand, in dry etching, it is possible to remove the damaged layer at a high rate without heating the substrate with a heater, and it is possible to remove the damaged layer while avoiding the occurrence of cracks in the substrate. Therefore, it is advantageous. Therefore, the GaN substrate from which the damaged layer on the back side surface has been removed can be efficiently manufactured while avoiding damage to the substrate during the process as much as possible.

<表側面エッチング工程>
本発明の製造方法は、上記基板準備工程および裏側面エッチング工程に加えて表側面エッチング工程を含むことができる。表側面エッチング工程は、基板の表側面とすべき主表面をドライエッチングする工程である。
<Front side etching process>
The manufacturing method of the present invention can include a front side etching step in addition to the substrate preparation step and the back side etching step. The front side surface etching step is a step of dry etching the main surface to be the front side surface of the substrate.

表側面エッチング工程は、裏側面エッチング工程の前でも後でもよい。   The front side etching process may be performed before or after the back side etching process.

GaN基板の表側面は、通常、機械研磨(グラインディング、ラッピング、ポリッシング)と、必要に応じて、それに続く化学機械研磨を行うことにより平坦化する。機械研磨を行う際には、被加工基板を平坦なプレートに貼り付ける必要がある。このときに、裏側面のダメージ層のみ、または、表側面のダメージ層のみを、出発基板から除去したGaN基板は、割れてしまう。かかるGaN基板は、表側面または裏側面の一方のみに残ったダメージ層のせいで、大きく反っている場合が多いからである。GaNは硬質脆性材料であるため、反りを無理に矯正しようとすると、簡単に割れる。   The front side surface of the GaN substrate is usually flattened by mechanical polishing (grinding, lapping, polishing) and, if necessary, subsequent chemical mechanical polishing. When performing mechanical polishing, it is necessary to attach the substrate to be processed to a flat plate. At this time, the GaN substrate in which only the damaged layer on the back side surface or only the damaged layer on the front side surface is removed from the starting substrate is broken. This is because such a GaN substrate is often greatly warped due to a damaged layer remaining only on one of the front and back sides. Since GaN is a hard and brittle material, it can be easily cracked when trying to correct the warpage.

それに対し、裏側面と表側面の両方からダメージ層をエッチング除去したGaN基板は、反りが小さいので、割れないように平坦なプレートに貼り付けることが可能である。   On the other hand, the GaN substrate from which the damaged layer has been removed by etching from both the back side and the front side has a small warp, and can be attached to a flat plate so as not to break.

ドライエッチング加工では、被加工基板は試料台上に置くだけでよく、固定する必要がない。これは、ドライエッチング加工と機械研磨加工との大きな違いである。出発基板から表側面または裏側面の一方のダメージ層のみ除去したGaN基板、すなわち、大きな反りのあるGaN基板が被加工基板であっても、ドライエッチング加工は、反りを無理やり矯正することなしに行うことができる。つまり、ドライエッチングでは、GaN基板が割れる心配が無いのである。   In dry etching processing, the substrate to be processed only needs to be placed on the sample stage, and does not need to be fixed. This is a big difference between dry etching and mechanical polishing. Even if a GaN substrate in which only one damaged layer on the front side surface or the back side surface is removed from the starting substrate, that is, a GaN substrate having a large warp is a substrate to be processed, dry etching is performed without forcibly correcting the warp. be able to. That is, in dry etching, there is no fear that the GaN substrate breaks.

実施形態に係る製造方法は、裏側面エッチング工程と表側面エッチング工程の前後関係が異なる、次の2つの態様を含んでいる。   The manufacturing method according to the embodiment includes the following two aspects in which the back-and-forth relationship between the back side surface etching step and the front side surface etching step is different.

第一の態様は、基板準備工程後、裏側面エッチング工程の前に、出発基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程を含む。この態様では、その後に、裏側面エッチング工程により得られた基板(第1の加工仕掛基板)が機械研磨に供される(後述の機械研磨工程)。   In the first embodiment, after the substrate preparation step and before the back side surface etching step, at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the starting substrate which should be the front side surface of the nitride semiconductor substrate is removed by dry etching. Including a front side etching step. In this aspect, after that, the substrate (first work-in-process substrate) obtained by the back side etching step is subjected to mechanical polishing (mechanical polishing step described later).

第二の態様は、裏側面エッチング工程に供された後に、裏側面エッチングされた基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程を含む。この態様では、その後に、表側面エッチング工程により得られた基板(第2の加工仕掛基板)が機械研磨に供される(後述の機械研磨工程)。   In the second aspect, after being subjected to the back side etching step, at least part of the damaged layer formed on the main surface to be the front side of the nitride semiconductor substrate of the substrate subjected to the back side etching is dry-etched. A front side etching process to be removed is included. In this aspect, after that, the substrate (second processed work substrate) obtained by the front side surface etching step is subjected to mechanical polishing (a mechanical polishing step described later).

裏側面エッチング工程におけるドライエッチングの方法及び条件は、表側面エッチング工程におけるドライエッチングの方法及び条件を参照し、裏側面エッチングであることを考慮して、適宜決定できる。   The dry etching method and conditions in the back side etching step can be appropriately determined in consideration of the back side etching with reference to the dry etching methods and conditions in the front side etching step.

<機械研磨工程>
機械研磨工程は、GaN基板の、表側面とすべき主表面を平坦化することを目的としている。
機械研磨工程で行う機械研磨は、通常、グラインディング、ラッピングおよびポリッシングから選ばれる少なくとも一種の加工を含む。
機械研磨工程は、裏側面エッチング工程の前でも後でもよい。
<Mechanical polishing process>
The mechanical polishing process is intended to flatten the main surface of the GaN substrate that should be the front side surface.
The mechanical polishing performed in the mechanical polishing step usually includes at least one process selected from grinding, lapping and polishing.
The mechanical polishing process may be performed before or after the back side etching process.

機械研磨工程は、好ましくは、ドライエッチングによって出発基板の表側面および裏側面の両方からダメージ層を除去した後に行う。つまり、裏側面エッチング工程および表側面エッチング工程よりも後に行うことが好ましい。   The mechanical polishing step is preferably performed after removing the damaged layer from both the front and back sides of the starting substrate by dry etching. That is, it is preferable to carry out after the back side surface etching step and the front side surface etching step.

機械研磨工程の後、必要に応じて、機械研磨工程で平坦化した主表面(表側面とすべき面)を平滑化するために、更に、化学機械研磨を施してもよい。機械研磨および化学機械研磨の方法および条件は既存のものをそのまま利用できる。   After the mechanical polishing step, if necessary, chemical mechanical polishing may be further performed to smooth the main surface (surface to be the front side surface) flattened in the mechanical polishing step. Existing methods and conditions for mechanical polishing and chemical mechanical polishing can be used as they are.

更に、表側面および裏側面の加工に加えて、基板の外周部を加工してもよい。例えば、ゴム砥石、テープ砥石等を用いた面取り加工である。   Further, in addition to processing the front side surface and the back side surface, the outer peripheral portion of the substrate may be processed. For example, chamfering using a rubber grindstone, a tape grindstone, or the like.

<GaN基板>
本発明の製造方法を用いて製造されるGaN基板の種類に限定はなく、C面基板、非極性基板(M面基板またはA面基板)、または半極性基板であり得る。
<GaN substrate>
The type of GaN substrate manufactured using the manufacturing method of the present invention is not limited, and may be a C-plane substrate, a nonpolar substrate (M-plane substrate or A-plane substrate), or a semipolar substrate.

本発明の製造方法は、非極性または半極性GaN基板、とりわけ、表側面の法線とm軸との間の角度が0度以上20度以下であるGaN基板の製造に用いたとき、特に有用である。このようなGaN基板の主表面は、アルカリおよび酸への耐性が高いために、ウェットエッチングでダメージ層を完全に取り除くには、過酷な条件下で長時間の処理を行う必要がある。そうすると、主表面よりも化学的耐性の低い[000−1]側の側面が激しくエッチングされて、凹凸の著しい粗面となるので、その修復が必要となる。   The production method of the present invention is particularly useful when used for the production of a nonpolar or semipolar GaN substrate, particularly a GaN substrate in which the angle between the normal of the front side surface and the m-axis is not less than 0 degrees and not more than 20 degrees. It is. Since the main surface of such a GaN substrate is highly resistant to alkalis and acids, it is necessary to perform a long-time treatment under severe conditions in order to completely remove the damaged layer by wet etching. Then, the [000-1] side surface having a lower chemical resistance than that of the main surface is vigorously etched to form a rough surface having significantly unevenness, so that it needs to be repaired.

更に、表側面の法線とm軸との間の角度が0度以上20度以下のGaN基板では、ダメージ層をウェットエッチングで除去しようとすると、表側面から裏側面まで貫通した孔が形成される場合がある。これは、スライス工程で形成される可能性のある微細クラックの内部に、(000−1)面が露出するからである。(000−1)面はアルカリおよび酸への耐性が低く、エッチングされ易い。しかも、エッチングによりクラックが拡大するにつれて、新鮮なエッチング液がクラック内部にますます侵入し易くなるために、微細クラックが貫通孔にまで発展し易い。それに対し、ドライエッチングでは、エッチングが基板の厚さ方向に進むため、クラックの拡大が起こり難い。   Furthermore, in a GaN substrate where the angle between the normal on the front side and the m-axis is 0 degree or more and 20 degrees or less, if the damaged layer is removed by wet etching, a hole penetrating from the front side to the back side is formed. There is a case. This is because the (000-1) plane is exposed inside fine cracks that may be formed in the slicing step. The (000-1) plane has low resistance to alkalis and acids and is easily etched. In addition, as the crack expands due to etching, the fresh etching solution becomes more likely to penetrate into the crack, so that the fine crack easily develops to the through hole. On the other hand, in the dry etching, since the etching proceeds in the thickness direction of the substrate, it is difficult for the cracks to expand.

表側面の法線とm軸との間の角度が0度以上20度以下であるGaN基板とは、換言すれば、表側面のM面に対する傾斜角が0度以上20度以下のGaN基板である。[10−10]、[20−21]、[20−2−1]、[30−31]および[30−3−1]は、m軸との間でなす角度が0度以上20度以下の範囲内にあるから、(10−10)基板、(20−21)基板、(20−2−1)基板、(30−31)基板および(30−3−1)基板は、表側面の法線とm軸との間の角度が0度以上20度以下のGaN基板に包含される。   In other words, a GaN substrate in which the angle between the normal on the front side and the m-axis is not less than 0 degrees and not more than 20 degrees is a GaN substrate having an inclination angle of 0 to 20 degrees with respect to the M plane on the front side. is there. [10-10], [20-21], [20-2-1], [30-31], and [30-3-1] have an angle of 0 ° or more and 20 ° or less with respect to the m-axis. (10-10) substrate, (20-21) substrate, (20-2-1) substrate, (30-31) substrate, and (30-3-1) substrate are The angle between the normal and the m-axis is included in a GaN substrate having an angle between 0 degrees and 20 degrees.

実施例1
主表面が長方形で、その長辺がa軸に平行、短辺がc軸に平行である、M面GaN基板を複数枚準備した。この複数枚のM面GaN基板を、表側面を上向きとして、c軸方向に密に並べることにより、上面のサイズが55mm×55mmの集合シードを構成した。
Example 1
A plurality of M-plane GaN substrates having a main surface of a rectangle, a long side parallel to the a-axis, and a short side parallel to the c-axis were prepared. The plurality of M-plane GaN substrates are arranged closely in the c-axis direction with the front side facing upward, thereby forming a collective seed having an upper surface size of 55 mm × 55 mm.

この集合シード上に、HVPE法を用いて、厚さ約7mmのバルクGaN結晶層を成長させ、集合シードとバルクGaN結晶層との複合体を得た。   A bulk GaN crystal layer having a thickness of about 7 mm was grown on the aggregate seed using the HVPE method to obtain a composite of the aggregate seed and the bulk GaN crystal layer.

次いで、この複合体に含まれるGaN結晶層部分を、ワイヤソーを用いてM面と平行にスライスすることにより、両方の主表面がアズスライス面である、厚さ約450μmのGaN基板(出発基板)を得た。スライスに用いたソーワイヤは、平均粒径60μm未満の砥粒を、電着でワイヤに固定した固定砥粒ワイヤであった。   Next, the GaN crystal layer portion contained in this composite is sliced in parallel with the M-plane using a wire saw, so that a GaN substrate (starting substrate) having a thickness of about 450 μm whose both main surfaces are as-sliced surfaces. Got. The saw wire used for slicing was a fixed abrasive wire in which abrasive grains having an average particle size of less than 60 μm were fixed to the wire by electrodeposition.

次いで、該出発基板の主表面の一方(裏側面とすべき側)に形成されたダメージ層を、Cl2をエッチングガスに用いたRIEによって除去した。条件は、エッチングガス供給レート50sccm、エッチング電力140W/50W(アンテナ/バイアス)、チャンバー内圧力0.3Paとし、エッチング時間は17分間とした。この時間は、前述の方法で求めた、ダメージ層の完全な除去に必要なエッチング時間Tminに基いて定めた。基板の破損を回避しつつ、裏側面とすべき側に形成されたダメージ層を完全に除去することができた。 Next, the damaged layer formed on one of the main surfaces of the starting substrate (the side to be used as the back side surface) was removed by RIE using Cl 2 as an etching gas. The conditions were an etching gas supply rate of 50 sccm, an etching power of 140 W / 50 W (antenna / bias), a chamber pressure of 0.3 Pa, and an etching time of 17 minutes. This time was determined based on the etching time T min required for complete removal of the damaged layer obtained by the above-described method. While avoiding breakage of the substrate, the damaged layer formed on the back side should be completely removed.

次いで、この基板の主表面の他方(表側面とすべき側)を、グラインディングおよびラッピングを順次施すことにより平坦化し、更に化学機械研磨(CMP)で平滑化した。以上の手順により、直径2インチのM面GaN基板を得た。   Next, the other main surface (side to be the front side) of this substrate was planarized by sequentially applying grinding and lapping, and further smoothed by chemical mechanical polishing (CMP). Through the above procedure, an M-plane GaN substrate having a diameter of 2 inches was obtained.

実施例2
実施例1と同様にして、裏側面とすべき側に形成されたダメージ層をドライエッチング除去した基板を得た。この基板をグラインディングの前に、表側面とすべき側の主表面に対してダメージ層を除去するためのドライエッチングを行った。ドライエッチングの条件は、実施例1で裏側面とすべき側の主表面に施したドライエッチングの条件と同様である。該ドライエッチングの後に、同じ主表面(表側面とすべき側)にグラインディング、ラッピングおよびCMPを順次施した。条件は実施例1と同様である。
Example 2
In the same manner as in Example 1, a substrate from which the damaged layer formed on the side to be the back side surface was removed by dry etching was obtained. Before this substrate was ground, dry etching for removing the damaged layer was performed on the main surface that should be the front side. The dry etching conditions are the same as the dry etching conditions applied to the main surface on the side to be the back side surface in Example 1. After the dry etching, grinding, lapping and CMP were sequentially performed on the same main surface (the side to be the front side). The conditions are the same as in Example 1.

以上の手順により、直径2インチのM面GaN基板を得た。   Through the above procedure, an M-plane GaN substrate having a diameter of 2 inches was obtained.

実施例1では、GaN基板を機械研磨するために平坦なプレートに貼り付けた際に、4枚に1枚の頻度で割れが発生した。それに対し、本実施例2では、同じ工程でのGaN基板の割れ発生率は略ゼロであった。   In Example 1, when the GaN substrate was attached to a flat plate for mechanical polishing, cracks occurred at a frequency of one in four. On the other hand, in Example 2, the crack generation rate of the GaN substrate in the same process was substantially zero.

比較例1
アズスライス面をRIE加工する代りに、GaN基板全体を48重量%のKOH水溶液に浸漬してエッチングした。エッチング温度約100℃の条件では、ダメージ層の除去に要する時間は1440分であった。いくつかの基板では、約100℃に加熱されたエッチング液に浸漬したときにクラックが発生した。
Comparative Example 1
Instead of RIE processing the as-sliced surface, the entire GaN substrate was immersed in a 48 wt% KOH aqueous solution for etching. Under the condition of an etching temperature of about 100 ° C., the time required for removing the damaged layer was 1440 minutes. In some substrates, cracks occurred when immersed in an etchant heated to about 100 ° C.

1440分間エッチングした後の基板には、微細クラックが拡大されて生じたと考えられる貫通孔が観察された。また、基板の[000−1]側の側面が著しく荒れており、この荒れを取り除くための端面研磨加工が必要となった。   A through-hole that was thought to be caused by expansion of fine cracks was observed in the substrate after etching for 1440 minutes. Further, the side surface on the [000-1] side of the substrate is remarkably rough, and an end surface polishing process for removing this rough surface is required.

試験例1
実施例1に記載と同様の方法で作製した、両方の主表面がアズスライス面であるM面GaN基板の、一方の主表面を一定条件でドライエッチングしたときの、エッチング時間と反りの関係を求めた。ドライエッチングの条件も実施例1と同様である。結果をプロットし図1に示す。
Test example 1
The relationship between the etching time and warpage when one main surface of the M-plane GaN substrate having both main surfaces as-sliced planes prepared by the same method as described in Example 1 is dry-etched under certain conditions. Asked. The conditions for dry etching are the same as in Example 1. The results are plotted and shown in FIG.

本発明は、窒化物半導体基板の製造に関する分野に有用である。   The present invention is useful in the field relating to the manufacture of nitride semiconductor substrates.

Claims (8)

一方の主表面である表側面と、他方の主表面である裏側面とを有し、前記表側面が窒化物半導体のエピタキシャル成長に用いられる窒化物半導体基板を製造する方法であって、
(1)バルク窒化物半導体単結晶をスライスして、2つの主表面がアズスライス面(as-sliced surface)である出発基板を準備する基板準備工程と、
(2)前記出発基板の2つの主表面のうち、窒化物半導体基板の裏側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する裏側面エッチング工程と、
を含む、窒化物半導体基板の製造方法。
A method for producing a nitride semiconductor substrate having a front side surface that is one main surface and a back side surface that is the other main surface, wherein the front side surface is used for epitaxial growth of a nitride semiconductor,
(1) A substrate preparation step of slicing a bulk nitride semiconductor single crystal to prepare a starting substrate whose two main surfaces are as-sliced surfaces;
(2) a back side etching step of removing at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the two main surfaces of the starting substrate to be the back side of the nitride semiconductor substrate by dry etching;
A method for manufacturing a nitride semiconductor substrate, comprising:
前記基板準備工程後、裏側面エッチング工程の前に、前記出発基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程をさらに含む、請求項1に記載の製造方法。 After the substrate preparation step and before the back side surface etching step, front side etching for removing at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the starting substrate to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate by dry etching The manufacturing method according to claim 1, further comprising a step. 裏側面エッチング工程により得られた基板(以下、第1の加工仕掛基板と呼ぶ)を機械研磨に供する機械研磨工程をさらに含み、
前記機械研磨は、表側面エッチング工程においてドライエッチングによってダメージ層の少なくとも一部が除去された、前記第1の加工仕掛基板の、前記窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に対して施される、請求項2に記載の製造方法。
It further includes a mechanical polishing step for subjecting the substrate obtained by the back side etching step (hereinafter referred to as a first work-in-process substrate) to mechanical polishing,
The mechanical polishing is performed on the main surface to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate of the first processed substrate, from which at least a part of the damaged layer has been removed by dry etching in the front side etching step. The manufacturing method according to claim 2.
裏側面エッチング工程に供された後に、裏側面エッチングされた基板の、窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に形成されたダメージ層の少なくとも一部をドライエッチングによって除去する表側面エッチング工程をさらに含む、請求項1に記載の製造方法。 The front side surface etching step of removing at least a part of the damaged layer formed on the main surface of the substrate subjected to the back side surface etching and to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate after being subjected to the back side surface etching step by dry etching The manufacturing method according to claim 1, further comprising: 前記表側面エッチング工程により得られた基板(以下、第2の加工仕掛基板と呼ぶ)を機械研磨に供する機械研磨工程をさらに含み、
前記機械研磨は、表側面エッチング工程においてドライエッチングによってダメージ層の少なくとも一部が除去された、前記第2の加工仕掛基板の、前記窒化物半導体基板の表側面とすべき主表面に対して施される、請求項4に記載の製造方法。
Further including a mechanical polishing step for subjecting the substrate obtained by the front side surface etching step (hereinafter referred to as a second work-in-process substrate) to mechanical polishing;
The mechanical polishing is performed on the main surface to be the front side surface of the nitride semiconductor substrate of the second processed substrate, in which at least a part of the damaged layer has been removed by dry etching in the front side etching step. The manufacturing method according to claim 4.
前記窒化物半導体基板が非極性基板または半極性基板である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the nitride semiconductor substrate is a nonpolar substrate or a semipolar substrate. 前記窒化物半導体基板の表側面と(10−10)面とがなす角度が0°以上20°以下である、請求項6に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 6, wherein an angle formed between a front side surface of the nitride semiconductor substrate and a (10-10) plane is not less than 0 ° and not more than 20 °. 前記窒化物半導体基板がGaN基板である、請求項1〜7に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the nitride semiconductor substrate is a GaN substrate.
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