本發(fā)明涉及氮化鎵基板的生成方法，從氮化鎵(gan)錠生成具有規(guī)定的厚度的氮化鎵基板。

背景技術(shù)：

由于氮化鎵(gan)的禁帶寬度(bandgap)比硅大3倍，絕緣破壞電壓也高，所以作為功率控制用的半導(dǎo)體元件(功率器件)來進行利用。例如，在功率器件晶片中，在氮化鎵基板的上表面上在由格子狀排列的多條分割預(yù)定線劃分的多個區(qū)域內(nèi)形成有功率器件，沿著分割預(yù)定線將該功率器件晶片分割成各個功率器件，并應(yīng)用于個人計算機、汽車等控制裝置中。

關(guān)于上述的構(gòu)成功率器件晶片的氮化鎵基板，利用線切割機對氮化鎵(gan)錠進行切片并對切片得到的氮化鎵基板的正背面進行研磨而精加工成鏡面(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2000-94221號公報

然而，由于在氮化鎵(gan)錠的制造中需要與之相當?shù)脑O(shè)備和時間，所以不但例如直徑為100mm且厚度為3mm的氮化鎵(gan)錠要花費數(shù)百萬日元的高價，而且當利用線切割機進行切片時氮化鎵(gan)錠的60～70％作為切削屑而被舍棄，存在不經(jīng)濟并且生產(chǎn)性差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述事實而完成的，其主要的技術(shù)課題在于提供氮化鎵基板的生成方法，能夠不浪費地從氮化鎵(gan)錠生成大量的氮化鎵基板。

為了解決上述主要的技術(shù)課題，根據(jù)本發(fā)明，提供氮化鎵基板的生成方法，將氮化鎵(gan)錠生成多個氮化鎵基板，該氮化鎵(gan)錠具有第1面和處于該第1面的相反側(cè)的第2面，其特征在于，該氮化鎵基板的生成方法具有如下的工序：

界面形成工序，從該第1面將對于氮化鎵(gan)具有透過性的波長的激光光線的聚光點定位在氮化鎵(gan)錠的內(nèi)部而進行照射，形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面；

保持部件粘接工序，將第1保持部件粘接在氮化鎵(gan)錠的該第1面上，并且將第2保持部件粘接在該第2面上；以及

氮化鎵基板生成工序，將氮化鎵(gan)錠加熱到使鎵(ga)發(fā)生熔融的溫度，并且使該第1保持部件與該第2保持部件向互相遠離的方向移動，由此從該界面將氮化鎵(gan)錠分離而生成氮化鎵基板。

在實施上述界面形成工序之前，將上述保持部件粘接工序中的第2保持部件粘接在第2面上。

在該保持部件粘接工序中，針對該氮化鎵(gan)錠，使用蠟將該第1保持部件粘接在該第1面上并且將該第2保持部件粘接在該第2面上，其中，所述蠟在比鎵(ga)發(fā)生熔融的溫度高的溫度下發(fā)生熔融。

該氮化鎵基板的生成方法實施如下的磨削工序：對析出于上述界面并形成在通過氮化鎵基板形成工序而分離的氮化鎵基板的分離面上的鎵(ga)面進行磨削而去除。

本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法包含如下的工序：界面形成工序，從第1面將對于氮化鎵(gan)具有透過性的波長的激光光線的聚光點定位在氮化鎵(gan)錠的內(nèi)部并進行照射，形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面；保持部件粘接工序，將第1保持部件粘接在氮化鎵(gan)錠的第1面上，并且將第2保持部件粘接在第2面上；氮化鎵基板生成工序，將氮化鎵(gan)錠加熱到使鎵(ga)發(fā)生熔融的溫度，并且使第1保持部件和第2保持部件向互相遠離的方向移動，由此，從界面將氮化鎵(gan)錠分離而生成氮化鎵基板，因此，在氮化鎵(gan)錠的內(nèi)部形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面，由此，能夠生成氮化鎵基板，因此，完全避免了如以往那樣因利用線切割機進行切片而舍棄的切削屑。因此，能夠不浪費地將氮化鎵(gan)錠生成為氮化鎵基板，與以往的利用線切割機進行切片的加工方法相比，生產(chǎn)性提高了2.5倍。

附圖說明

圖1是通過本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法進行加工的氮化鎵(gan)錠的立體圖。

圖2是用于實施本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的界面形成工序的激光加工裝置的主要部分立體圖。

圖3的(a)～(e)是本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的界面形成工序的說明圖。

圖4是實施了本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的界面形成工序的其他的實施方式的氮化鎵(gan)錠的俯視圖。

圖5的(a)、(b)是本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的保持部件粘接工序的說明圖。

圖6的(a)～(d)是本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的保持部件分離工序的說明圖。

圖7的(a)～(c)是示出本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的磨削工序的第1實施方式的說明圖。

圖8的(a)、(b)是示出本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的磨削工序的第2實施方式的說明圖。

圖9的(a)～(c)是本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法中的保持部件分離工序的說明圖。

標號說明

2：氮化鎵(gan)錠；20：氮化鎵基板；3：激光加工裝置；31：激光加工裝置的卡盤工作臺；32：激光光線照射單元；322：聚光器；4：第1保持部件；5：第2保持部件；6：蠟；7：磨削裝置；71：磨削裝置的卡盤工作臺；72：磨削單元；8：剝離裝置；81：保持工作臺；82：吸引墊。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法進行更詳細地說明。

在圖1中示出了通過本發(fā)明的氮化鎵基板的生成方法進行加工的氮化鎵(gan)錠的立體圖。圖1所示的氮化鎵(gan)錠2形成為直徑為100mm且厚度為3mm。該氮化鎵(gan)錠2具有第1面21和處于該第1面21的相反側(cè)的第2面22，其中，該第1面21形成為與軸心垂直的面。并且，在氮化鎵(gan)錠2的外周形成有作為加工基準面的平面23。

要想從上述氮化鎵(gan)錠2生成氮化鎵基板，則實施界面形成工序，在圖示的實施方式中，從該第1面將對于氮化鎵(gan)具有透過性的波長的激光光線的聚光點定位在氮化鎵(gan)錠的內(nèi)部并進行照射，形成將gan破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面。使用圖2所示的激光加工裝置3來實施該界面形成工序。圖2所示的激光加工裝置3具有：卡盤工作臺31，其對被加工物進行保持；以及激光光線照射單元32，其對保持在該卡盤工作臺31上的被加工物照射激光光線。卡盤工作臺31構(gòu)成為對被加工物進行吸引保持，通過未圖示的加工進給單元在圖2中箭頭x所示的加工進給方向(x軸方向)上移動，并且通過未圖示的分度進給單元在圖2中箭頭y所示的分度進給方向(y軸方向)上移動。并且，卡盤工作臺31構(gòu)成為通過未圖示的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)而旋轉(zhuǎn)。

上述激光光線照射單元32包含實質(zhì)上水平配置的圓筒形狀的外殼321。在外殼321內(nèi)配設(shè)有脈沖激光光線振蕩單元，該脈沖激光光線振蕩單元具有未圖示的脈沖激光光線振蕩器和重復(fù)頻率設(shè)定單元。在上述外殼321的前端部安裝有聚光器322，該聚光器322用于對從脈沖激光光線振蕩單元振蕩出的脈沖激光光線進行會聚。另外，激光光線照射單元32具有聚光點位置調(diào)整單元(未圖示)，該聚光點位置調(diào)整單元用于對由聚光器322會聚的脈沖激光光線的聚光點位置進行調(diào)整。

要想使用上述激光加工裝置3來實施界面形成工序，則如圖2所示，將上述氮化鎵(gan)錠2的第2面22側(cè)載置到卡盤工作臺31的上表面(保持面)上。并且，通過未圖示的吸引單元將氮化鎵(gan)錠2吸附保持在卡盤工作臺31上(錠保持工序)。因此，卡盤工作臺31上所保持的氮化鎵(gan)錠2的第1面21成為上側(cè)。此時，將形成在氮化鎵(gan)錠2的外周的平面23定位成與x軸方向平行。這樣，在將氮化鎵(gan)錠2吸引保持在卡盤工作臺31上之后，使未圖示的加工進給單元動作而將卡盤工作臺31移動至激光光線照射單元32的聚光器322所位于的激光光線照射區(qū)域，并將其一端(圖3的(a)中左端)定位在激光光線照射單元32的聚光器322的正下方。并且，如圖3的(b)所示，將從聚光器322照射的脈沖激光光線的聚光點(p)定位在距第1面21(上表面)500μm的內(nèi)部位置。接著，一邊使激光光線照射單元32動作而從聚光器322照射脈沖激光光線，一邊使卡盤工作臺31按照圖3的(a)中箭頭x1所示的方向以規(guī)定的加工進給速度移動。并且，如圖3的(c)所示，在氮化鎵(gan)錠2的另一端(圖3的(c)中右端)到達激光光線照射單元32的聚光器322的照射位置之后，停止脈沖激光光線的照射并且停止卡盤工作臺31的移動。接著，在分度進給方向(y軸方向)上將卡盤工作臺31移動50～60μm并實施上述界面形成工序。如圖3的(d)所示，在與氮化鎵(gan)錠2的整個面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)實施該界面形成工序，從而如圖3的(e)所示，在氮化鎵(gan)錠2內(nèi)形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面24。該界面24在圖示的實施方式中形成為10μm左右的厚度。

另外，關(guān)于上述界面形成工序，也可以是，將聚光器322定位在氮化鎵(gan)錠2的外周部，一邊旋轉(zhuǎn)卡盤工作臺31一邊使聚光器322朝向中心移動，如圖4所示，對氮化鎵(gan)錠2的內(nèi)部螺旋狀地照射脈沖激光光線，由此，形成將gan破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面24。

上述界面形成工序例如按照以下的加工條件來實施。

波長：532nm

重復(fù)頻率：15khz

平均輸出：0.02w

脈沖寬度：800ps

聚光光斑直徑：10μm

加工進給速度：45mm/秒

接著，實施保持部件粘接工序，將第1保持部件4粘接在氮化鎵(gan)錠2的第1面21上，并且將第2保持部件5粘接在第2面22上。即，如圖5的(a)和(b)所示，借助蠟6將第1保持部件4粘接在氮化鎵(gan)錠2的第1面21上，并且借助蠟6將第2保持部件5粘接在第2面22上。另外，關(guān)于蠟6，使用熔融溫度比鎵(ga)熔融的溫度(30℃)高(例如100℃)的蠟，其中，該鎵是在圖示的實施方式的上述界面形成工序中在氮化鎵(gan)錠的內(nèi)部形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的界面的鎵(ga)。

另外，也可以在實施上述界面形成工序之前將保持部件粘接工序中的第2保持部件5粘接在氮化鎵(gan)錠2的第2面22上。

在實施了上述保持部件粘接工序之后，實施氮化鎵基板生成工序，將氮化鎵(gan)錠2加熱到使ga發(fā)生熔融的溫度，并且使第1保持部件4與第2保持部件5向互相遠離的方向移動，由此，將氮化鎵(gan)錠2從界面24分離而生成氮化鎵基板。即，加熱到使形成上述界面24的鎵(ga)發(fā)生熔融的溫度，該界面24形成在實施了上述保持部件粘接工序的氮化鎵(gan)錠2內(nèi)。另外，在圖示的實施方式中，在上述的保持部件粘接工序中，由于夾設(shè)于氮化鎵(gan)錠2的第1面21與第1保持部件4和第2面22與第2保持部件5之間的蠟6所使用的蠟的熔融溫度比鎵(ga)發(fā)生熔融的溫度(30℃)高(例如100℃)，所以上述界面24被蠟6的溫度加熱而成為使鎵(ga)發(fā)生熔融的狀態(tài)。這樣，在對界面24進行加熱而使鎵(ga)成為熔融的狀態(tài)之后，如圖6的(a)所示，使第1保持部件4與第2保持部件5向互相遠離的方向移動。其結(jié)果是，如圖6的(b)所示，氮化鎵(gan)錠2在界面24被分離成粘接有第1保持部件4的氮化鎵基板20和粘接有第2保持部件5的氮化鎵(gan)錠2。如圖6的(c)所示，在這樣被分離的粘接有第2保持部件5的氮化鎵(gan)錠2的分離面2a上，形成有鎵(ga)面241，如圖6的(d)所示，在粘接有第1保持部件4的氮化鎵基板20的分離面20a上形成有g(shù)a面241。如以上所述的那樣，在圖示的實施方式中，在氮化鎵(gan)錠2的內(nèi)部形成將氮化鎵(gan)破壞而使鎵(ga)和氮(n)析出的厚度為10μm左右的界面24，從而能夠生成氮化鎵基板20，因此，完全避免了因利用線切割機進行切片而舍棄的切削屑。

接著，實施磨削工序，對析出于上述界面24并形成在通過氮化鎵基板生成工序而分離的氮化鎵基板的分離面和氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241進行磨削而去除。使用圖7的(a)所示的磨削裝置7來實施該磨削工序。圖7的(a)所示的磨削裝置7具有：卡盤工作臺71，其對被加工物進行保持；以及磨削單元72，其對保持在該卡盤工作臺71上的被加工物進行磨削?？ūP工作臺71構(gòu)成為將被加工物吸引保持在作為保持面的上表面上，并通過未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)按照圖7的(a)中箭頭71a所示的方向旋轉(zhuǎn)。磨削單元72具有：主軸外殼721；旋轉(zhuǎn)主軸722，其被該主軸外殼721支承為自由旋轉(zhuǎn)，并通過未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)而旋轉(zhuǎn)；安裝座723，其安裝在該旋轉(zhuǎn)主軸722的下端；以及磨削磨輪724，其安裝在該安裝座723的下表面。該磨削磨輪724由圓環(huán)狀的基臺725和呈環(huán)狀安裝在該基臺725的下表面的磨削磨具726構(gòu)成，基臺725通過緊固螺栓727而安裝在安裝座723的下表面。

要想實施使用上述的磨削裝置7對形成在氮化鎵基板20的分離面上的鎵(ga)面241進行磨削而去除的第1磨削工序，則如圖7的(a)所示，將第1保持部件4側(cè)載置在卡盤工作臺71的上表面(保持面)上，其中，該第1保持部件4粘接在通過上述氮化鎵基板生成工序而分離的氮化鎵基板20上。并且，通過使未圖示的吸引單元動作而隔著第1保持部件4將氮化鎵基板20吸引保持在卡盤工作臺71上。因此，形成在氮化鎵基板20的分離面上的鎵(ga)面241成為上側(cè)，其中，該氮化鎵基板20保持在卡盤工作臺71上。這樣，在隔著第1保持部件4將氮化鎵基板20吸引保持在卡盤工作臺71上之后，一邊使卡盤工作臺71按照圖7的(a)和(b)中箭頭71a所示的方向以例如300rpm旋轉(zhuǎn)，一邊使磨削單元72的磨削磨輪724按照圖7的(a)和(b)中箭頭724a所示的方向以例如6000rpm旋轉(zhuǎn)，如圖7的(b)所示，使磨削磨具726與形成在作為被加工面的氮化鎵基板20的分離面上的鎵(ga)面241接觸，并使磨削磨輪724按照圖7的(a)和(b)中箭頭724b所示，以例如1μm/秒的磨削進給速度朝向下方(與卡盤工作臺71的保持面垂直的方向)磨削進給規(guī)定的量(10～20μm)。其結(jié)果是，如圖7的(c)所示，對形成在氮化鎵基板20的分離面上的鎵(ga)面241進行磨削而將形成在氮化鎵基板20的分離面20a上的鎵(ga)面去除。

接著，使用上述的磨削裝置7來實施第2磨削工序，將形成在通過上述氮化鎵基板生成工序分離并粘接有第2保持部件5的氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241去除。即，如圖8的(a)所示，將第2保持部件5側(cè)載置在卡盤工作臺71的上表面(保持面)上，其中，該第2保持部件5粘接在通過上述氮化鎵基板生成工序分離的氮化鎵(gan)錠2上。并且，通過使未圖示的吸引單元動作而隔著第2保持部件5將氮化鎵(gan)錠2吸引保持在卡盤工作臺71上。因此，形成在于氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241成為上側(cè)，其中，該氮化鎵(gan)錠2保持在卡盤工作臺71上。這樣，在隔著第2保持部件5將氮化鎵(gan)錠2吸引保持在卡盤工作臺71上之后，一邊使卡盤工作臺71按照圖8的(a)中箭頭71a所示的方向以例如300rpm旋轉(zhuǎn)，一邊使磨削單元72的磨削磨輪724按照圖8的(a)中箭頭724a所示的方向以例如6000rpm旋轉(zhuǎn)，如圖8的(a)所示，使磨削磨具726與形成在作為被加工面的氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241接觸，并使磨削磨輪724按照圖8的(a)中箭頭724b所示，以例如1μm/秒的磨削進給速度朝向下方(與卡盤工作臺71的保持面垂直的方向)磨削進給規(guī)定的量(10～20μm)。其結(jié)果是，如圖8的(b)所示，對形成在氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241進行磨削而將形成在氮化鎵(gan)錠2的分離面2a上的鎵(ga)面去除。

如以上所述的那樣，在實施了對形成在通過氮化鎵基板生成工序而分離的氮化鎵基板20的分離面上和氮化鎵(gan)錠2的分離面上的鎵(ga)面241進行磨削而去除的磨削工序之后，實施保持部件分離工序，對粘接在氮化鎵基板20上的第1保持部件4進行分離，其中，該氮化鎵基板20是去除了形成在于分離面上的鎵(ga)的基板。即，如圖9的(a)所示，將實施了上述的磨削工序的氮化鎵基板20的第1保持部件4側(cè)載置在剝離裝置8的保持工作臺81上，并通過使未圖示的吸引單元動作而隔著第1保持部件4將氮化鎵基板20吸引保持在保持工作臺81上。因此，氮化鎵基板20的分離面20a成為上側(cè)，其中，該氮化鎵基板20隔著第1保持部件4被保持在保持工作臺81上。并且，使配設(shè)在保持工作臺81上的未圖示的加熱器進行動作而對第1保持部件4進行加熱，并將介于第1保持部件4與氮化鎵基板20之間的蠟6加熱到熔融溫度(例如100℃)。接著，如圖9的(b)所示，將吸引墊82的作為下表面的吸引面載置到氮化鎵基板20的上表面(分離面20a)上，該氮化鎵基板20隔著第1保持部件4被吸引保持在保持工作臺81上，并且，通過使未圖示的吸引單元動作而將氮化鎵基板20的上表面吸引在吸引墊82的作為下表面的吸引面上。并且，如圖9的(c)所示，將吸引墊82向從保持工作臺81遠離的方向拉起，由此，能夠使氮化鎵基板20從第1保持部件4分離。

如上述的那樣，在從氮化鎵(gan)錠2生成了1張氮化鎵基板20之后，對剩下的氮化鎵(gan)錠2重復(fù)4次實施上述界面形成工序、將第1保持部件4粘接在實施了界面形成工序的氮化鎵(gan)錠2的第1面21上的保持部件粘接工序、氮化鎵基板生成工序、磨削工序以及保持部件分離工序。其結(jié)果是，在圖示的實施方式中，能夠從直徑為100mm且厚度為3mm的氮化鎵(gan)錠2生成5張厚度大致為500μm的氮化鎵基板20，與利用線切割機進行切片的以往的加工方法相比，生產(chǎn)性提高了2.5倍。