TWI226391B

TWI226391B - High surface quality GaN wafer and method of fabricating same

Info

Publication number: TWI226391B
Application number: TW091112348A
Authority: TW
Inventors: Xueping Xu; Robert P Vaudo
Original assignee: Cree Inc
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2005-01-11
Also published as: EP1404902A1; JP6054282B2; JP2014042067A; US20030127041A1; JP5624086B2; JP2004530306A; EP1404902B1; JP6100824B2; JP2012235136A; KR100959084B1; EP2267189B1; JP5575384B2; WO2002101121A1; KR100978305B1; US6488767B1; JP5670538B2; JP4350505B2; CN100465356C; US6951695B2; JP4909374B2

Description

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政府於本發明之權利揭示於此之發明包括在由美國軍事太空飛彈防衛部隊 (U. S· Army Space and Missle Defense Command)所^出之美國協約（United States Contract)第 DASG60~〇〇 — choose 號及由海軍研究機構（The 〇ffice Naval Research)所發出之美國協約第N〇〇〇i4 一〇〇一 3 —〇〇13號之執行下首次歸類實行的態樣。政府於本發明擁有特定權利。發明之背景。 I. 發明之領域

本發明係關於一種在其Ga側具有優良表面品質的 AlxGayInzN(其中0<y$l及x + y + z = i)半導體晶圓，及此種圓之製法。 II. 相關技藝之說明

GaN及以通式八1/37 11^(其中〇<乂$1及又+ 02 = 1)表示之相關的似G a N I I I - V氮化物晶體薄膜係於各種應用，諸如高溫電子元件、功率電子元件、及光電元件（例如，發光一極體（LED)及藍光雷射二極體（LD))中之有用材料。藍色發光一極體（L E D)及雷射係相當有力的技術，其可於磁光記憶體及CDR0M及全彩發光顯示器之構造中有甚高的儲存密度。藍色發光二極體可取代現今之道路及鐵路信號等等中的白熾燈泡，由此而可實質地節省成本及能量。由於無法取付而品質的A 1 x G ay I nz N基板，因而目前係將 AlxGay InzN薄膜成長於非原生的基板諸如藍寶石或碳化石夕上。然而，在此種外來基板與磊晶成長於其上之

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五、發明說明（2) A lx Gay I nz N晶體之間之熱膨脹及晶格常數的差異於 AlxGay InzN成長晶體中產生顯著的熱應力及内部庶力。教應力及内部應力於AlxGayInzN晶體中造成微裂紋了扭曲熱及其他瑕疵，且使得此種AlxGayInzN晶體易破裂。成長於晶格不符的外來基板上會產生高的晶格瑕疵密度，而導致為降低AlxGay InzN成長晶體中之有害的熱應力及高瑕疲密度，希望提供高品質的自支承AlxGay InzN晶圓作為薄= 成長基板，以替代前述的外來基板。、美國專利第5, 679, 1 52號，標題「單晶Ga*N物件之製法 (Method for Making a Single Crystal Ga*N Article) 」及美國專利第5，6 7 9，1 5 3號，標題「塊狀單晶氮化鎵及其製法（Bulk Single Crystal Gallium Nitride and

Method of Making Same)」揭示一種製造可有利地使用作為於其上均句蠢晶成長AixGay InzN晶體之晶體成長基板之自支承AlxGay InzN晶體之氫化物蒸氣相磊晶（HVPE)方法。由於後續成長之AlxGayInzN晶體的品質係與其上成長 A lx G ay I nz N晶體之基板表面及接近表面區域的品質直接相關’因而應提供沒有任何表面及表面下損傷之高度光滑的起始基板表面。然而’於機械拋光之後，A lx G ay I nz N晶體典型上具有非常差的表面品質，其具有實質的表面及表面下損傷及拋光刮痕。因此，需要額外的晶圓修飾加工，以進一步增進自支承A lx Gay I nz N晶體的表面品質，以致其適用於高品質磊

C:\2D-C0DE\91-08\91112348.ptd 1226391 五、發明說明（3) 晶成長及於其上的裝置製造。結晶A lx G ay I nz N —般係以化學安定的纖維辞礦結構存在。A lx G ay I nz N化合物之最常見的結晶定向具有垂直於其 c -轴的兩極性表面：一側為N -封端’及另一側為G a -封端 (當明瞭以下在晶體結構之Ga側之情況中之Ga 一般係說明及表示其他的第I II族（A lx G ay I nz)結晶組成物，例如， G ax I ny N晶體中之相關的G ax I ny側、A lx Gay I nz N晶體中之相關的AlxGay Inz側、及AlxGayN晶體中之相關的AlxGay側）。晶體極性會強烈地影響晶體表面之成長形態及化學安定性。經測定AlxGay InzN晶體之N側可與以KOH或NaOH為主之溶液化學反應，而此種晶體之Ga侧則非常安定，且不與大多數習知的化學姓刻劑反應。因此，N側可使用](〇 η或n a 〇 η 之水溶液容易地抛光，以將由機械抛光方法所留下的表面損傷及刮痕移除，而得到高度光滑的表面。另一方面’ A lx G ay I ηζ Ν晶體之Ga側（A lx G ay I ηζ側）於接觸 Κ0Η或NaOH溶液之後實質上仍維持相同，其表面損傷及刮痕未因此等溶液而改變。參見W e y h e r等人，「塊狀及蠢晶

GaN之化學拋光（Chemical Polishing of Bulk and Epitaxial GaN)」，晶體成長期刊（j· CRYSTAL GROWTH)，第182 卷，17-22 頁，1997 ;亦參見Porowski 等人，國際專利申請案公告No. WO 9 8/455 1 1，標題「GaN及

Ga^x—yAlx InyN之晶體及蠢晶層之機械化學拋光（Mechano -Chemical Polishing of Crystals and Epitaxial Layers of GaN and Ga^y a 1χ I ny N)」〇

C:\2D-CODE\91-O8\91112348.ptd 1226391 五、發明說明（4) 然而，經測定AlxGay InzN晶體之Ga側係較N側佳的薄膜成長表面。參見Miskys等人，「於自支承HVPE-GaN基板上之 MOCVD-蠢晶術（MOCVD-Epitaxy on Free-Standing HVPE -GaN Substrates)」，PHYS. STAT. SOL. (A)，第176 卷，443-46頁，1999。因此，應提供一種尤其可有效製備 A lx Gay I nz N晶體之Ga側，以使其適合於後續在其上之晶體成長的晶圓修飾方法。近來使用反應性離子蝕刻（R I E)於自A lx Gay I nz N晶圓之Ga 側移除一層表面材料，以製得較光滑的晶圓表面。參見 Karouta等人，「使用反應性離子蝕刻之Ga-極性GaN基板

之最終拋光（Final Polishing of Ga-P〇lar GaN

Substrates Using Reactive Ion Etching)」，電子材料期刊（J· ELECTRONIC MATERIALS)，第28 卷，1 44 8-51 頁， 1 9 9 9。然而，此種R I E方法由於其對於移除較深的刮痕無效，且其會經由離子轟擊而引入額外的損傷及經由伴隨污染而引入額外的表面不規則，而需要依序於〇2電外清潔G a N晶圓而不令人滿意。因此，最好能提供一種於其以側上具高表面品盘質上沒有或具有極少表面及表面下損傷或污染之' /、只 AlxGayInzN晶圓。亦希望此種Α1»ζΝ晶圓係藉，濟且有效的表面拋光方法製備#，且其於拋光過无抛光後不需麻煩的清潔程序。中戈發明之概述本發明大致係關於一

種於其Ga側具有優良表面品質的

C:\2D-C0DE\91-08\91112348.ptd 1226391 五、發明說明（5)

AlxGayInzN(其中〇<y$l及x + y + z = i)晶圓，及此種晶圓之製法。本發明之一態樣係關於一種此種類型之高品質 A lx G ay I nz N晶圓，其中此晶圓具有特徵在於在其之Qa側於 10 X 10平方微米面積中之方均根（RMS)糙度係低於1奈米 (nm )之表面糙度。在愈來愈佳的範圍内，此種晶圓於其以側的RMS表面糙度係在以下範圍内：（1)在l〇x 10平方微米面積中低於0.7 奈米；（2)在ιοχίο平方微米面積中低於〇·5奈米；在2 X 2平方微米面積中低於〇· 4奈米；（4)在2 χ 2平方微米面積中低於0.2奈米；及（5)在2x2平方微米面積中低於〇15 奈米。根據本發明之A lx Gay I ηζ Ν晶圓的特徵在於當利用原子力顯微鏡觀察時在其G a側的規則階梯結構較佳。根據本發明之AlxGayInzN晶圓的特徵在於Α1χ(ϊ〜ΙηζΝ晶圓於其Ga側的晶體瑕疵構成直徑低於1微米的小坑穴較佳。此種尺寸之小坑穴可由原子力顯微鏡（AFM)及掃描電子顯微鏡（SEM)技術容易地觀看，而同時此等坑穴並不構成* A lx G ay I nz N晶圓表面的顯著損傷，因此，其並不會使後續成長於其上之AlxGay InzN晶體的品質減損。見〆此種高品質的AlxGayInzN晶體晶圓係經由使用含矽石或氧化鋁之CMP料漿組成物在AlxGay InzN晶圓毛片（waf er blank)之Ga側化學機械拋光（CMP)而容易地製得。相對的 CMP方法使A lxGay I nzN晶圓之晶體瑕疯（由直徑低於1微米之

1226391 五、發明說明（6) ' 小坑穴所證實）可容易地被察覺。 μ本ί t另—態樣係關於一種蠢晶AlxGayInzN晶體結 ί η :、Λΐ成長於前述之本發明之A1^ ^晶圓上的蠢 Γ曰XA1广了〜N(其中0<y y及x’+y，+z，=1)薄膜。此種從=jayln^晶體結構以包含纖維鋅礦結晶薄膜較佳，但其可為任何其他適當的形態或適用於特定之半導體、 ^ f件、或光電應用的結構。磊晶薄膜之組成物可與晶圓基板：組土物相同或不同。磊晶Α1χ(ϊ〜ΐη』晶體結構可包括成長於=述之本發明之AlxGayInzN晶圓上之具有不同組成物或連續摻雜的數個磊晶Alx，Ga/IVN薄膜。磊晶薄膜可具有漸層的組成物，即磊晶薄膜之組成物係隨自基板與磊晶薄膜之間之界面的距離而改變。此處所使用之術語「薄膜」係指厚度低於約1 0 0微米之材料層。本發明之又另一態樣係關於一種光電裝置，其包括成長於前述之本發明之AlxGay InzN晶圓上之至少一此種磊晶 A lx Gay I nz N晶體結構。本發明之再一態樣係關於一種微電子裝置，其包括成長於別述之本發明之A ΐχ Gay I nz N晶圓上之至少一種此種磊晶 AlxGay InzN晶體結構。本發明之再一態樣係關於一種AlxGay InzN毛坏（boule)，其包括成長於前述之本發明之AlxGay I nzN晶圓上之磊晶 AlxGay InzN晶體結構。毛坏係經定義為可切割成至少兩晶圓。A lx G ay I nz N毛坏可利用任何適當的方法，諸如氫化物蒸氣相磊晶術（HVPE)、金屬有機氯化物（M0C)方法、金屬

C:\2D-C0DE\91-08\91112348.ptd 第10頁 1226391 五、發明說明（7) 有機化學蒸氣沈積（MOCVD)、昇華、液相成長等等而成本發明之再一態樣考慮一種使用包含下列成份之CMP料漿化學機械拋光（CΜP) A lx G ay I nz N晶圓之G a側之方法：顆粒大小低於2 Ο 0奈米之磨钱性無定形石夕石顆粒；至少一酸；及非必需之至少一氧化劑；其中C Μ Ρ料漿之ρ Η值係在自約〇 · 5至約4之範圍内。 CMP料聚中之磨姓性無定形石夕石顆粒例如可包括般製石夕石或膠態矽石。CMP料漿中之無定形矽石顆粒以具有在自約1 0奈米至約1 0 0奈米之範圍内之平均顆粒大小較佳。本發明之CMP料漿的一較佳組成物態樣包括至少一氧化劑，例如，過氧化氫、二氣異三聚氰酸等等。此種CMP料漿之pH值係在自約〇· 6至約3之範圍内較佳，及在自約0 · 8至約2 · 5之範圍内更佳。本發明之再一態樣係關於一種使用包含下列成份之Cmp 料漿化學機械拋光（CMP)AlxGayInzN晶圓之(^側之方法：顆粒大小低於2 0 0奈米之磨蝕性膠態氧化鋁顆粒；至少一酸；及非必需之至少一氧化劑；其中CMP料漿之pH值係在自約3至約5之範圍内。 CMP料漿中之磨蝕性膠態氧化鋁顆粒以具有在自約丨〇奈米至約1 0 0奈米之範圍内之顆粒大小較佳。本發明之CMP料漿的一較佳組成物態樣包括至少一氧化

C:\2D-CODE\91.08\91112348.ptd 第11頁 1226391 五、發明說明（8) 劑，例如，過氧化氫、二氯異三聚氰酸等等。此種CMP料漿之pH值係在自約3至約4之範圍内較佳。本發明之再一態樣係關於使用包含下列成份之CMP料漿化學機械拋光（CMP)AlxGay InzN晶圓之Ga侧：顆粒大小低於2 0 0奈米之無定形矽石顆粒；至少一驗；及非必需之至少一氧化劑；其中CMP料漿之pH值係在自約8至約13· 5之範圍内。此種CMP料漿中之無定形矽石顆粒包括顆粒大小在自約 1 0奈米至約1 0 0奈米之範圍内之煅製矽石顆粒，或顆粒大小在自約1 0奈米至約1 〇〇奈米之範圍内之膠態石夕石顆粒較佳。有用於實行本發明之鹼包括，但不限於，氨、烷醇胺、及氫氧化物（例如，KOH或NaOH)。氨及烧醇胺由於亦可使 CMP料漿安定化，因而為特佳。此種CMP料漿包括至少一氧化劑，例如，過氧化氫、二氯異三聚氰酸等等。此種CMP料漿之pH值係在自約9至約13之範圍内較佳，及 pH係在自約1 〇至約11之範圍内更佳。本發明之再一態樣係關於一種突顯A lx G ay I nz N晶圓之Ga 側上之晶體瑕疯’以餐助測定此種晶圓之晶體瑕疲密度之方法，其包括下列步驟· 提供一AlxGay InzN晶圓；根據其中一種前述之本發明之CMP方法化學機械抱光晶

第12頁 1226391 五、發明說明（9) 圓之Ga側；將經抛光的AlxGayInzN晶圓清潔及乾燥；及利用原子力顯微鏡或掃接雷羊顧彡# 人π钿冤子顯楗鏡知描晶以晶圓中之瑕疵密度。 & CMP方法係使用說明於上之酸性矽石料漿進行較佳。二發明之又另-態樣係關於一種製造高品晶圓之方法，包括下列步驟： y z 提供一厚度在自約100微米至約丨〇〇〇微米之範 A lxGay I nzN晶圓毛片；視需要降低A lx G ay I nz N晶圓之内部應力；視需要使用包含平均顆粒大小在自約5微米至約工5 之範圍内之磨料的研光料衆研光Α1χ(；〜IM晶圓毛片_、側；視需要使用包含平均顆粒大小在自約〇. 1微米至約6 之範圍内之磨料的機械拋光料漿機械拋光AlxGayinzN晶圓、毛片的N側；視需要使用包含平均顆粒大小在自約5微米至約15微米之範圍内之磨料的研光料漿研光AlxGayInzN晶圓毛片h 側；使用包含平均顆粒大小在自約〇. i微米至約6微米之範内之磨料的機械拋光料漿機械拋光Α1/〜ΙηζΝ晶圓毛片 Ga 側； z ' 使用匕含至少一化學反應劑及平均顆粒大小低於2 〇〇奈米之磨蝕性膠態顆粒的CMP料漿化學機械拋光A1ja In

1226391 五、發明說明（10) 圓的Ga側；及 :需刻，以進一步降内部

應力，及改良表面品質， X y Z * ^ : Γ ΐ ί 2Α1χ(ϊ〜ΙηζΝ晶圓於其^側在10 x 10平方微广？ Λ曰低於1奈米之方均根(rms)表面糙度。 B曰囫毛片可利用任何適當的*法製造，例 :,9 XGayInzN毛坏’然後再將其切割成晶圓毛 / 於外來基板上成長—厚州»』薄膜，然後再將此厚膜自基板分離。可將晶圓毛片定向成使c-軸垂直於晶0表面，或可故意使其稍微偏向（c_軸不垂直於晶圓表面），以使後績的磊晶成長、裝置加工或裝置設計容易0 可使AlxGay InzN晶圓毛片進行加工，以降低由，例如，在此種AlxGayInzN晶圓與其所成長於其上之外來基板之間之熱係數及晶格常數之不同所造成的内部應力广内部應力之降低可經由使AlxGayInzN晶圓熱退火或化學蝕刻晶°圓: 進行。熱退火係在高溫下，例如，自約7 0 (Tc至約丨〇〇〇。氮或氨環境中進行自約1分鐘至約1小時之日年c 在佳。寸間而進行較 A lx G ay I nz N晶圓之化學餘刻可自該晶圓移除— 料，因而使該晶圓之内部應力鬆弛。化學鉍w q表面材邮到方、、各圓之厚度中達成低於1 00微米之表面材料之移除广於讀曰曰曰低於1 0微米之厚度更佳。々、較佳，及

1226391 五、發明說明（11)

AlxGay InzN晶圓可利用在高溫下之非常碳酸、磷酸、或其組合，或利用在高溫下之 ^，例如，熔融KOH或NaOH化學蝕刻。 p吊的鹼，可有利地使用於實行本發明光料何適當的磨料，其包括，但不限"=含任末、碳化硼粉末、及氧化鋁粉末。研光料漿：匕矽粉大小在自約6微米至約1 〇微米之範圍内的鑽石 =顆粒以兩種以上的研光料聚研光AlxG〜InzN晶圓毛:父圭。後續的研光料聚包含平均大小愈來愈小的磨^更佳中各來說，AlxGay InzN晶圓毛片可先利用包含平均牛例米至㈣微米之磨料的第一料聚，然後再利用包含自= 小自約5微米至約7微米之磨料的第二料漿研光。 : 同樣地，有用於本發明之機械拋光料漿可包含的磨料’ I包括’但不限於’鑽石粉末、碳切粉化石朋粉末、及乳化I呂粉末。平均顆粒大小反至約3微米之範圍内的鑽石粉末為特佳。機械抛光^: 可使用兩種以上的機械抛光料漿，其中各後續的機v械驟抛亦光料聚包含顆粒大小愈來愈小的磨肖。舉例來說，可使用包含=均大小4自約2. 5微米至約3. 5微米之磨料的第一機械拋光料漿，接者使用包含平均大小自約〇. ?5微米至約】25微来之磨料的第二機械拋光料漿，接著使用包含平均大小自約0.35微米至約0.65微米之磨料的第三機械拋光料漿，接著使用包含平均大小自約〇. 2微米至約〇. 3微米之磨料的第四機械拋光料聚，及最後使用包含平均大小自約〇 ι微米

1226391 五、發明說明（12) 至米之磨料的第五機械拋光料聚。 J ^护:：水，包含至少一化學反應劑，其可為酸或鹼。當其 =，將CMP料漿之pH值調整至在約〇.5至約4之範圍内 + & 乂佳，反之，如其為鹼，則將此種料漿之pH值調整至在自約8至約13·5之範圍内之值較佳。於CMP之後’可使a ^ 晶圓進行額外的加工，以進步降低Β曰圓之應力’及改良表面品質。溫和蝕刻對此為乂佳’皿和蝕刻可將Ga側表面上之來自最終CMP拋光的一些殘留表面損傷移除，同時不會蝕刻以側之未受損表面，因此而改良表面品質。溫和蝕刻亦可移除N側表面上之損傷，因此而降低由表面損傷所造成之在晶圓上的應力。此溫和蝕刻亦可於N側表面上產生消光。舉例來說，可將晶圓在鹼（例如，KOH或Na〇H)之水溶液或酸（例如，HF、 ISO4。、或H3P〇4)之水溶液中在低於水溶液沸點（典型上係約 1 0 0 C )之溫度下輕度餘刻。本發明之其他態樣、特徵、及具體例將可由隨後之揭示内谷及隨附之申請專利範圍而更加明白。登明之砰細說明’及其齡彳去具體例根據本發明之高品質a lxGay I nzN晶圓的製造係利用如更完整說明於下之加工步驟而容易地達成，其包括製造自支承的AlxGay InzN晶圓毛片，研光，機械拋光，化學機械拋光，及降低内部應力。自支承的A1X G ay I nz N晶圓毛片係利用任何各種適當的方法製彳于。一種方法包括先成長Α gay I nz N毛坏，然後再將

C:\2D-C0DE\91-08\91112348.ptd 第16頁 1226391 五、發明說明（13) 其切割成晶圓毛片。另一製造A lx G ay I nz N晶圓毛片之方法係利用下列步驟：（1)使用適當的方法諸如氫化物蒸氣相蟲晶術（HVPE)、金屬有機氯化物（MOC)方法、金屬有機化學蒸氣沈積（MOCVD)、昇華等等，將厚的AixG\ IrizN薄膜成長於外來基板上；然後（2 )經由拋光或蝕刻外來基板，利用雷射引發移除方法（laser- induced liftoff )，或其他適當技術，將外來基板自厚的AlxGayInzN薄膜移除。舉例來說’可使用HVPE方法技術將厚度約4〇〇微米之GaN 薄膜成長於藍寶石基板上。於晶圓上作出諸如淺凹痕（f 1 a t s )的記號，以標示此種曰曰圓毛片的晶體定向。可利用，例如，粒子束，將 A lx G ay I nz N晶圓毛片作成圓形，以使後續的安裝或晶圓毛片之加工容易。將自支承的AlxGayInzN晶圓毛片安裝至夾具，使其可視需要而容易地研光或拋光。可將晶圓毛片安裝於具有凹處的型板上，以固定住晶圓毛片。或者，可經由，例如（i) 將此種型板於電熱板上加熱，（2)將蠟塗布於此種型板上’及（3 )將晶圓毛片壓於經上躐的型板上，而將晶圓毛片安裝於平的型板上。於型板冷卻後，蠟固化，並將晶圓毛片固定於型板上。 ,s A lx G ay I nz N晶圓毛片係由A lx Gay I nz N毛坏製得，且其相當厚且均勻時，可使用凹陷的型板於安裝此種晶圓毛片，其在較短加工時間、較容易拆卸、及較低污染方面較經上

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第17頁 1226391 五、發明說明（14) 蠟的型板有利。二ΤΙ “對於可能更易碎、更薄、或厚度較不均勾的 x ayInzN B曰®毛片，例如，由HVpE方法製得之晶圓毛使用凹fe型板由於在研光及/或拋光過程中有使 A lx Gay I nz N晶圓破裂的相關風險而可能較不佳。使用於安裝AlxGayinzN晶圓毛片之夾具可為適合於各別 IT ί或拋光裝置’或可與其相容的任何適當類型。為改良AlxGayInzN晶圓之厚度均勻度，可利用包括三個界定一可調整鑽石止停（st〇ps)的特殊研光夹具。由止停所疋義之平面係自表面隔開預定距離而與夾具表面平行。 =三個鑽石止停係作為防止自Α1χ(ϊ〜⑽晶圓進一步移

除表面材料的停+ @ m & L T止2，因而此種預定距離定義經研光 A lx G ay I ηζ Ν晶圓的最小厚度。 ^irizN曰曰圓毛片由於存在於其中之内部應力而稍 I :舌1Ϊ扭曲的情況中’在將晶圓藉蠟安裝於型板上時刑：f物設置ϋ晶圓毛片上較佳。供此用途用之重物的類 i及里可於技蟄能力内容易地決定。、圓ΓΓ』χ=Ν晶圓毛片適當地安裝之後，可經由將晶 S光置於此種研光板之表面上之磨料顆粒的 ^ . ^ 而於日日圓上產生平坦表面。可調整晶 0上之反力，以控制研光程序。 ::用相同的磨料及研光板旋轉速率時，A —晶疋午丨現层枓之顆粒大小的增加而增加。因此，車父大的磨料顆粒導致較高的研光速率，但產生較㈣

第18頁 1226391 五、發明說明（15) 的研光表面。石：3:亦視所使用之磨料的硬度而定。舉例來★兒，错 f粉末具有較碳化石夕粉末高的研光速率，其；=右：氣化紹粉末尚的研光速率。〃有較研光速率亦視所使用之研光板的類型而銅研光板具有較鑄鐵板低的研光速率，，由鑄鐵板所產生者更光滑的研光表面。生車父為得到最適的研光結果，必需間、；面修飾、及製造成本，且可使用磨Ur 二=1率、及晶圓壓力之許多組合於實行本為低AlxGayInzN晶圓龜裂的可能性… 二“S1更佳。為降低力…，間，高於二二=率對於原料移除為較佳。在各種磨 ’ =化石夕、碳化侧、及氧化銘中’鑽石料漿由於其言= 除速率及較佳表面修飾的產生而為較佳。、门’ A々Gay InzN晶圓毛片之研光可利用單一步驟，或利用個步驟而達成，其中各後續的研光步驟使用顆粒表面，=定= :之；使=顯微鏡檢測的表面損傷實質上地移除。則，已將來自先前步驟 f本發：之一說明具體例中’使用包含9 广早一研光料漿於在鑄鐵研光板上在】psi之堡力 + A々GayInzN晶圓。鑽石磨料顆粒之大小係由商所提供’且其係料漿中之鑽石顆粒的平；η

C：\2D.CX)DE\91.08\91112348.ptd 第19頁 1226391 一丨丨|_丨丨1 _ 五、發明說明（16) 在本發明之另一說明具體例中，使 1 ti I η ^，研先相同的sa圓，以達到期望的表面修飾。 :A=ayInzN晶圓經研光後’可將其機械拋光，以達到料漿，拋光程序典型上產生較研：=相：大小的鑽石利用單-步驟，或利用表後= 光步驟使用顆粒大小愈來愈小的磨料。〃後、々的扎取於1械拋光程序後，AlxGay InzN晶圓表面變得相當光顯不於利用！微米鑽石料衆機械抛光馬斯基光學顯微照片(“。。= 本品4口作 ^A1xGay InzN晶體的均勻磊晶成長。 ;:=特::9=原子力顯™… ^ ^ "J ^5 AlxGay ΐΩζΝ ΓΜΡ可粗有將效將AlxGayInzN晶圓之Ga側化學機械拋光的第-種石顆斗及顆粒大小低於20 0奈米之磨触性無定形石夕石顆粒，諸如般制石々$々 ” 係在自約〇 5至約：之r i態矽石。此種CMP料漿之邱值化劑，諸如過氧化氫佳：此 L —虱異三聚氰酸等等較佳。

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第20頁 1226391 五、發明說明（17) ----- •圖1及2顯不使用具有0 · 8之pH值之酸性膠態矽石料漿化學機械拋光約1小時之GaN晶圓的諾馬斯基光學顯微昭片及 AFM影像。在CMP之前先利用！微米鑽石料漿拋光GaN晶圓。除了來自基板的些許瑕疵之外，GaN表面非常光滑，其在2 X 2平方微米面積中具約〇· 15奈米及在1〇 χ 1〇平方微米面積中具約0· 5奈米之RMS表面糙度。此外，在AFM下在GaN表面上觀察到先前未看到的階梯結構。此種階梯結構之存在係指示CMP程序已成功地移除來自先前機械拋光的拋光刮痕。使用此種料漿之CMP速率例如可在約2微米/小時左右。為進一步確定CMP程序亦已將表面上的表面下損傷移除，於CMP程序後，利用強蝕刻劑Η3Ρ04在180 t：下將晶圓蝕刻5分鐘。在此蝕刻條件下，晶體瑕疵以及GaN表面之Ga側上之表面及表面下損傷將以較良好結晶材料高的速率蝕刻’而產生钱刻坑穴。可利用原子力顯微鏡研究坑穴的大小及，目。於熱HJO4蝕刻之後，cMP拋光晶圓顯現一些蝕刻：^穴刻坑穴之密度與於CMp拋光表面中明顯可見之坑八的么度相同。然而，坑穴之大小增加。為作比較，未經CMP程序完全拋光之晶圓（即較短的CMP加工時間，因此而有拋光損傷殘留）於利用札p 在丨8 〇下蝕刻5分鐘之後”、、員現更夕的蝕刻坑穴，且有許多坑六排成一線，顯示如 CMP程序未完成的話，則表面及表面下損傷未經完全移除。

最好可將惫 AU 羊^匕劑加至酸性(^?料漿中。當使用過氧化氫

1226391 五 '發明說明（18) 或二氯異三聚氰酸作為氧化劑時，拋光速率高於2微米/ 小時，而RMS表面糙度在2χ 2平方微米面積中低於〇. 2及在 10 X 10平方微米面積中低於〇.5奈米。可容易地於AFM下觀察得A lx G ay I ηχ N晶圓表面上之階梯結構。可有效地將AlxGay ΙηζΝ晶圓之Ga側化學機械拋光的第二種CMP料漿包含酸及顆粒大小低於2 〇〇奈米之磨蝕性膠態氧化鋁顆粒。此種CMP料漿之pH值係在自約3至約4之範圍内較佳。此種CMP料漿亦包含氧化劑，諸如過氧化氫、二氣異三聚氰酸等等較佳。

圖3顯示於利用包含過氫化氫作為氧化劑之酸性膠態氧化鋁CMP料漿（ΡΗ = 3· 6)化學機械拋光J小時後之GaN表面的 AFM影像。在AFM下觀察得階梯結構，其顯示酸性膠態氧化鋁料漿可有效地自GaN表面移除機械損傷。然而，在相同的拋光操作條件下，以膠態氧化鋁為主之料漿具有甚低於以f石為主之料漿的拋光速率（約〇· i微米/小時）。由於緩慢的拋光速率，因而於利用酸性膠態氧化鋁CMp料漿拋光1小4後，仍存在許多拋光刮痕。需要甚長的拋光時間於利用以膠態氧化鋁為主之料漿將表面，表面下移除。

可有效地將AlxGay InzN晶圓之Ga側化學機械拋光的第三種CMP料漿包含鹼及顆粒大小低於2 〇〇奈米之無定形矽石顆粒（烺製矽石或膠態矽石）。此種CMp料漿之pH值係在自約8 至約1 3 · 5之範圍内。圖4及5顯不使用具有丨丨· 2之邱值之鹼性膠態矽石料漿化

1226391 五、發明說明（19) 學機械拋光約1小時之GaN晶圓的諾馬斯基光段 ^ A F Μ影像。相較於利用酸性石夕石料漿所達到自予…員彳Ά照片及當拋光時表面看來較粗，且具有顯著更多的的表面修飾，到痕較於利用包含1微米鑽石粉末之鑽石料襞痕。此外，之GaN表面大且深，顯示在鹼性矽石料漿中、械抛光後粒或顆粒凝聚。相當有趣地，亦觀察到 I較大的顆構之存在顯示來自先前機械拋光之表面 =冓。階梯結料漿中之較大顆粒的存在則造成新的損傷。:移除，但拋光之前過濾鹼性矽石料漿，以將大顆粒纟，希望在種料漿中之磨料顆粒具有低於2〇〇奈米之顆粒W及確保此除了使用氫氧化物於改變pH之外，亦可小。調整鹼性矽石料漿之pH。經氨或烷醇胺安定，=烷醇胺較光滑的拋光表面，因此而較以氫氧化物為主之料=供為改良CMP程序之安定性，可方便地 ::。境濕度及溫度。 # 秋序中控制環於化學機械拋光之後，可使用技藝中已知之 AlxGayInzN晶圓清潔及乾燥。亦可使用溫和蝕刻於的拋光晶圓移除任何殘留的表面及表面下損、、、、；刻之條件選擇成可將…則表面上之來自最狄光=溫^虫損傷移除’一會㈣或兹刻有限程未經彳貝傷表面。溫和蝕刻亦可將N側表面上之損傷、以降低由N表面上之損傷所造成之晶圓上的、：’ 触刻亦可於N表面上產生消光。舉例來說，水溶液（例如，K0H或Na0H)或酸之水溶液（例如第23頁 C:\2D-C0DE\9l.08\91112348.ptd 1226391 五 '發明說明（20) 、或Hs P 04)中在低於1 〇〇 °C之溫度下輕度|虫刻。

AlxGay InzN晶圓會產生内部應力，其會使晶圓彎曲或魅曲。可在晶圓製造順序之步驟之前、之後或之間進行之 A 1 x G ay I nz N晶圓的熱退火或化學触刻可使此種内部應力鬆他0 在A lx G ay I nz N晶圓於其表面上具有大坑穴，且污染物自製程捕捉於坑穴中的情況中，最好具有化學蝕刻及清潔步驟’以在晶圓製造的步驟之間自坑穴移除污染物。在本發明之一具體例中，使AlxGay InzN晶圓在氮環境中在至南1000 C之溫度下進行熱退火。退火溫度係在自約 7 0 0 °C至約1 0 0 0 °C之範圍内，及熱退火之期間係在自約】分鐘至約1小時之範圍内較佳。 ’ 在本發明之另一具體例中使AlxGay InzN晶圓進行化學

Λ-y--- 蝕刻，其可自AlxGayInzN晶圓優先移除受損的表面材料及降低由表面損傷所造成的晶圓彎曲和翹曲。、可經由將晶圓浸泡於高溫下之非常強的酸或鹼中，而：成AlxGayInzN晶圓的化學蝕刻。在高於15〇之溫度酸或礙酸可钱刻AlGaTnM曰ill j.' -u 〆 J 日日®。或者，熔融的氫氧化鉀

，虱乳化鈉亦可蝕刻AlxGayInzN晶圓。控制蝕刻條件，諸。蝕刻溫度及蝕刻時間，以產生厚度低材料的移除較佳，及厚度低於】。微米更佳。^卡之表面

二：二吏用酸性矽石CMP料漿(pH=0_8)將GaN表面化J

圓#曰k + μ 成小几穴，其可能係源自於hN I 中的錯位。坑穴之直徑典型上係低於1微米，及 1226391 五、發明說明（21) ' " 低於〇. 5微米更為典型。當利用原子力顯微鏡成像時，坑穴看來為圓形，而無明顯的邊緣。當將晶圓完全cMp拋光，並例如，利用H3POJ18(rc下進行蝕刻5分鐘時，坑穴之大小增加，但坑穴之密度仍維持相同，即未再產生坑穴。此外，當利用原子力顯微鏡成像日夺，由姓刻⑽抛光晶圓所形成之坑穴:看來為六角形。圖6顯示GaN表面之AFM影像，其具有清楚可見的坑穴。使用酸性膠態矽石CMP料漿（ρη = 〇· 8)將GaN表面化學機械拋光約1小時。圖7亦顯示利用酸性膠態矽石CMP料漿（ρΗ = 〇·8)拋光1小時之GaN晶圓的掃描電子顯微（SEM)影像，其具有可經計數以測定此種GaN晶圓之瑕疵密度的可見坑穴。若未將GaN晶圓表面化學機械拋光，則利用AFM或SEM未觀察得此等坑穴。因此，可使用CMP程序於製備AixGayInzN晶圓，以突顯晶體瑕疵供後續利用AFΜ或SEM技術測定瑕疵密度用。此瑕疵突顯技術優於諸如穿透電子顯微鏡（ΤΕΜ)、濕式化學敍刻、及光電化學蝕刻之其他技術。此等蝕刻技術一般係在嚴苛的蝕刻條件下進行，而使得經蝕刻的八1/〜11^晶圓不適合於後續在其上磊晶成長八1^\11^結晶材料。相對地，使用CMP程序於突顯晶體瑕疵並不會損壞 A lx G ay I ηζ Ν晶圓之晶體表面，因此可供後續之晶體成長用。

C:\2D-CODE\91-O8\91112348.ptd 第25頁 1226391 五、發明說明（22) 實殖例1 利用HVPE程序將數百微米厚之GaN薄膜成長於藍寶石基板上，然後將其自藍寶石基板分離。生成之自支承GaN晶圓毛片展現於2 X 2平方微米面積中具有約4奈米之RMS糙度的紋理Ga表面。然後利用酸性矽石料漿拋光GaN晶圓毛片的Ga側，而不進行研光程序。於抛光之後’觀察到此種GaN晶圓之表面形態大大地改良’紋理表面經完全移除。RMS糙度於2 X 2平方微米面積中降至低於〇· 3奈米。實施例2 利用HVPE程序將厚度在自2 0 0 -5 0 0微米之範圍内之厚的 GaN薄膜成長於2英吋的藍寶石基板上。然後將GaN薄膜自藍寶石基板分離，而產生自支承的GaN晶圓毛片。將GaN薄膜之淺凹痕標記為離開藍寶石基板之淺凹痕 30 ° 。然後使用粒子束喷射將GaN晶圓毛片作成直徑30、 3 5、及4 0宅米之晶圓形狀。為防止在切割晶圓大小時的晶圓破裂，使用蠟將GaN晶圓安裴於厚度至少i毫米之玻璃板上較佳。利用纖將9個GaN晶圓安裝於研光夾具上，使N側面對研光夾具。將鋼塊置於各晶圓之上方，同時使蠟冷卻。先於鑄鐵研光板上利用直徑9微米之鑽石料漿將GaN晶圓之Ga側研光。在研光之前，在晶圓之間及在各晶圓内存在大的厚度變化。於研光之後，晶圓厚度之均勻度大大地改良。

C:\2D-C0DE\91-08\91112348.ptd 第26頁 1226391

决ίί將:曰:！自研光夾具㈣，並利用蠟安裝於機械拋光二' 1直徑3微米之鑽石料漿拋光各晶圓，直至達 ^為止在光學顯微鏡的檢查下，所有來自研光程序的表面損傷皆經移除。 ::械拋光岔後’利用酸性膠態矽石料漿將晶圓化學機 /使用諾馬斯基光學顯微鏡於檢測拋光表面，以確 &CMP程序已將所有的機械拋光刮痕移除。實施例3 =壤將3個GaN晶圓毛片安裝於研光夾具上，使^側面 .p夾具。將鋼塊置於各晶圓之上方，同時使蠟冷卻。於具有鑄鐵研光板之Lapmaster丨5研光機上利用直徑g 微米之鑽石料漿將GaN晶圓之N側研光，直至達到均句的消光為止。一於將N側研光後，經由於電熱板上加熱而將GaN晶圓自研光失具移除。將晶圓清潔並利用蠟安裝於研光夾具上，使 ^側面對研光夾具。將鋼塊置於各晶圓之上方，同時使蠟冷卻。於鑄鐵研光板上利用直徑9微米之鑽石料漿將GaN晶圓之Ga側研光，直至達到期望的晶圓厚度為止。接著於銅研光板上利用直徑6微米之鑽石料漿將GaN晶圓研光，直至將來自先前研光步驟之表面特徵移除為止。於研光之後，於Buehler ECOMET拋光機上利用直徑1微米之鑽石料漿將二個晶圓機械拋光，直至將來自先前研光步驟之表面特徵移除為止。於機械拋光之後’於Beuh 1 er ECOMET拋光機上利用酸性

C:\2D-C0DE\9l-08\9ni2348.ptd 第27頁可使用本發明之GaN晶圓於構造光電裝置諸如發光 1226391 五、發明說明（24) 膠態矽石料漿將三個晶圓化學機械拋光。酸性膠態矽石料漿係經由將2份之1體積莫耳濃度的氫氯酸水溶液與1份市售之矽石料漿-Nalco 23 5 0拋光料漿混合而製備得。使用諾馬斯基光學顯微鏡於檢測拋光表面，以確認CMP程序已將所有的機械拋光刮痕移除。於CMP程序後’將晶圓自拋光夾具移除並清潔。亦於稀氮亂酸中清 >糸晶圓’以將晶圓表面上之任何殘留膠態碎石顆粒移除。利用原子力顯微鏡（D i g i t a 1 I n s t r u m e n t s Nano Scope I I I)使晶圓成像，以測定坑穴之密度及表面之光滑度。對於一晶圓’RMS链度於2x2平方微米面積中為〇· 11奈米及於10 X 10平方微米面積中為〇· 28奈米。三晶圓之坑穴密度為約1 06 -1 〇7坑穴/平方公分，及坑穴大小之直徑係約低於0. 4微米。 _ « 一 -口乃-饮几一性體及藍光雷射。由於藍色發光二極體（LED)及雷射係相當有力的技術，因而此種裝置相當重要，其可於磁光圮w 及CDR0M及全色發光顯示器之構造中有甚高的儲存宓卢' 此種裝置可取代現今之道路及鐵路信號等等中的白山X 泡，由此而可實質地節省成本及能量。且本發明已於文中參照特定的特冑、態樣、及呈明。當明瞭本發明之應用並不因此而受；

改、及其他具體例。因此，應^的變化、修專利範圍一致地作廣義解釋了、"，、，、後记述之申請

1226391 圖式簡單說明 ^ ^ ^— 一圖1，於利用酸性膠態矽石CMP料漿（ρΗ = 〇· 8)化學機械拋光1小時’及於稀氫氟酸中清潔後之GaN表面的諾馬斯基 (Normaski)光學顯微照片（χ 1〇〇)。圖2係圖1所示之GaN表面的原子力顯微術（afm)影像。圖3係於利用包含過氧化氫作為氧化劑之酸性膠態氧化紹CMP料漿（ΡΗ = 3· 6)化學機械拋光i小時，及利用稀氫氟酸清潔後之GaN表面的AFM影像。圖4係於利用鹼性膠態矽石CMp料漿（ρΗ = 11· 2)化學機械

拋光1小時，及於稀氫氟酸中清潔後之GaN表面的諾馬斯基光學顯微照片（X 1 0 〇 )。土圖5係圖4所示之GaN表面的AFM影像。圖6係於利用酸性矽石CMP料漿（ρΗ = 0· 8)化學機械抛光j 小時，及於稀氫氟酸中清潔後之GaN表面的AFM影像。圖7係於利用酸性矽石CMP料漿（ρΗ = 0· 8)化學機械抛光j 小時，及於稀氫氟酸中清潔後之GaN表面的掃描雷早$ 術（SEM)顯微照片。圖8係於利用1微米鑽石料漿機械拋光，直至達至彳鏡面$ 止後之GaN表面的諾馬斯基光學顯微照片（X 1 〇 0 )。 ^ 圖9係圖8所示之GaN表面的AFM影像。

Claims

‘ . PM 7 (i:: —.........................T226391 -： 1 . 案號；d磁348，ίΓ Μ,也六、申請專利範圍 ^--------------— j 1.一種包含八15^&7 11^之晶圓，其中〇〈乂-1及乂切+ 2；；：1，其特徵在於在晶圓之Ga側之方均根（RMS)表面糙度於1〇 χ 10平方微米面積中係低於1奈米（nm)。 2·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，該晶圓之RMS表面糙度於晶圓之Ga側之1 0 X 1〇平方微米面積中係低於〇· 7 奈米。 3·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，該晶圓之RMS表面糙度於晶圓之Ga側之1 0 X 1 〇平方微米面積中係低於〇 · 5 奈米。 4·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，該晶圓之RMS表面糙度於晶圓之Ga側之2 X 2平方微米面積中係至少低於 0. 4奈米。 5·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，該晶圓之RMS表面糙度於晶圓之Ga側之2 X 2平方微米面積中係低於〇. 2奈米。 6·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，該晶圓之RMS表面糙度於晶圓之Ga側之2 X 2平方微米面積中係低於〇· 1 5奈米。 7 ·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中顯微鏡觀察時在其Ga側的階梯結構。 8 ·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中的晶體瑕疵為直徑低於1微米之小坑穴。 9·如申請專利範圍第1項之晶圓，其中，其係經由使用含石夕石或氧化鋁之CMP料漿化學機械拋光（CMP)AlxGa In N Λ 曰修正 93· 7· -2替換本當利用原子力可見於其Ga側

C: \總檔\91 \91112348\91112348(替換 )-1.ptc 第30頁 1226391 iJI9Π1.2348 六、申請專利範圍 < 修正晶圓毛片之Ga側而形成。 1 0 · — 種蠢晶 A 1 r。τ , c Λ1 r τ λΤ ix(jay ΙηζΝ晶體結構，其包括成長於含 ! : D二二圓上之蟲晶从，GV Ιηζ’Ν薄膜，其中0<y，s 在！丄:側之二P1 ’及x+y+z = 1 ’該晶圓之特徵在於 ^ , 心万均根（RMS)表面糙度於10 X 10平方微来面積中係低於1奈米。卞 “ U·如申睛專利範圍第10項之磊晶AlxGayInzN晶體結構，，、中，包括纖維鋅礦結晶薄膜。 12·如申石請曰專利範圍第1〇項之磊晶AlxGayInzN晶體結構，其中，該蟲晶Alx，Gay，Inz，N薄膜具有與含Α1χ(ί 相同的組成物。 z <即BJ 13·如>申請專利範圍第1〇項之磊晶體結構，其中，該磊晶Alx，Gay，Irlz，Ν薄膜具有與含Α1χ(ϊ Ν 不同的組成物。 ζ % u 14·如申請專利範圍第10項之磊晶…心』晶體結構，其中，該磊晶A lx ’ Gay，I nz，N薄膜具有漸層的組成物。 15· —種光電裝置，其包括成長於含之晶圓上之至少一麻日日Alx Gay Inz 1^晶體結構，其中〇〈y$i及 x + y + z = l，該晶圓之特徵在於在晶圓之Ga侧之方均根（rms) 表面f造度於1 〇 X 1 〇平方4米面積中係至少低於1今平 1 6·如申請專利範圍第1 5項之光電裝置，其中=^光裝置係為發光二極體。 “ 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之光電裝置，其中，該光電裝置係為藍光雷射二極體。 ~

C: \總檔\9】\91112348\91112348(替換)-1.ptc 第31頁 1226391 -年月口皮工六、申請專利範圍 ^~— 該光電該光電該光電該光電兵甲 1 8·如申請專利範圍第丨5項之光電裝置經併入於發光二極體中。 - 狀1 9·如申請專利範圍第i 5項之光電裝置，其£ 衣置經併入於磁光記憶體裝置中。 … 狀20·如申請專利範圍第15項之光電裝置，其^ 衣置經併入於全彩發光顯示器中。 ” 21·如申請專利範圍第15項之光電裝置，其t 衣置經併入於DVD裝置中。 ’ 22 一種微電子裝置，其包括成長於含η»』之晶圓 _ ^ 猫日日A L Gay 1 nz N晶體結構，其中〇〈y S 1及 22=^，該晶圓之特徵在於在晶圓之Ga側之方均根（RMS) 表面糙度於1〇Χ 10平方微米面積中係至少低於〗奈米。，· T種成長於含AlxGayInzN之晶圓上之磊晶 A1X G:y Inz n晶體毛坏，其中0<y ^ &x + y + z = 1，該晶圓之特徵在於在晶圓之Ga側之方均根（RMS)表面糙度於ι〇 X 1 〇平方微米面積中係至少低於1奈米。 24·如申請專利範圍第23項之磊Inz，N晶體毛坏，其中，該毛坏係於氣相中成長。 25·如申請專利範圍第23項之磊晶人1/(^，In/N晶體毛坏’其中’該毛坏係於液相中成長。 2 6· —種使用包含下列成份之CMp料漿化學機械拋光（CMp )AlxGayInzN晶圓之Ga側之方法，其中〇<y$i及x + y + z = i : 顆粒大小低於2 0 0奈米之磨蝕性無定形矽石顆粒；至少一酸，選自由氫氟酸、硫酸、氫氯酸、磷酸和硝酸

\ \八326\總檔\91 \91112348\91112348(替換）-1 .ptc 第32頁 1226391 皇j虎9im，六、申請專利範圍構成之族群，其中^P | 無定形矽石顆粒；K 酸具有-濃度相關於該磨蝕性選擇性採用之至三聚氰酸構成之族i;孔化劑’選自由過氧化氫和二氯異其中，當該至少_ g A 在自〇· 5至4之範圍内乳化劑存在a寺’該嶋_值係八顆位士大申丨°月i利轨圍第26項之方法’其巾’該CMP料装包含顆粒大小在自1 〇太丰 1水U 4 ^ 丁…、至1〇〇奈米之範圍内之煅製矽石。含：:大vt 如Φ 4 d不未奈米之範圍内之膠態矽石。含氧化劑圍第26項之方法，其中，該CMP料浆包 3 0 ·如申請專利範圍第2 9項含過氧化氫。 ' / 31·如申請專利範圍第29項之方法含二氯異三聚氰酸。 / 32·如申請專利範圍第26項之方法有在自〇· 6至3之範圍内之pH值。 33·如申請專利範圍第26項之方法有在自0· 8至2· 5之範圍内之pH值。 34· —種使用包含下列成份之CMp料漿化學機械拋光（c評 )AlxGayInzN晶圓之Ga側之方法，其中〇<y ^及^ + 2 = 1 : 顆粒大小低於2 0 0奈米之磨蝕性膠態氧化鋁顆粒；至少-酸，it自由氫氟酸、硫酸、氣氯酸、鱗酸和硝酸修正其中其中其中其中該氧化劑包該氧化劑包該CMP料漿具遠C Μ P料装具

第33頁 1226391 年月日修正 -------虎 9iima只’ 六、申請專利範圍構成之族群，並φ # P^ ^ 么— /、τ邊至少一酸具有一濃度相關於該磨蝕性無疋形矽石顆粒；及一 t，性4木用之至少一氧化劑，選自由過氧化氫和二氯異二聚氰酸構成之族群；甘中木二 ’ *該至少一氧化劑存在時，該CMP料漿之pH值係在自3至5之範圍内。人35·、,如申請專利範圍第34項之方法，其中，該CMP料漿包 έ顆粒大小在自丨〇奈米至1 〇〇奈米之範圍内之膠態氧化 36·如申請專利範圍第34項之方法，其中，該CMP料漿包含氧化劑。 3?·如申請專利範圍第36項之方法，其中，該氧化劑包含過氧化氫。 38·如申請專利範圍第36項之方法，其中，該氧化劑包含一氣異三聚氰酸。 3 9·如申請專利範圍第34項之方法，其中，該CMP料漿具有在自3至4之範圍内之PH值。 4〇· —種使用包含下列成份之CMP料漿化學機械拋光 (CMP)AlxGay InzN晶圓之Ga側之方法，其中0<y $ 1及x + y + z = 1 ：顆粒大小低於2 0 0奈米之無定形石夕石顆粒；至少一鹼，選自由氨、胺、烷醇胺及氫氧化物構成之族群，其中該至少一鹼具有一濃度相關於該磨蝕性無定形石夕石顆粒；及

1226391 _案號9Π12348_年月曰修正_ 六、申請專利範圍選擇性採用之至少一氧化劑，選自由過氧化氫和二氯異二聚鼠酸構成之族群，其中，當該至少一氧化劑存在時，該CMP料漿之pH值係在自8至13. 5之範圍内。 41.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含顆粒大小在自1 0奈米至1 0 0奈米之範圍内之煅製矽石。 4 2.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含顆粒大小在自1 0奈米至1 0 0奈米之範圍内之膠態矽石。 4 3.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含選自包括氨、烧醇胺、及氫氧化物之驗。 4 4.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含氨。 45.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含烷醇胺。 4 6.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含選自包括KOH及NaOH之氫氧化物。 47. 如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿包含氧化劑。 48. 如申請專利範圍第47項之方法，其中，該氧化劑包含過氧化氫。 4 9.如申請專利範圍第4 7項之方法，其中，該氧化劑包含二氣異三聚氰酸。 5 0.如申請專利範圍第40項之方法，其中，該CMP料漿具有在自9至13之範圍内之pH值。

(：:\總檔\91\91112348\91112348(替換)-l.ptc 第35頁 1226391 ----jj| 91112348 年月曰十女工六、申請專利範圍 ' --- 5i·如f請專利範圍第4〇項之方法’丨中，該cMp料浆具有在自10至11之範圍内之pH值。 52. 如申請專利範圍第26項之方法，其中，在將該cMp料水傳达至拋光墊之前將其過濾，以移除直徑大於丨之顆粒。 53. 如中請專利範圍第34項之方法，其中，在將該⑽料濃傳送至拋光塾之前將其過渡，以移除直徑大於丨之顆粒。 5 4 ·如申清專利範圍第4 0頂之方表，·^丄將你，± 靶固弟4U負之万法，其中，在將該CMP料水傳运至拋光墊之前將其過濾，以移除直徑大於ι〇之顆粒。 55· —種測疋AlxGay InzN晶圓之Ga側上之晶體瑕疵密度之方法’其中〇〈y$l及x + y + z = 1，其包括下列步驟：提供一 A lx Gay I nz N晶圓；使用CMP料漿化學機械拋光該晶圓之Ga側，CMp料漿包含顆粒大小低於2 0 0奈米之磨蝕性無定形矽石顆粒、至少一酸，選自由氫氟酸、硫酸、氫氯酸、磷酸和硝酸構成之族群，其中該至少一酸具有一濃度相關於該磨蝕性無定形矽石顆粒、及選擇性採用之至少一氧化劑，選自由過氧化氩和二氣異三聚氰酸構成之族群，其中當該至少一氧化劑存在時’該C Μ P料漿之p Η值係在自〇 · 5至4之範圍内；將經拋光的A lx Gay I ηζ Ν晶圓清潔及乾燥；及利用原子力顯微鏡或掃描電子顯微鏡掃描晶圓，以測定該晶圓中之瑕疵密度。

1226391 —‘案號 91112348__壬_^_Θ__修正__ 六、申請專利範圍 56·—種製造包含AlxGayInzN之晶圓之方法，其中〇<y $1 及x + y + z = i，其包括下列步驟·· 提供一厚度在自1 0 0微米至1 0 0 0微米之範圍内的 Α1χ(ϊ~ΙηζΝ晶圓毛片；視％要降低AlxGay ΙηζΝ晶圓毛片之内部應力；視需要使用包含平均顆粒大小在自5微米至1 5微米之範圍内之磨料的研光料漿研光A lx G ay I ηζ Ν晶圓毛片的Ν側；現需要使用包含平均顆粒大小在自〇· 1微米至6微米之範圍内之磨料的機械拋光料漿機械拋光Α 1χ Ga j η Ν晶圓毛片的ν側； y ζ 現需要使用包含平均顆粒大小在自5微米至丨5微米範圍内之磨料的研光料聚研光AlxGayInzN晶圓毛片=耗 ^用包含平均顆粒大小在自0.丨微米至6微米之範圍内之磨枓的機械拋光料漿機械拋光AlxGay InzN晶圓毛片的Ga JJ要在溫和的蝕刻條件下蝕玄⑴ 二降低AlxGayInzN晶圓之内部應力，而及於N侧產生消光，貝其中，如此製得之AlxGay InzN晶圓具有特 Ga側於1〇 x 10平方微米面積中之方、玉在方；在…之於!奈米之表面糙度。均根(RMS)表面糖度低

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1226391 _案號91112348_年月曰修正_ 六、申請專利範圍 5 7.如申請專利範圍第56項之方法，其中，該AlxGay InzN 晶圓毛片係利用下列步驟製得：將一厚的A lx G ay I nz N薄膜成長於外來基板上；及將外來基板自厚的AlxGay InzN薄膜移除。 58.如申請專利範圍第56項之方法，其中，該AlxGay InzN 晶圓毛片係利用下列步驟製得：成長一AlxxGayInzN毛坏；及切割A lx G ay I nz N毛坏。 5 9 .如申請專利範圍第5 8項之方法，其中，該A lx G ay I nz N 毛坏係經切割成使晶圓毛片表面垂直於c-軸。 6 0.如申請專利範圍第58項之方法，其中，該AlxGay InzN 毛坏係經切割成使晶圓毛片表面故意不垂直於c-軸。 6 1.如申請專利範圍第5 6項之方法，其中，經由使該晶圓在氮或氨環境中在自7 0 0 °C至1 0 0 0 °C之高溫下熱退火1分鐘至1小時而降低AlxGay InzN晶圓之内部應力。 6 2.如申請專利範圍第5 6項之方法，其中，經由化學蝕刻降低AlxGay InzN晶圓之内部應力，其導致厚度低於1 00微米之表面材料的移除。 63.如申請專利範圍第62項之方法，其中，自AlxGay InzN 晶圓移除厚度低於1 0微米之表面材料。 6 4.如申請專利範圍第62項之方法，其中，該AlxGay InzN 晶圓係利用強酸在高於1 5 0 °C之溫度下化學蝕刻。 6 5.如申請專利範圍第64項之方法，其中該強酸係選自包括硫酸、磷酸、及其組合。

C: \總檔\91\91112348\91112348(替換）-1.ptc 第38頁 1226391 月曰慮號』111234«_ 六、申請專利範圍 R7 , ^ 融驗在南於UO 〇C之溫廑下仆庳^十丨 67.如申請專利範圍第66項之苴^下化干蝕刻。自包括熔融Lion、@ ' /、中，該強鹼係選 Cs〇H、及其組合〇田〇H、炼融K0H、炫融K_、炼融 68·如申請專利範圍第56 鑽石粉末、碳化石夕粉末/粉中’ ^用包含選末包含平均顆粒大小在自嶋卿米=圍曰7圓ν°Λ請專利範圍第56項之方法，其中nr〖w 續的研光料漿包含==光料毁於其Ga側研光，各後 71.如申嘈：;二相對較小平均大小的磨料。 „AlxGayInzN 第一研光料衆，自8微米至10微米之磨料的料的第二研“包含平均大小自嶋至7微米之磨料漿包含選自專包:耗圍第:6項之方法，其中，該機械拋光及氧化銘粉i:::石粉末、碳化碎粉末、碳化赠、 73·如申請專利範圍第56項之方 ^ 料漿包含平均^ /、中，該機械拋光石粉末。小在自U微米至6微米之範圍内的鑽 C: \總檔\91\91112348\9l 112348(替換)-1.! 第39頁 ^226391 ^ 寒號，9姐2逃一年日日修正六、申請ϊίίϊΐ --- 曰7。4·如申請專利範圍第56項之方法，其中，該Α1χ(;〜ΙηζΝ =圓毛片係利用兩種以上的機械拋光料漿機械拋光，各後、汽的機械拋光料漿包含平均大小愈來愈小的磨料。曰Μ·如申請專利範圍第74項之方法，其中，該Α1χ(ϊ〜ΙηζΝ 曰曰^毛片係利用包含平均大小自2. 5微米至3 · 5微米之磨料的第一機械拋光料漿，利用包含平均大小自〇 · 7 5微米至自2 5微米之磨料的第二機械拋光料漿，利用包含平均大小〇 _· 3 5微米至〇 · 6 5微米之磨料的第三機械拋光料漿，利用、包含平均大小自0 · 2微米至〇 · 3微米之磨料的第四機械拋光 f聚’及利用包含平均大小自〇 · 1微米至〇. 2微米之磨料的弟五機械拋光料漿機械拋光。 /6·如申請專利範圍第56項之方法，其中，該CMp料漿為次丨生’及该C Μ P料浆之ρ η值係在自〇 · 5至4之範圍内。 77·如申請專利範圍第56項之方法，其中，該CMP料漿為驗性，及該CMP料漿之ρΗ值係在自8至13.5之範圍内。 7 8 ·如申請專利範圍第μ項之方法，其中，該溫和的姓刻條件係選自包括在低於丨〇〇之溫度下於酸水溶液中蝕刻及於驗水溶液中I虫刻。 7 9 ·如申請專利範圍第7 8項之方法，其中，該酸係選自包括氫氟酸、硝酸、硫酸、磷酸水溶液、及其組合。 8 0 ·如申請專利範圍第7 8項之方法，其中，該鹼係選自包括LiOH、NaOH、KOH、Rb〇H、CsOH水溶液、及其組合。

C: \總檔\91 \91112348\91112348(替換)-1 .ptc 第40頁