[发明专利]GaN晶体衬底及其制造方法

说明书

本发明专利申请是基于2007年2月14日提交的发明名称为“GaN晶体衬底及其制造方法以及制造半导体器件的方法”的中国专利申请200710005341.8号的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件如发光元件、电子元件或半导体传感器中使用的GaN晶体衬底、该制造GaN晶体的方法以及制造半导体器件的方法，其中该GaN晶体衬底被选作衬底。

背景技术

GaN晶体衬底对于半导体器件如发光元件、电子元件或半导体传感器的衬底是非常有用的。这种GaN晶体衬底通过将由汽相处延如HVPE(氢化物汽相处延)或MOVPE(金属有机汽相处延)生长的GaN晶体切割为预定形状的衬底并磨削(grind)、研磨(lap)和/或刻蚀其主表面来形成。

为了通过在晶体生长表面上形成具有良好结晶性(意味着晶体中的原子排列有序；下面相同)的至少一个半导体层，该晶体生长表面是GaN晶体衬底的一个主表面，获得具有优异性能的半导体器件，提出了在晶体生长表面上形成具有减小的翘曲(warpage)和表面粗糙度的GaN晶体衬底(例如参见日本专利特开号2000-012900(专利文献1))。

即使当GaN晶体衬底的晶体生长表面具有减小的翘曲和表面粗糙度，但是，如果GaN晶体衬底的后表面(意味着另一主表面，亦即，与晶体生长表面相对的表面；下面相同)具有大的翘曲，当在衬底的晶体生长表面上形成半导体层时，这将导致衬底的背表面和基座(意味着在其上布置衬底的工作台；下面相同)之间形成的间隙部分增加。结果，从基座到衬底传递的热量被不匀地分布，以及在衬底的晶体生长表面上不能均匀地和稳定地形成半导体层。因而，有在衬底的晶体生长表面上不能形成具有良好结晶性的半导体层的问题，因此不能获得具有优异性能的半导体器件。此外，尽管GaN晶体衬底的后表面通常具有大于晶体生长表面的表面粗糙度，但是当该后表面具有极其大的表面粗糙度时，发生如上所述的相同问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种GaN晶体衬底，具有减小翘曲的后表面，以及允许在其晶体生长表面上形成具有良好结晶性的半导体层，提供一种制造该GaN晶体衬底的方法以及制造半导体器件的方法。

本发明是一种具有晶体生长表面和与该晶体生长表面相对的后表面的GaN晶体衬底，后表面具有满足-50μm≤W_(R)≤50μm的翘曲W_(R)。

在根据本发明的GaN晶体衬底中，后表面可以具有满足Ra_(R)≤10μm的表面粗糙度Ra_(R)。此外，后表面可以具有满足Ry_(R)≤75μm的表面粗糙度Ry_(R)。此外，晶体生长表面可以具有满足-50μm≤W_(C)≤50μm的翘曲W_(C)，满足Ra_(C)≤10nm的表面粗糙度R_(C)，以及满足Ry_(C)≤60nm的表面粗糙度Ry_(C)。

此外，本发明是上述制造GaN晶体衬底的方法，包括从生长的GaN晶体当中切割GaN晶体衬底，并处理该GaN晶体衬底的后表面的步骤，其中处理该GaN晶体衬底的后表面的步骤包括磨削该后表面、研磨该后表面以及刻蚀该后表面的至少一个步骤。

此外，本发明是一种制造半导体器件的方法，包括准备上述GaN晶体衬底作为衬底，以及在该GaN晶体衬底的晶体生长表面的侧面上生长至少一个III族氮化物晶体层的步骤。

根据本发明，可以提供一种GaN晶体衬底，具有减小翘曲的后表面和允许在其晶体生长表面上形成的半导体层具有良好的结晶性，提供一种制造该GaN晶体衬底的方法以及制造半导体器件的方法。

从本发明的以下详细描述，同时结合附图，将使本发明的上述及其他目的、特点、方面和优点变得更明显。

附图说明

图1A和1B示出了根据本发明的GaN晶体衬底后表面的翘曲的示意性剖面图。

图2是说明测量根据本发明的GaN晶体衬底后表面的翘曲的方法流程图。

图3是测量根据本发明的GaN晶体衬底后表面的翘曲的方法中使用的测量设备的示意性视图。

图4示出了测量根据本发明的GaN晶体衬底后表面的翘曲的方法中的多个测量点的示意性平面图。

图5示出了多个测量点的排列的示意性视图。