專利名稱：結(jié)晶性膜、器件、以及結(jié)晶性膜或器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是使用外延生長用襯底制造的結(jié)晶性膜、器件、以及結(jié)晶性膜或器件的制造方法。
背景技術(shù)：
以氮化鎵(GaN)為代表的氮化物半導(dǎo)體，由于帶隙寬且能夠發(fā)出藍(lán)色系的光，因此被廣泛使用于發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光器(LD)等中。例如，將含有GaN的藍(lán)色系LED和黃色發(fā)光體組合后的白色LED，作為便攜式電話等的液晶顯示器(LCD)的背光燈得到普及。另外，上述白色LED由于具有低功耗和長壽命等優(yōu)點(diǎn)，因此，作為替代熒光燈或白熾燈的環(huán)境性出色的光源而備受期待，正在積極地進(jìn)行研究和開發(fā)。上述氮化物半導(dǎo)體的結(jié)晶性膜，是在以藍(lán)寶石單晶襯底為代表的外延生長用襯底(以下，稱為“生長用襯底”)的面上通過外延生長而成膜形成。但是，由于上述生長用襯底和上述結(jié)晶性膜的晶格常數(shù)或熱膨脹系數(shù)不同，因此，使上述結(jié)晶性膜生長至能夠自支撐的厚度(例如300 以上)是非常困難的。因此，設(shè)計(jì)出了在生長用襯底面上通過氫化物氣相外延法(HVPE法)氣相生長上述結(jié)晶性膜的方法。與其他的作為晶體生長法的金屬有機(jī)物氣相外延法(M0VPE法)或分子束外延法(MBE法)相比，HVPE法的生長速度快，因此能夠形成厚的結(jié)晶性膜。但是，存在如下那樣的課題，即，即使能夠使上述結(jié)晶性膜生長至能夠自支撐的厚度，但在將生長用襯底從結(jié)晶性膜上分離的過程中，由生長用襯底與氮化物半導(dǎo)體的結(jié)晶性膜的熱膨脹系數(shù)差和晶格常數(shù)差而引起的內(nèi)部變形被釋放，從而如圖5所示那樣在結(jié)晶性膜100中也產(chǎn)生翹曲。如圖6所示，即使將翹曲狀態(tài)的結(jié)晶性膜100通過壓力接合(pressbonding)貼到磨床101上進(jìn)行研磨，若翹曲量過大則也必須增大壓力接合時(shí)的按壓力F，其結(jié)果是，存在利用大的按壓力F進(jìn)行按壓而導(dǎo)致結(jié)晶性膜損壞的危險(xiǎn)。因此，如圖7(a)所示，在翹曲狀態(tài)下直接將結(jié)晶性膜100貼到磨床101上并以該狀態(tài)對(duì)結(jié)晶性膜100的表面進(jìn)行研磨，進(jìn)而如圖7(b)所示那樣對(duì)作為結(jié)晶性膜100的另一面的凹面也進(jìn)行研磨。對(duì)兩面實(shí)施了研磨加工的結(jié)晶性膜100表示于圖7(c)中。圖7(c)所示的結(jié)晶性膜100在外觀上成形為兩面被研磨加工成平行的平行平板型，但是，該研磨加工是對(duì)本來呈翹曲狀態(tài)的結(jié)晶性膜100進(jìn)行研磨。如圖5所示，翹曲狀態(tài)的結(jié)晶性膜100內(nèi)部的晶軸102，隨著從結(jié)晶性膜100的中心部朝向端部而晶軸102的角度偏差逐漸變大。因此，由于是在保持該晶軸102的角度偏差的狀態(tài)下將結(jié)晶性膜100進(jìn)行雙面研磨，因此，如圖8所示，研磨后的結(jié)晶性膜100的晶軸102各自的角度也變得不均勻。在結(jié)晶性膜100為氮化物半導(dǎo)體的情況下，當(dāng)存在晶軸102角度的偏差時(shí)，在該氮化物半導(dǎo)體面上外延生長出的生長層的組成產(chǎn)生偏差。具體而言，在使用這樣的結(jié)晶性膜100來制造例如發(fā)光器件時(shí)，由于外延層的組成的偏差而導(dǎo)致在結(jié)晶性膜100面內(nèi)發(fā)光波長產(chǎn)生偏差。因此，存在所制造的發(fā)光器件的發(fā)光波長不同而具有偏差這樣的危險(xiǎn)。、
因此，在專利文獻(xiàn)I中公開了如下那樣的方法，即，在呈凹狀地產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜中，通過對(duì)翹曲成凹狀側(cè)的表面進(jìn)行磨削而形成加工變質(zhì)層，從而減少結(jié)晶性膜的翹曲?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-136167號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻(xiàn)I所記載的結(jié)晶性膜的制造方法中存在如下那樣的課題，即，雖然在形成有加工變質(zhì)層的狀態(tài)下結(jié)晶性膜的翹曲被減少，但是，當(dāng)在制造器件時(shí)從結(jié)晶性膜除去加工變質(zhì)層時(shí)，結(jié)晶性膜會(huì)再次翹曲，從而在晶軸角度中產(chǎn)生偏差。
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另外，即使欲在結(jié)晶性膜形成后進(jìn)行光刻或芯片分割等這樣的后工序，由于結(jié)晶性膜的偏差也使得該后工序的執(zhí)行變得困難。進(jìn)而，還存在如下那樣的課題，即，從器件制造的經(jīng)濟(jì)性觀點(diǎn)來看，優(yōu)選2英寸(直徑50mm)以上這樣的大型氮化物單晶襯底，但是，在使襯底大型化時(shí)，由于翹曲而導(dǎo)致襯底特性的面內(nèi)不均勻變得顯著，從而大面積化變得毫無意義。進(jìn)而，由于晶軸角度的偏差使發(fā)光器件的活性層的InGaN組成變得不均勻，因此，在形成發(fā)光器件時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)光波長產(chǎn)生偏差。另外，在專利文獻(xiàn)I所記載的結(jié)晶性膜的制造方法中，由于是通過機(jī)械磨削進(jìn)行加工變質(zhì)層的形成，因此，為了消除結(jié)晶性膜的翹曲，每次機(jī)械磨削都必須確認(rèn)翹曲量的減少程度，而在每次確認(rèn)時(shí)都必須停止磨削工序，因而耗費(fèi)工夫。本發(fā)明是基于上述各課題而作成的，其目的在于，提供一種在從生長用襯底分離后消除了晶軸角度的偏差的結(jié)晶性膜、通過設(shè)有該結(jié)晶性膜而改善了特性的器件、以及結(jié)晶性膜和器件的制造方法。上述課題通過以下的本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。即，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的特征在于厚度為300 以上IOmm以下，并在內(nèi)部形成有改性區(qū)域圖形。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的一實(shí)施方式，優(yōu)選上述改性區(qū)域圖形通過脈沖激光而形成。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選對(duì)于上述結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將上述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面假設(shè)為0%、另一側(cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，上述改性區(qū)域圖形設(shè)置在上述結(jié)晶性膜的厚度方向的3%以上95%以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述改性區(qū)域圖形設(shè)置在上述結(jié)晶性膜的厚度方向的3%以上且小于50%的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述改性區(qū)域圖形設(shè)置成與上述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面平行。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述改性區(qū)域圖形相對(duì)于上述結(jié)晶性膜的平面方向呈帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、同心圓狀、螺旋狀、相對(duì)于通過上述結(jié)晶性膜的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱的形狀中的任意一種形狀。
進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述改性區(qū)域圖形相對(duì)于上述結(jié)晶性膜的平面方向呈帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、同心圓狀中的任意一種形狀，并且，構(gòu)成上述改性區(qū)域圖形的線之間的間距在50 m以上2000 y m以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述間距在lOOym以上lOOOym以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選直徑為50mm以上300mm以下。進(jìn)而，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的其他實(shí)施方式，優(yōu)選為氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶。另外，本發(fā)明的器件的特征在于設(shè)有本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜。另外，本發(fā)明的結(jié)晶性膜的制造方法的特征在于，在單晶襯底的面上通過外延生長形成厚度為300 y m以上IOmm以下的結(jié)晶性膜，接著，將結(jié)晶性膜從單晶襯底分離，然后，對(duì)于從單晶襯底分離后產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將翹曲成凹狀側(cè)的 面假設(shè)為0%、翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面假設(shè)為100%寸，將脈沖激光匯聚在厚度方向的3%以上且小于50%的范圍內(nèi)的結(jié)晶性膜內(nèi)部并進(jìn)行掃描，從而利用基于脈沖激光的多光子吸收來形成改性區(qū)域圖形。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的一實(shí)施方式，優(yōu)選將上述改性區(qū)域圖形設(shè)置成與上述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面平行。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的其他實(shí)施方式，優(yōu)選將上述改性區(qū)域圖形相對(duì)于上述結(jié)晶性膜的平面方向形成為帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、同心圓狀、螺旋狀、相對(duì)于通過上述結(jié)晶性膜的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱的形狀中的任意一種形狀。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的其他實(shí)施方式，優(yōu)選將上述改性區(qū)域圖形相對(duì)于上述結(jié)晶性膜的平面方向形成為帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、同心圓狀中的任意一種形狀，并將構(gòu)成上述改性區(qū)域圖形的線之間的間距設(shè)定在50 以上2000 u m以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的其他實(shí)施方式，優(yōu)選將上述間距設(shè)定在100 i! m以上1000 u m以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述結(jié)晶性膜的直徑為50mm以上300mm以下。進(jìn)而，本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜的制造方法的其他實(shí)施方式，優(yōu)選上述結(jié)晶性膜為氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶。另外，本發(fā)明的器件的制造方法的特征在于，在單晶襯底的面上通過外延生長形成厚度為300 以上IOmm以下的結(jié)晶性膜，接著，將結(jié)晶性膜從單晶襯底分離，然后，對(duì)于從單晶襯底分離后產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將翹曲成凹狀側(cè)的面假設(shè)為0%、翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，將脈沖激光匯聚在厚度方向的3%以上且小于50%的范圍內(nèi)的結(jié)晶性膜內(nèi)部并進(jìn)行掃描，從而利用基于脈沖激光的多光子吸收來形成改性區(qū)域圖形，由此制造結(jié)晶性膜，進(jìn)而，至少經(jīng)過元件部分形成工序來制造包括元件部分和具有與上述元件部分略對(duì)應(yīng)尺寸的結(jié)晶性膜的器件，其中，上述元件部分形成工序是對(duì)結(jié)晶性膜至少實(shí)施圖案形成處理，由此制造作為從發(fā)光元件、光發(fā)電元件、半導(dǎo)體元件中選擇的任意一種元件發(fā)揮作用的元件部分。
(發(fā)明效果)根據(jù)以上所說明的本發(fā)明，能夠得到如下那樣的結(jié)晶性膜，S卩，具有能夠自支撐的厚度，能夠控制雙面研磨后的結(jié)晶性膜的翹曲形狀并且精密地減少或消除了翹曲量的結(jié)晶性膜。因此，通過謀求結(jié)晶性膜的平坦化，能夠使后工序容易化，能夠減少或消除結(jié)晶性膜內(nèi)部的晶軸角度的偏差。進(jìn)而，通過使用脈沖激光，能夠使能量集中在短的時(shí)間寬度中從而得到高的峰值輸出功率，因此，更適于改性區(qū)域圖形的形成，并且，利用脈沖激光的照射條件和照射位置能夠從根本上控制翹曲量，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠縮短翹曲量的減少或消除工序。進(jìn)而，對(duì)于結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將結(jié)晶性膜的一側(cè)的面假設(shè)為基準(zhǔn)的0%、另一側(cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，將改性區(qū)域圖形形成在結(jié)晶性膜的厚度方向的3%以上95%以下，進(jìn)而形成在3%以上且小于50%的位置上，由此能夠以不對(duì)結(jié)晶性膜的表 面帶來影響的方式形成改性區(qū)域圖形，并且能夠減少或消除雙面研磨后的結(jié)晶性膜中產(chǎn)生的翹曲量。另外，當(dāng)在結(jié)晶性膜的厚度方向上將改性區(qū)域圖形形成在至少3%以上且小于50%的位置上時(shí)，即使在后工序中對(duì)結(jié)晶性膜的兩面實(shí)施研磨加工，也能夠使改性區(qū)域圖形留在結(jié)晶性膜內(nèi)部。因此，能夠防止雙面研磨后的結(jié)晶性膜再次發(fā)生翹曲，從而能夠防止晶軸角度偏差的產(chǎn)生或增加。進(jìn)而，通過將改性區(qū)域圖形設(shè)置成與結(jié)晶性膜的一側(cè)的面平行，能夠謀求使翹曲量的減少或消除容易化和防止結(jié)晶性膜形狀發(fā)生變形。進(jìn)而，通過將改性區(qū)域圖形形成為網(wǎng)格狀、配置有多角形的形狀、同心圓狀、螺旋狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、或者是相對(duì)于通過結(jié)晶性膜的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱，能夠均勻地減少雙面研磨后的結(jié)晶性膜的翹曲量、或者均勻地消除翹曲量。另外，當(dāng)將改性區(qū)域圖形形成為帶狀時(shí)，也有可能對(duì)雙面研磨后的結(jié)晶性膜的翹曲量的減少或消除帶來偏差，能夠使脈沖激光的照射工序更加容易化。進(jìn)而，通過將改性區(qū)域圖形的間距間隔設(shè)定為50 y m以上2000 U m以下，進(jìn)而設(shè)定為100 i! m以上1000 u m以下，能夠同時(shí)確保雙面研磨后的結(jié)晶性膜的翹曲量變化和批量生產(chǎn)率。進(jìn)而，即使生長用襯底使用直徑為50mm以上300mm以下這樣的大口徑襯底來制造相同尺寸的大口徑結(jié)晶性膜，由于通過減少或消除翹曲量而雙面研磨后的結(jié)晶性膜的晶軸角度的偏差被減少或消除，因此，也能夠防止面內(nèi)不均勻化。進(jìn)而，通過使用本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜來構(gòu)成各種器件，由于使用的是晶軸角度的偏差被減少或消除后的結(jié)晶性膜，因此，能夠提供品質(zhì)和器件特性得到提高的各種器件。進(jìn)而，通過結(jié)晶性膜使用氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶，能夠提高由氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶構(gòu)成的各種器件的品質(zhì)和特性。


圖I是表示本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶性膜的外延生長工序的模式圖。圖2是表示在外延生長之后從生長用襯底分離后的結(jié)晶性膜的模式圖。圖3是表示對(duì)本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶性膜內(nèi)部形成改性區(qū)域圖形的工序的模式圖。圖4是表示本實(shí)施方式涉及的改性區(qū)域圖形的圖形形狀、間距的模式圖。圖5是表示從生長用襯底分離后的結(jié)晶性膜和晶軸狀態(tài)的模式圖。圖6是表示將圖5所示的結(jié)晶性膜貼到磨床上的工序的模式圖。圖7是表示現(xiàn)有的結(jié)晶性膜的研磨工序的模式圖。圖8是表示對(duì)兩面實(shí)施了研磨加工的現(xiàn)有結(jié)晶性膜和晶軸狀態(tài)的模式圖。(符號(hào)說明)I外延生長用襯底 2低溫緩沖層3結(jié)晶性膜4改性區(qū)域圖形5脈沖激光6 間距
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)DI 圖4對(duì)本發(fā)明涉及的結(jié)晶性膜和器件以及它們的制造方法進(jìn)行說明。圖I是表示本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶性膜的外延生長工序的模式圖。本發(fā)明的結(jié)晶性膜的特征在于，在外延生長用襯底(以下，記載為“生長用襯底”)上通過外延生長形成為厚度300 V- m以上IOmm以下后從生長用襯底分離,進(jìn)而在內(nèi)部形成有改性區(qū)域圖形。在圖I (a)所示的生長用襯底I的晶體生長面的表面上，如圖I (b)所示那樣外延生長低溫緩沖層2。進(jìn)而，如圖1(c)所示那樣通過外延生長成膜形成結(jié)晶性膜3。作為結(jié)晶性膜3的一例可以舉出氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶的膜，作為更加詳細(xì)的例子，可以舉出以GaN(氮化鎵)為代表的III族氮化物系化合物半導(dǎo)體。作為生長用襯底I的材料，藍(lán)寶石(Al2O3)、Si、GaAs(砷化鎵)、水晶、Ga2O3中的任意一種單晶都適合作為能夠形成上述氮化物半導(dǎo)體膜的材料。其中，在結(jié)晶性膜3為GaN時(shí)，藍(lán)寶石由于其晶格常數(shù)隨著GaN的膜厚度增加而逐漸變化趨于緩和，因而最優(yōu)選藍(lán)寶
O在外延生長結(jié)晶性膜3之前，預(yù)先對(duì)生長用襯底I的晶體生長面實(shí)施研磨，該研磨按下述方式進(jìn)行即可，即，使上述晶體生長面的平滑程度達(dá)到能夠進(jìn)行外延生長的程度。作為能夠進(jìn)行外延生長的程度的基準(zhǔn)，優(yōu)選形成為表面粗糙度Ra = 0. Inm以下。進(jìn)而，作為成膜形成結(jié)晶性膜3的藍(lán)寶石生長用襯底I的晶體生長面優(yōu)選為C面，但是并不限定為C面，也可以使用R面、M面、A面等C面以外的面。進(jìn)而，對(duì)晶體生長面被實(shí)施了研磨的生長用襯底I進(jìn)行熱清洗，接著，在外延生長了低溫緩沖層2之后，經(jīng)由該低溫緩沖層2外延生長結(jié)晶性膜3。作為結(jié)晶性膜3的外延生長法，優(yōu)選HVPE法(氫化物氣相外延法)。其理由是無需進(jìn)行復(fù)雜的工序便能夠成膜，在結(jié)晶性膜3為GaN時(shí)，與MOCVD法(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法)或MBE法(分子束外延法)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的生長速度從而能夠生長出較厚的GaN，并且，在GaN的缺陷密度的減少和批量生產(chǎn)率上出色。通過HVPE法生長形成能夠自支撐(free-standing)的厚度為300 ii m以上IOmm以下的結(jié)晶性膜3 (參照?qǐng)DI (c))。接著，如圖2所示，將結(jié)晶性膜3從生長用襯底I剝離而使結(jié)晶性膜3分離。即使能夠使結(jié)晶性膜3生長、成膜至能夠自支撐的厚度，但在將結(jié)晶性膜3從生長用襯底I分離、除去的過程中，由生長用襯底I與氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶的結(jié)晶性膜3的熱膨脹系數(shù)差和晶格常數(shù)差而引起的內(nèi)部變形也被釋放。其結(jié)果是，如圖2所示那樣在結(jié)晶性膜3中產(chǎn)生翹曲。因此，接著將結(jié)晶性膜3載置到試樣臺(tái)上，并如圖3所示那樣透過結(jié)晶性膜3的凸?fàn)蠲鎮(zhèn)?仿效成凸?fàn)畹拿鎮(zhèn)?將脈沖激光5匯聚在結(jié)晶性膜3的內(nèi)部，并連續(xù)地高速掃描未圖示的上述試樣臺(tái)。通過該聚光、掃描的工序，在結(jié)晶性膜3內(nèi)部形成將點(diǎn)狀改性區(qū)域連續(xù)連接起來的線狀改性區(qū)域圖形4。需要說明的是，脈沖激光的入射也可以透過與凸?fàn)蠲鎮(zhèn)葹橄喾磦?cè)的凹狀面?zhèn)?仿效成凹狀的面?zhèn)?而進(jìn)行。改性區(qū)域圖形4的形成方法并沒有特別限定，在本實(shí)施方式中使用照射脈沖激光 5的方法。該情況下，通過被照射了脈沖激光的區(qū)域中所存在的原子的多光子吸收而使該區(qū)域被局部地加熱，從而使該區(qū)域相對(duì)于周圍區(qū)域發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)或結(jié)晶性變化等某一改性，由此形成上述改性區(qū)域。從局部來看，點(diǎn)狀改性區(qū)域僅形成于被瞬間照射了脈沖激光的部分上，其大小取決于脈沖激光5的光斑尺寸、照射能量以及脈沖寬度。另外，形成為線狀的點(diǎn)狀改性區(qū)域圖形4的距離，根據(jù)脈沖激光的重復(fù)頻率和試樣臺(tái)的掃描速度而形成。脈沖激光5的波長適合為比結(jié)晶性膜3的吸收端波長長的、透明波段中的波長。脈沖寬度、照射能量根據(jù)結(jié)晶性膜3的材料的物理特性適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。只要能夠形成上述改性區(qū)域，激光的照射便可以以任何的照射條件實(shí)施，但是，一般地，從能夠?qū)⒛芰考性诙痰臅r(shí)間寬度中因而能夠得到高的峰值輸出功率這一點(diǎn)來看，優(yōu)選使用間斷地發(fā)出激光束的脈沖激光5。在結(jié)晶性膜4為GaN時(shí)，脈沖激光5的波長為200nm以上5000nm以下，脈沖寬度為納秒 飛秒，優(yōu)選為IOns 19ns或200fs 800fs，重復(fù)頻率優(yōu)選為50kHz 500kHz。激光功率優(yōu)選為0. 05 0. 8W，照射能量優(yōu)選為3 20 ii J，激光的光斑尺寸優(yōu)選為0. 5
4Um0在考慮到批量生產(chǎn)率時(shí)，試樣臺(tái)的掃描速度優(yōu)選為100 1000mm/s。進(jìn)而，如圖4所示，通過將改性區(qū)域圖形4的圖形形狀、各線間的間距6、形成位置最佳化，能夠控制結(jié)晶性膜3整體的內(nèi)部應(yīng)力，從而能夠精密地控制結(jié)晶性膜3的翹曲形狀和/或翹曲量。需要說明的是，本發(fā)明中的翹曲量是指在結(jié)晶性膜3的厚度方向上結(jié)晶性膜3的周邊部與中心部之間的距離。作為改性區(qū)域圖形4的圖形形狀，例如如圖4所示，其平面形狀相對(duì)于結(jié)晶性膜3的平面方向可以形成為如下那樣的形狀，即，相對(duì)于結(jié)晶性膜3的定向平面(orientationflat)垂直或平行地形成有多條線的帶狀(圖4(a)、(b))、將該兩者組合后的網(wǎng)格狀(圖4(c))等。除此之外，還可以形成為配置有多個(gè)多角形的形狀(在圖4(d)的例子中為六角形)、同心圓狀(圖4(e))、螺旋狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀等。需要說明的是，上述多角形是指除四角形以外的其他形狀。由于圖形形狀主要影響結(jié)晶性膜3的翹曲形狀的對(duì)稱性，因此，當(dāng)欲在結(jié)晶性膜3的面內(nèi)均勻地減少翹曲量或均勻地消除翹曲量時(shí)，圖形形狀的平面形狀優(yōu)選為網(wǎng)格狀、配置有多角形的形狀、同心圓狀、螺旋狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、或者相對(duì)于通過結(jié)晶性膜3的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱這樣的形狀，其中，上述結(jié)晶性膜3是在形成改性區(qū)域圖形4之后實(shí)施了雙面研磨加工后的結(jié)晶性膜。相反地，當(dāng)平面形狀為帶狀時(shí)，也有可能對(duì)在形成改性區(qū)域圖形4之后實(shí)施了雙面研磨加工后的結(jié)晶性膜3的翹曲量的減少或消除帶來偏差。進(jìn)而，脈沖激光掃描僅在縱向或橫向的一個(gè)方向上進(jìn)行即可，從而使脈沖激光5的照射工序變得更加容易。進(jìn)而，也可以將結(jié)晶性膜3中設(shè)置的改性區(qū)域圖形4的平面形狀形成為網(wǎng)格狀，并且使用網(wǎng)格狀的改性區(qū)域圖形4作為最后形成器件時(shí)的器件芯片的分割線。該情況下，優(yōu)選形成于下述那樣的厚度位置上，即網(wǎng)格狀的改性區(qū)域圖形4留在結(jié)晶性膜3的雙面研磨加工后剩余的厚度部分中這樣的厚度位置上。帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀以及同心圓狀中的任意 一種圖形中的各線間的間距6，主要影響形成改性區(qū)域圖形4后的結(jié)晶性膜3的翹曲量的變化量，間距6越小則翹曲量的變化量越大。另一方面，由于將間距6設(shè)定的越窄越耗費(fèi)加工時(shí)間，因此，在考慮到批量生產(chǎn)率時(shí)，間距6優(yōu)選在50 ii m以上2000 y m以下的范圍內(nèi)，進(jìn)而優(yōu)選為100 u m以上IOOOiim以下。結(jié)晶性膜3的厚度方向上的改性區(qū)域圖形4的形成位置主要影響形成改性區(qū)域圖形4后的結(jié)晶性膜3的翹曲量的變化量，形成位置越靠近表面則翹曲量的變化量越大。對(duì)于結(jié)晶性膜3的厚度方向的相對(duì)位置，在將結(jié)晶性膜3的一側(cè)的面(翹曲成凹狀側(cè)的面。圖3的上側(cè)的面)假設(shè)為基準(zhǔn)的0%、另一側(cè)的面(翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面。圖3的下側(cè)的面)假設(shè)為100%時(shí)，改性區(qū)域圖形4優(yōu)選形成在結(jié)晶性膜3的厚度方向的3%以上95%以下，進(jìn)而優(yōu)選形成在3%以上且小于50%。通過將改性區(qū)域圖形4形成在這樣的厚度方向上的位置上，能夠使改性區(qū)域圖形4的形成不會(huì)對(duì)結(jié)晶性膜3的表面帶來影響。另外，也可以將多個(gè)改性區(qū)域圖形形成在結(jié)晶性膜3的厚度方向的不同位置上。通過將改性區(qū)域圖形4形成在厚度方向上的上述形成位置上，結(jié)晶性膜3中產(chǎn)生的翹曲量被減少或消除。該情況下，基本上優(yōu)選通過消除翹曲量而盡可能地使結(jié)晶性膜3接近于平坦?fàn)顟B(tài)，但是，也可以保持翹曲的方向不變而僅減少翹曲量。進(jìn)而，當(dāng)改性區(qū)域圖形4在結(jié)晶性膜3的厚度方向上被設(shè)置在偏心位置上、或者呈不規(guī)則地配置、或者呈不對(duì)稱地配置時(shí)，存在減少或消除翹曲量變得困難、或者結(jié)晶性膜3的形狀變形的危險(xiǎn)。為了避免這樣的問題，優(yōu)選在結(jié)晶性膜3的厚度方向上將改性區(qū)域圖形4設(shè)置成與結(jié)晶性膜3的至少一側(cè)的面平行。以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠得到如下那樣的結(jié)晶性膜3，即，如上述那樣在結(jié)晶性膜3內(nèi)部形成改性區(qū)域圖形4而控制了翹曲形狀并且精密地減少或消除了翹曲量的結(jié)晶性膜3。由此，通過謀求結(jié)晶性膜3的平坦化，能夠使后工序容易化，能夠減少或消除在形成改性區(qū)域圖形4之后實(shí)施了雙面研磨后的結(jié)晶性膜3內(nèi)部的晶軸角度的偏差。進(jìn)而，當(dāng)使用脈沖激光5時(shí)，由于能夠在對(duì)結(jié)晶性膜3照射脈沖激光5的同時(shí)確認(rèn)翹曲量的減少程度，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠縮短翹曲量的減少或消除工序。進(jìn)而，當(dāng)在結(jié)晶性膜3的厚度方向上將改性區(qū)域圖形4形成在至少3%以上且小于50%的位置上時(shí)，即使在后工序中對(duì)結(jié)晶性膜3的兩面實(shí)施研磨加工，也能夠使改性區(qū)域圖形4留在結(jié)晶性膜3內(nèi)部。因此，能夠防止結(jié)晶性膜3再次發(fā)生翹曲，從而能夠防止晶軸角度偏差的產(chǎn)生或增加。進(jìn)而，即使生長用襯底I使用直徑為50mm以上300mm以下這樣的大口徑襯底來制造相同尺寸的大口徑結(jié)晶性膜3，由于通過減少或消除在形成改性區(qū)域圖形4之后實(shí)施了雙面研磨后的結(jié)晶性膜3中的翹曲量，使得晶軸角度的偏差被減少或消除，因此也能夠防止面內(nèi)不均勻化。進(jìn)而，在使用上述那樣的結(jié)晶性膜3來制造例如使用GaN系化合物半導(dǎo)體的發(fā)光元件(例如LED)器件時(shí)，在依次層壓結(jié)晶性膜3、n-GaN系層、In-GaN系活性層、p-GaN系層并對(duì)表面適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行蝕刻之后，在表面上形成n型電極和p型電極。然后，按每一單片(one-chip)的發(fā)光元件進(jìn)行切斷。除此之外，還考慮到如下那樣的器件，S卩，面發(fā)光激光器等中使用的發(fā)光器件、光傳感器或太陽能電池等中使用的受光器件、電子電路等中使用的半導(dǎo)體器件等各種利用氮化物半導(dǎo)體的器件。
通過對(duì)經(jīng)過以上所說明的制造方法和雙面研磨而制造的本實(shí)施方式的結(jié)晶性膜3進(jìn)一步實(shí)施各種后工序，能夠制造各種器件。該情況下，在后工序中，能夠至少經(jīng)過元件部分形成工序來制造包括元件部分和具有與該元件部分略對(duì)應(yīng)的尺寸的結(jié)晶性膜的器件，其中，上述元件部分形成工序是對(duì)結(jié)晶性膜3至少實(shí)施圖案形成處理，由此制造作為從發(fā)光元件、光發(fā)電元件、半導(dǎo)體元件中選擇的任意一種元件而發(fā)揮作用的元件部分的工序。另夕卜，在制造器件時(shí)，作為后工序，除了元件部分形成工序之外，還可以依次實(shí)施研磨工序、分割預(yù)定線形成工序以及分割工序。該情況下，使用本實(shí)施方式的結(jié)晶性膜3的器件制造方法具體為通過至少依次實(shí)施以下的(I) (4)所示的工序，能夠制造包括元件部分和具有與該元件部分略對(duì)應(yīng)的尺寸的結(jié)晶性膜的器件。(I)對(duì)本實(shí)施方式的結(jié)晶性膜3進(jìn)行圖案形成而形成各個(gè)元件部分的元件部分形成工序；(2)按照改性區(qū)域圖形4未被完全除去的方式，對(duì)一面上形成有元件部分的帶元件部分的結(jié)晶性膜3的未形成有元件部分的面進(jìn)行研磨的研磨工序；(3)從在研磨工序中被研磨的面?zhèn)妊馗髟糠值姆纸缇€照射激光，由此形成分割預(yù)定線的分割預(yù)定線形成工序；(4)沿著分割預(yù)定線形成工序中形成的分割預(yù)定線施加外力，由此將帶元件部分的結(jié)晶性膜3以元件部分為單位進(jìn)行分割的分割工序。通過以上那樣，能夠得到設(shè)有本發(fā)明的結(jié)晶性膜3的至少一部分的各種器件，因此，使用晶軸角度的偏差被減少或消除的結(jié)晶性膜3，能夠得到LED等發(fā)光器件或電子器件、受光元件中的任意一種器件。通過使用晶軸角度的偏差被減少或消除的結(jié)晶性膜3，能夠提供品質(zhì)和器件特性得到提高的各種器件。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶性膜，其特征在于，厚度為300iim以上IOmm以下，并在內(nèi)部形成有改性區(qū)域圖形。
2.如權(quán)利要求I所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述改性區(qū)域圖形通過脈沖激光而形成。
3.如權(quán)利要求I或2所述的結(jié)晶性膜，其特征在干， 對(duì)于所述結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將所述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面假設(shè)為0%、另ー側(cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，所述改性區(qū)域圖形設(shè)置在所述結(jié)晶性膜的厚度方向的3%以上95%以下的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述改性區(qū)域圖形設(shè)置在所述結(jié)晶性膜的厚度方向的3%以上且小于50%的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述改性區(qū)域圖形被設(shè)置成與所述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面平行。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜，其特征在干， 所述改性區(qū)域圖形相對(duì)于所述結(jié)晶性膜的平面方向呈帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、同心圓狀、螺旋狀、相對(duì)于通過所述結(jié)晶性膜的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱的形狀中的任意一種形狀。
7.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜，其特征在干， 所述改性區(qū)域圖形相對(duì)于所述結(jié)晶性膜的平面方向呈帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、同心圓狀中的任意ー種形狀， 構(gòu)成所述改性區(qū)域圖形的線之間的間距在50 iim以上2000ii m以下的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述間距在100m以上1000 y m以下的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述結(jié)晶性膜的直徑為50mm以上300mm以下。
10.如權(quán)利要求I 9中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜，其特征在于，所述結(jié)晶性膜為氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶。
11.ー種器件，其特征在于設(shè)有權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜的至少一部分。
12.—種結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在干， 在單晶襯底的面上通過外延生長形成厚度為300iim以上IOmm以下的結(jié)晶性膜， 接著，將結(jié)晶性膜從單晶襯底分離， 然后，對(duì)于從單晶襯底分離后產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將翹曲成凹狀側(cè)的面假設(shè)為0%、翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，將脈沖激光匯聚在厚度方向的3%以上且小于50%范圍內(nèi)的結(jié)晶性膜內(nèi)部并進(jìn)行掃描，從而利用基于脈沖激光的多光子吸收來形成改性區(qū)域圖形。
13.如權(quán)利要求12所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在于，將所述改性區(qū)域圖形設(shè)置成與所述結(jié)晶性膜的一側(cè)的面平行。
14.如權(quán)利要求12或13所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在干，將所述改性區(qū)域圖形相對(duì)于所述結(jié)晶性膜的平面方向形成為帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、有規(guī)律地配置有多個(gè)相同形狀和相同尺寸的圓或橢圓的形狀、同心圓狀、螺旋狀、相對(duì)于通過所述結(jié)晶性膜的中心點(diǎn)的直線略呈線對(duì)稱或略呈點(diǎn)對(duì)稱的形狀中的任意ー種形狀。
15.如權(quán)利要求12或13所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在干， 將所述改性區(qū)域圖形相對(duì)于所述結(jié)晶性膜的平面方向形成為帶狀、網(wǎng)格狀、配置有多個(gè)多角形的形狀、同心圓狀中的任意ー種形狀， 將構(gòu)成所述改性區(qū)域圖形的線之間的間距設(shè)定在50 iim以上2000ii m以下的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在于，將所述間距設(shè)定在100 u m以上1000 u m以下的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求12 16中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在于，所述結(jié)晶性膜的直徑為50mm以上300mm以下。
18.如權(quán)利要求12 17中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶性膜的制造方法，其特征在于，所述結(jié)晶性膜為氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶。
19.一種器件的制造方法，其特征在干， 在單晶襯底的面上通過外延生長形成厚度為300iim以上IOmm以下的結(jié)晶性膜； 接著，將結(jié)晶性膜從單晶襯底分離； 然后，對(duì)于從單晶襯底分離后產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將翹曲成凹狀側(cè)的面假設(shè)為0%、翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面假設(shè)為100%時(shí)，將脈沖激光匯聚在厚度方向的3%以上且小于50%的范圍內(nèi)的結(jié)晶性膜內(nèi)部并進(jìn)行掃描，從而利用基于脈沖激光的多光子吸收來形成改性區(qū)域圖形，由此制造結(jié)晶性膜； 進(jìn)而，至少經(jīng)過元件部分形成エ序來制造包括元件部分和具有與所述元件部分略對(duì)應(yīng)尺寸的結(jié)晶性膜的器件，其中，所述元件部分形成エ序是對(duì)結(jié)晶性膜至少實(shí)施圖案形成處理，由此制造作為從發(fā)光元件、光發(fā)電元件、半導(dǎo)體元件中選擇的任意ー種元件發(fā)揮作用的元件部分的エ序。
全文摘要
本發(fā)明提供在從外延生長用襯底分離后消除了晶軸角度的偏差的結(jié)晶性膜、通過設(shè)有該結(jié)晶性膜而改善了特性的各種器件、以及結(jié)晶性膜和器件的制造方法；在作為外延生長用襯底的單晶襯底的面上通過外延生長形成厚度為300μm以上10mm以下的結(jié)晶性膜，接著，將結(jié)晶性膜從單晶襯底分離，對(duì)于分離后產(chǎn)生翹曲的結(jié)晶性膜的厚度方向的相對(duì)位置，在將翹曲成凹狀側(cè)的面假設(shè)為0％、翹曲成凸?fàn)顐?cè)的面假設(shè)為100％時(shí)，將脈沖激光匯聚在厚度方向的3％以上且小于50％的范圍內(nèi)的結(jié)晶性膜內(nèi)部并進(jìn)行掃描，從而利用基于脈沖激光的多光子吸收來形成改性區(qū)域圖形，由此減少或消除結(jié)晶性膜的翹曲量，從而減少或消除晶軸角度的偏差。
文檔編號(hào)H01L21/205GK102763192SQ20118000880
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者會(huì)田英雄, 古田健次, 星野仁志, 本莊慶司, 浜元友三郎, 青田奈津子 申請(qǐng)人:并木精密寶石株式會(huì)社, 株式會(huì)社迪思科