JP2882355B2

JP2882355B2 - Ｉｉｉ −ｖ族化合物半導体ウエハ及びその製造方法

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Publication number: JP2882355B2
Application number: JP11427796A
Authority: JP
Inventors: 哲也井上; 龍資中井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: JPH09278595A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はオフアングルのII
I −Ｖ族化合物半導体ウエハとその製造方法に関する。
特に基板の方位を示すためのオリエンテーションフラッ
ト（ＯＦ）を形成する方法に関する。オフアングルとい
うのは、低指数の面からずれた表面を持つという意味で
ある。低指数というのは面指数（ｋｌｍ）の整数の値が
小さいということである。III −Ｖ族化合物半導体とい
うのは、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂなどを
意味する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓ結晶などIII −Ｖ族半導体の単
結晶はＨＢ法（水平ブリッジマン法）やＬＥＣ法（液体
封止材チョクラルスキー法）、ＶＢ（垂直ブリッジマン
法）、ＶＧＦ（垂直温度勾配法）によって作られる。Ｈ
Ｂ法はボートの中にＧａＡｓ多結晶の原料を入れ、その
ボートを石英管に入れ、石英管を封じ水平に炉の中に置
いて加熱し、種結晶の方から徐々に冷却して単結晶を成
長させる。ＬＥＣ法はるつぼに入れた液体封止材によっ
て覆われたＧａＡｓの原料融液に種結晶を漬けて種結晶
を回転させながら引上げる方法である。ＶＢ、ＶＧＦ法
は、石英またはｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）るつぼに種
結晶とＧａＡｓ多結晶を原料として入れて、種結晶から
徐々に冷却させる方法である。

【０００３】本発明は結晶の方位に関するので、成長結
晶の方位について初めに説明する。ＧａＡｓ単結晶の上
に、ＧａＡｓを主体とするエピタキシャル層を成長させ
て何らかの素子を作る場合は、主に低指数面の（１０
０）ウエハが用いられる。この面は二つの劈開面が側面
に直交した面として現れるので、素子製作上極めて好都
合であるからである。この面の上には格子整合したＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＡｓ層などをエピタキシャル成長させる
ことができる。劈開面は（０±１±１）、（±１０±
１）、（±１±１０）である。ここで面指数（ｋｌｍ）
は負数の場合、整数の上に線を引いて示すべきである
が、ＪＩＳではそれができないから−１のように前に負
号を付ける。

【０００４】二元の化合物であり閃亜鉛鉱構造を持つの
で、これらの劈開面は全て同等ではない。負号が奇数個
のものと偶数個のものは異なる劈開面である。単結晶薄
片から劈開面に沿って一部を折り取ることを自然劈開と
いう。ＧａＡｓ円形ウエハの場合も、自然劈開し一定長
さの弦とする。長さを異ならせる事によって２種類の劈
開面を区別する。負号が偶数個である（０１１）、（０
−１−１）、（１０１）、（−１−１０）などをＯＦ
（オリエンテーションフラット）という。負号が奇数個
の（０−１１）（０１−１）、（−１０１）などをＩＦ
（アイデンティフィケーションフラット）と呼ぶ。

【０００５】（１００）面を表面とする通常のウエハで
は、これに直交する２種類の劈開面が存在する。そこで
ＯＦ＝（０−１−１）、ＩＦ＝（０−１１）として、長
さＬ₁ 、Ｌ₂ の違うフラットをＯＦ、ＩＦに設ける。円
柱形のインゴットを薄いウエハに切り出してから、自然
劈開によってウエハの側部にＯＦ、ＩＦを付ける。これ
によって結晶方位と表裏を示すようにしている。

【０００６】（１００）面ウエハは劈開面（０±１±
１）が丁度直交する位置にあるから、ウエハ上に縦横多
数の同等のデバイスチップを作製した後、劈開面にそっ
て切断し、長方形（正方形）のチップを切り放す事がで
きた。また直交する劈開面が表面に直角であるから、劈
開面をレ−ザの反射鏡面としても使う事ができる。（１
００）面ＧａＡｓ基板は最も便利なウエハである。

【０００７】ＧａＡｓ基板を用いたレ−ザとしては、従
来からＡｌＧａＡｓ系の混晶が用いられてきた。これは
広い混晶比ｘにおいてＧａＡｓ基板と格子整合できる。
ＡｌＧａＡｓレ−ザは発振閾値が下がり大出力化してき
たので、ＣＤの光源としても広く利用される。発振波長
は８３０ｎｍ、７８０ｎｍなど短波長化している。既に
大量の７８０ｎｍＡｌＧａＡｓレ−ザが製造され使用さ
れている。

【０００８】しかし、これは波長がなお長すぎる。可視
光ではないから人間の目には見えない。半導体レ−ザを
作る試みは数多くなされており、幾多のレ−ザが提案さ
れている。ＩｎＰ基板を用いるＩｎＧａＡｓＰ系のレ−
ザも提案されている。しかしこれらのレ−ザが発する光
はなお赤外光である。

【０００９】１９８５年ＧａＡｓ基板の上にこれに格子
整合するＡｌＧａＩｎＰ系のレ−ザが室温連続発振する
ことが確かめられた。これは３族元素、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎの３元と、５族のＰとよりなる四元の混晶である。基
板はＧａＡｓを用いる。ＡｌＧａＡｓレ−ザは６８０ｎ
ｍの可視光を発する事ができる。３族の半分はＩｎであ
り、のこりの半分がＧａとＡｌよりなる。混晶比ｘをパ
ラメータとして、（Ａｌ_X Ｇａ_1-X）_0.5 Ｉｎ_0.5 Ｐに
よって表現する事ができる。ＧａＡｓとの整合条件から
０．５という値が決まる。パラメータｘの広い範囲でＧ
ａＡｓ基板と整合する事ができる。Ａｌの比率ｘが増え
るとバンドギャップが増える。ために発振波長が下が
る。

【００１０】このような発見があり、ＡｌＧａＩｎＰの
多重量子井戸を用いた赤色半導体レ−ザの研究開発が盛
んに行われている。ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰの層を
多層重ねて形成し活性層としている。これらの結晶はバ
ルク結晶としては製造できない。それでＧａＡｓ基板の
上にエピタキシャル成長させてこれらの混晶薄膜を作っ
ている。

【００１１】可視半導体レ−ザができれば、人間の目に
見えるという事で用途が広がる。それだけでなく波長が
短いのでＣＤなどの光源に使うと記録密度が素晴らしく
向上する。従来行われていた試みにおいて、基板は（１
００）ＧａＡｓウエハである。これにＭＢＥ、ＭＯＶＰ
Ｅ法によってＡｌＧａＩｎＰ層などをエピタキシャル成
長させる。

【００１２】これまで最も普通に利用されていたＧａＡ
ｓウエハは（１００）面を表面に持つものである。（１
００）面は劈開面が直交２面にあり、様々の点で優れて
いるからである。レ−ザの共振器として劈開面を利用で
きるし、チップに切り出す時に自然劈開によることがで
きる。デバイス作製という点では最も好都合の面であ
る。図１に上面を（１００）とした場合の化合物半導体
ウエハの各面の方位を図式的に示す。

【００１３】しかしＧａＡｓ基板の上に、四元混晶のＡ
ｌＧａＩｎＰ薄膜をエピタキシャル成長させる場合、
（１００）面ウエハが必ずしも最適の方位でないことに
気づきつつある。（１００）のように低面指数のウエハ
では再現性良く４元混晶を成長させる事ができないので
ある。３族元素がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎと３つもある。これ
ら元素はＧａＡｓ面上でＰとの反応速度が違う。原料ガ
スの配分によって所望のＡｌ：Ｇａ：Ｉｎの比を実現し
ようとする。しかし目的どおりの混晶比にはならず、ま
た比率が場所によってばらついてしまう。

【００１４】本発明者等は低面指数ＧａＡｓウエハに所
望の比率のＡｌＧａＩｎＰ混晶を作るのが難しい原因に
ついて考察し、（１００）からかなり大きい角度傾いた
面を持つＧａＡｓウエハがむしろ適当であるということ
を知った。（１００）から（１−１−１）方向、（１１
１）方向、（１−１１）方向或いは（１１−１）方向に
１５゜傾けたウエハが好適のようである。１５゜の前
後、５゜〜３０゜の傾きを持つウエハが、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ四元混晶の基板に向いていることが分かってきた。

【００１５】傾斜の方向は以上の４つの方向のいずれで
もよいのである。これを（１±１±１）と表現する事が
できる。しかし４つの場合全てを含むように述べると記
述が複雑になる。以後の説明に於いて、傾きの方向を
（１−１−１）とする。これ以外の傾きの場合をも含む
が、その場合は正負の負号を適当に変える必要がある。
ＯＦ面は（０−１−１）、ＩＦ面は（０−１１）とす
る。これは相対的な定義であって、反対に定義しても良
い。化合物半導体では二つのフラットによって結晶方位
を示すことができる。しかし以後の説明ではＯＦ＝（０
−１−１）、ＩＦ＝（０−１１）とする。

【００１６】（１−１−１）面は（１００）より５４．
７゜傾いている。さらにこれを越えて存在する低指数面
は（０−１−１）で、（１００）より９０゜傾いてい
る。であるから（１００）より（１−１−１）へ５゜〜
３０゜傾いたウエハは低い面指数によって表現すること
ができない。

【００１７】そこで（１００）を基準として表現する。
（１００）から角度Θだけ傾いたウエハの場合、傾き角
Θをオフアングルと呼ぶ。ウエハはオフアングルウエハ
という。さらに角度を指定して、Θオフアングルウエハ
ということもある。さらに傾斜の方向をも含め、（１０
０）Θオフ（１−１−１）ウエハという場合もある。

【００１８】このような基板であっても、側辺に方位を
示すフラットが必要である。レ−ザを作るのであるか
ら、ストライプの方向、共振器などは結晶方位に合わせ
て決定されるべきである。ＯＦは本来（０−１−１）で
あるが、これは基板表面と直角にならず、９０゜からオ
フアングルΘだけずれる。ＩＦは（０−１１）であり、
これは基板表面に直交する。図２に基板の側辺に付した
ＯＦ、ＩＦを示す。何れも劈開面の方向を代表する。オ
フアングルの表面を持つウエハの場合、表面に直交する
ＯＦ、ＩＦは劈開面そのものではなく、劈開面と表面の
交線でウエハを表面に直角に切った面ということにな
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】（１００）から（０−
１−１）方向オフのウエハにおいて、（０−１−１）方
向、（０−１１）方向を示すためにＯＦ、ＩＦを付ける
必要がある。この場合にＯＦ、ＩＦの円周方向の誤差が
十分に小さくなくてはならない。しかし（１００）ウエ
ハにおいては有効であった自然劈開によるＯＦ、ＩＦの
作製法は、オフアングルウエハにおいては誤差が大きく
なる。オフアングルが大きいウエハになると自然劈開法
では、誤差が０．１゜以上にもなってしまう。

【００２０】これでは基板の上に多くのエピタキシャル
層を成長させデバイスを作製した時の製品歩留まりが悪
くなる。オフアングル化合物半導体ウエハにおいてより
高精度にＯＦ、ＩＦを与える方法を提案することが本発
明の第１の目的である。高精度のＯＦ、ＩＦを持つオフ
アングル化合物半導体ウエハを提供することが本発明の
第２の目的である。ＡｌＧａＡｓレ−ザよりも波長の短
いＡｌＧａＩｎＰレ−ザの基板として好適なオフアング
ルＧａＡｓウエハを提案することが本発明の第３の目的
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は（１００）面か
ら（０−１−１）面に５゜〜９０゜傾いた面を持つオフ
アングルの化合物半導体ウエハの結晶方位を示すＯＦ、
ＩＦを付すために、単結晶インゴットの状態でＸ線回折
によって劈開面方向を求め、直交する劈開面方向にＯ
Ｆ、ＩＦになるべき平坦面をインゴットの軸方向に機械
研削する。その後、結晶を軸に直角方向あるいは斜め方
向に切断して、所望のオフアングルウエハを製作するよ
うにする。円柱形に研削したインゴットの周面軸方向に
ＯＦ、ＩＦとなるべき面を帯状に機械研削したものの斜
視図を図６に示す。このように機械研削でＯＦ、ＩＦを
付けてからウエハに切り出す。

【００２２】（１００）面から５゜〜３０゜（１−１−
１）方向に傾いたＧａＡｓオフアングル基板はＡｌＧａ
ＩｎＰレ−ザの基板として有用である。そのようなレ−
ザ基板のＯＦ、ＩＦを正確に与える方法として本発明は
極めて有用である。３０゜〜９０゜オフアングルのＧａ
Ａｓ基板には特に用途はない。またＧａＡｓ以外のＩｎ
Ｐ、ＩｎＡｓ、ＧａＰのオフアングルウエハには今のと
ころ用途は見いだされていない。しかしそのような化合
物半導体オフアングルウエハにおいても本発明は、極め
て正確に、ＯＦやＩＦを与えることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】III −Ｖ族化合物半導体単結晶イ
ンゴットを製作する方法は、公知の方法を使う。ＬＥＣ
（液体封止ＣＺ）法、ＨＢ（水平ブリッジマン）法、Ｖ
Ｂ（垂直ブリッジマン）法、ＶＧＦ（垂直温度勾配）法
など任意である。（１００）から（１−１−１）方向に
オフアングルΘの基板を作るには二つの方法がある。一
つはオフアングルのインゴットを成長させる方法であ
る。もう一つは（１００）インゴットを成長させ斜めに
スライスしてオフアングルウエハを切り出す方法であ
る。

【００２４】［（１）オフアングルインゴット法（図
３）］インゴット自体をオフアングルのものとする方法
である。（１００）から（１−１−１）に向かってΘオ
フアングルであるウエハが目的のウエハであるとする。
図３に示すように、初めから（１００）から（１−１−
１）に向けてΘ傾いた単結晶を、ＬＥＣ法、ＶＢ法、Ｖ
ＧＦ法またはＨＢ法によって成長させる。これを円柱形
に研削する。

【００２５】Ｘ線回折によって、（０−１−１）面と、
（０−１１）面を求める。これらの面方位とインゴット
側面の接線の方向を決めて、一定の幅でインゴット軸方
向にＯＦとＩＦに当たるフラットを機械研削する。この
後インゴットを軸と直角の方向で、（１００）から（１
−１−１）に向かってΘだけオフアングルであるウエハ
を切り出す。このウエハは円形で、側周に既にＯＦとＩ
Ｆが付いている。ウエハにした後自然劈開をしない。機
械研削したＯＦとＩＦをそのまま用いる。

【００２６】ＩＦ＝（０−１１）であり、結晶の傾きの
方向は（０−１−１）であるから、ＩＦはウエハ面に垂
直であり得る。Ｂ面を厳密な（０−１１）として定義す
る。ＩＦの精度はＢ面からの円周方向のズレ角δによっ
て評価する事ができる。しかし（０−１−１）面は、ウ
エハ表面と垂直でない。垂直からΘだけ傾いている。そ
こで、（０−１−１）面から（−１−１−１）方向にΘ
だけ傾いた面をＡ面として定義する。Ａ面はウエハ表面
と直角であり、しかも（０−１−１）面との交線がウエ
ハ表面に平行である。ＯＦの精度はＡ面からの円周方向
のズレΔによって評価できる。

【００２７】この方法はオフアングル単結晶の成長が難
しいという問題がある。しかしＬＥＣ法、ＶＢ法、ＶＧ
Ｆ法、ＨＢ法によってオフアングルの単結晶を成長させ
る技術が開発されている。得られるウエハは円形であ
り、ＯＦ、ＩＦは面に垂直であるから取扱い容易であ
る。

【００２８】［（２）（１００）インゴット法（図
４）］図４に示すように、インゴット自体は（１００）
方向のものとする。つまりΘ＝０の（１００）ジャスト
の単結晶を製造する。これは製造容易である。これを円
柱形或いは楕円柱形に研削する。Ｘ線回折によって、
（０−１−１）面と、（０−１１）面を求める。これら
の方位はインゴットの側面直交２方向に存在する。これ
らの面方位を示す一定幅の平坦部ＯＦ、ＩＦをインゴッ
ト軸方向に機械研削する。

【００２９】この後インゴットを（１００）から（１−
１−１）に向けてΘだけ傾いた面でインゴットを薄片に
切り出す。これにより（１００）から（１−１−１）に
向かってΘだけオフアングルであるウエハを切り出すこ
とができる。このウエハは楕円形または円形である。側
周には既にＯＦとＩＦが付いている。ウエハにした後自
然劈開をしない。機械研削したＯＦとＩＦをそのまま用
いる。ただしＯＦは表面とΘ＋９０゜の角度をなす。

【００３０】ＩＦ＝（０−１１）であり、結晶の傾きの
方向は（０−１−１）であるから、ＩＦはウエハ面に垂
直であり得る。Ｂ面を厳密な（０−１１）として定義す
る。ＩＦの精度はＢ面からの円周方向のズレ角によって
評価する事ができる。しかし（０−１−１）面は、ウエ
ハ表面と垂直でない。（０−１−１）面をＡ’面として
定義する。これはウエハ表面と垂直でないが劈開面であ
る。ＯＦの精度はＡ’面からの円周方向のズレΔによっ
て評価できる。

【００３１】この方法は単結晶の成長が容易であるとい
う利点がある。しかしウエハの形状に問題がある。円柱
形のインゴットから出発すると楕円形のウエハになる。
それを見越して楕円形のインゴットに研削するとウエハ
を円形にできるが、楕円研削は円柱研削よりも難しいの
で、通常楕円ウエハから、ＯＦ、ＩＦの精度（機械研削
面）を維持したまま、チャンファ機により円形ウエハ加
工する。しかし、ＯＦが、表面に対して直角でない。傾
斜するという問題がある。

【００３２】

【実施例】

［例３゜オフの比較例］ＬＥＣ法により、（１０
０）３゜オフ（１−１−１）のＧａＡｓ単結晶インゴッ
トを育成した。円筒研削し３インチ径とした。これを本
発明の方法に従ってＸ線回折法によって（０−１−１）
方向と（０−１１）方向を正確に求めた。［０−１−
１］方向と結晶表面の直交する部分を機械研削によっ
て、長さ２２ｍｍのＯＦを付けた。さらに（０−１１）
面にも機械研削により短いＩＦをつけた。これを内周刃
スライサーによってウエハに切りだした。

【００３３】ウエハは表面に直角で互いに直交する方向
にＯＦとＩＦを持つ。ＩＦは劈開面に平行であり得る
が、ＯＦは劈開面からオフアングル分だけ傾く。ウエハ
毎に側辺のＯＦの厳密なＡ面からの円周方向のズレΔを
測定した。図２にズレの定義を示す。ずれの測定値は
０．０１１゜であった。ここでＡ面というのは、（０−
１−１）から（１−１−１）に向かって３゜傾いた面と
して定義される。円周方向というのは［０−１１］、
［０１−１］を指す。

【００３４】Ｘ線回折によって同じ円筒形インゴットの
（０−１−１）、（０−１１）方位を調べ、インゴット
の周面に印をつけ、これをウエハに切りだした後、印に
従って自然劈開した。これによってＯＦとＩＦを付け
た。自然劈開であるからＯＦは表面に直角でなくオフア
グルだけ傾く。自然劈開したもののＯＦの円周方向のズ
レ角度δを測定した。δの平均値は０．０１３゜であっ
た。

【００３５】［例５゜オフの実施例］ＬＥＣ法によ
り、（１００）から（１−１−１）５゜オフのＧａＡｓ
単結晶インゴットを育成した。円筒研削し３インチ径の
円柱インゴットとした。Ｘ線回折法によって（０−１−
１）方向と（０−１１）方向を正確に求めた。［０−１
−１］方向と結晶表面の直交する部分を機械研削によっ
て、長さ２２ｍｍのＯＦを付けた。

【００３６】さらに（０−１１）面にも機械研削により
短いＩＦをつけた。その後ウエハに切りだした。ウエハ
毎に側辺のＯＦの厳密なＡ面からの円周方向のズレΔを
測定した。円周方向ずれの測定値の平均は０．０１６゜
であった。ここでＡ面というのは、（０−１−１）から
（１−１−１）に向かって５゜傾いた面として定義され
る。

【００３７】同じ円筒形インゴットをＸ線回折によって
（０−１−１）、（０−１１）方位を調べ、インゴット
の周面に印をつけ、これをウエハに切りだした後、印に
従って自然劈開した。これによってＯＦとＩＦを付け
た。ＩＦは表面に直角であるが、オフは表面から５゜傾
く。自然劈開したもののＯＦの円周方向のズレ角度δを
測定した。δの平均値は０．０５５゜であった。本発明
の場合は、ＯＦ方位が自然劈開に比べて約１／３の誤差
に減っている。機械研削の方が厳密な方位を与えること
ができる。

【００３８】［例１０゜オフの実施例］ＶＢ法によ
り、＜１００＞方向に延びるＧａＡｓ単結晶インゴット
を育成した。円筒研削し３インチ径の円柱インゴットと
した。Ｘ線回折法によって（０−１−１）方向と（０−
１１）方向を正確に求めた。（０−１−１）方向の結晶
表面を機械研削し長さ２２ｍｍのＯＦを付けた。さらに
（０−１１）面にも機械研削により短いＩＦをつけた。

【００３９】その後（１００）から（１−１−１）方向
に１０゜傾いた面に平行にインゴットを切りだした。こ
れにより（１００）から（１−１−１）方向に１０゜オ
フの楕円形ウエハを得た。ＩＦはウエハ面に直角であ
る。しかしＯＦはウエハ表面に対して１０゜の角度をな
す。Ａ’面を厳密な（０−１−１）面として定義する。
ウエハ毎に側辺のＯＦの厳密なＡ’面からの円周方向の
ズレΔを測定した。円周方向ずれの測定値の平均は０．
００８゜であった。

【００４０】同じように［１００］方向に引き上げた円
筒形インゴットをＸ線回折によって（０−１−１）、
（０−１１）方位を調べ、インゴットの周面に印をつ
け、これを（１００）から（１−１−１）方向に１０゜
傾いた方向に切断することにより楕円形ウエハに切りだ
した後、印に従って自然劈開した。これによってＯＦと
ＩＦを付けた。ＯＦは表面から１０゜傾く。自然劈開し
たＯＦのＡ’面との円周方向のズレ角度δを測定した。
δの平均値は０．０８４゜であった。本発明の場合は、
ＯＦ方位が自然劈開に比べて約１／１０の誤差に減って
いる。機械研削の方がはるかに厳密な方位を与えること
ができる。

【００４１】［例１５゜オフの実施例］ＶＢ法によ
り、＜１００＞方向に延びるＧａＡｓ単結晶インゴット
を育成した。楕円形状に研削し短径が３インチ径の楕円
柱インゴットとした。Ｘ線回折法によって（０−１−
１）方向と（０−１１）方向を正確に求めた。（０−１
−１）方向の結晶表面を機械研削し長さ２２ｍｍのＯＦ
を付けた。さらに（０−１１）面にも機械研削により短
いＩＦをつけた。その後（１００）から（１−１−１）
方向に１５゜傾いた面に平行にインゴットを切りだし
た。これにより（１００）から（１−１−１）方向に１
５゜オフの略円形ウエハを得た。図５にそのウエハの断
面図を示す。

【００４２】ＩＦはウエハ面に直角である。しかしＯＦ
はウエハ表面に対して１５゜の角度をなす。Ａ’面を厳
密な（０−１−１）面として定義する。ウエハ毎に側辺
のＯＦの厳密なＡ’面からの円周方向のズレΔを測定し
た。円周方向ずれの測定値の平均は０．０１９゜であっ
た。

【００４３】同じように＜１００＞方向に引き上げたイ
ンゴットを楕円形に研削した。Ｘ線回折によって（０−
１−１）、（０−１１）方位を調べ、インゴットの周面
に印をつけた。これを（１００）から（１−１−１）方
向に１５゜傾いた方向に切断することにより楕円形ウエ
ハに切りだした後、印に従って自然劈開した。これによ
ってＯＦとＩＦを付けた。ＯＦは表面に対して直角な面
から１５゜傾く。自然劈開したＯＦのＡ’面との円周方
向のズレ角度δを測定した。δの平均値は０．１６８゜
であった。本発明の場合は、ＯＦ方位が自然劈開に比べ
て約１／８の誤差に減っている。自然劈開よりも本発明
の機械研削の方が厳密な方位を与えることができる。

【００４４】［例５４．６゜オフの実施例］ＨＢ法
により、＜１−１−１＞方向に延びるＧａＡｓ単結晶イ
ンゴットを育成した。これはボートの形状を写しＤ型の
断面形状を持つ。円筒研削し円筒形状のインゴットとす
る。Ｘ線回折法によって（０−１−１）方向と（０−１
１）方向を正確に求めた。（０−１−１）から５４．６
傾いた方向の結晶表面を機械研削し長さ２２ｍｍのＯＦ
を付けた。さらに（０−１１）面にも機械研削により短
いＩＦをつけた。インゴット軸に直角に（１−１−１）
面ウエハを切りだした。これにより（１００）から（１
−１−１）方向に５４．６゜オフの略円形ウエハを得
た。ＯＦとＩＦが直角の方向に形成されて劈開面でな
い。

【００４５】Ａ面を（０−１−１）面から５４．６の角
度をなす面として定義する。ウエハ毎に側辺のＯＦの厳
密なＡ面からの円周方向のズレΔを測定した。円周方向
ずれの測定値の平均は０．０１１゜であった。

【００４６】同じように＜１−１−１＞方向にＨＢ法に
よって成長させたインゴットを円柱形に研削した。Ｘ線
回折によって（０−１−１）、（０−１１）方位を調
べ、インゴットの周面に印をつけた。これを軸に直角に
（（１−１−１）方向に）切断することにより円形ウエ
ハに切りだした後、印に従って自然劈開した。これによ
ってＯＦとＩＦを付けた。ＯＦは表面から３５．４゜傾
く。自然劈開したＯＦのＡ’面（０−１−１）との円周
方向のズレ角度δを測定した。δの平均値は０．２５１
゜であった。

【００４７】本発明の場合は、ＯＦ方位の誤差が自然劈
開に比べて約１／２０に減っている。自然劈開よりも本
発明の機械研削の方が厳密な方位を与えることができ
る。このようにオフアングルが大きくなると、本発明の
優れていることがより顕著に分かる。

【００４８】［例９０゜オフの実施例］ＶＢ法によ
り、＜０−１−１＞方向に延びるＧａＡｓ単結晶インゴ
ットを育成した。これを円筒研削し円筒形状のインゴッ
トとする。Ｘ線回折法によって（０−１１）方向を正確
に求めた。ここに於いて、結晶表面を機械研削し長さ２
２ｍｍのＩＦを付けた。インゴット軸に直角に（０−１
−１）面ウエハを切りだした。これにより（１００）か
ら（１−１−１）方向に９０゜オフ、つまり（０−１−
１）の略円形ウエハを得た。ＩＦが表面と直角の方向に
形成されている。Ｂ面を（０−１１）面として定義す
る。ウエハ毎に側辺のＩＦの厳密なＢ面からの円周方向
のズレΔを測定した。円周方向ずれの測定値の平均は
０．０１４゜であった。

【００４９】同じように＜０−１−１＞方向にＶＢ法に
よって成長させたインゴットを円柱形に研削した。Ｘ線
回折によって（０−１１）方位を調べ、インゴットの周
面に印をつけた。これを軸直角に切断することにより円
形ウエハに切りだした後、印に従って自然劈開した。こ
れによってＩＦを付けた。自然劈開したＯＦのＢ面（０
−１１）との円周方向のズレ角度δを測定した。δの平
均値は０．３０２゜であった。

【００５０】本発明の場合は、ＯＦ方位の誤差が自然劈
開に比べて約１／２０に減っている。自然劈開よりも本
発明の機械研削の方が厳密な方位を与えることができ
る。このようにオフアングルが大きくなると、本発明の
優れていることがより顕著に分かる。

【００５１】

【発明の効果】（１００）から（１−１−１）方向へ５
゜〜９０゜オフＧａＡｓウエハにおいて、本発明はイン
ゴットの状態で、Ｘ線回折法によってＯＦ、ＩＦの方向
を決めインゴットの側面を機械研削し、その後でインゴ
ットを所望の方位に切断しウエハとする。通常のウエハ
のように自然劈開したものに比較してＯＦ、ＩＦの円周
方向の誤差が小さい。機械研削してフラットを付けたも
のは自然劈開に比べて誤差が１／３〜１／２０になる。
オフアングルが大きいものほど本発明の優越性が明確に
なる。本発明は自然劈開に頼らず機械研削するので、３
゜〜９０゜のオフアングルにおいて厳密な面からのズレ
を常に０．１゜以下にすることができる。

【００５２】ＡｌＧａＩｎＰ薄膜をエピタキシャル成長
させる場合、オフアングルのＧａＡｓ基板が有効である
ことが分かりつつある。オフアングルＧａＡｓ基板とい
う場合、ＯＦ、ＩＦを従来のように自然劈開によって与
えると、円周方向の角度誤差が大きくなる。本発明はイ
ンゴットの状態でＸ線回折で方位を決めインゴット周面
を軸方向に機械研削することによりＯＦ、ＩＦを与え
る。これにより自然劈開によるよりも正確にＩＦ、ＯＦ
を決定できる。ＡｌＧａＩｎＰレ−ザ用のＧａＡｓ基板
の製造方法として有効である。

【００５３】ＧａＡｓウエハ以外に、ＩｎＰ、ＩｎＳ
ｂ、ＧａＰなどIII −Ｖ族化合物半導体ウエハのＯＦ、
ＩＦの形成の手段として広く使うことができる。ただし
オフアングルのウエハに明確な用途があるのは、現在の
ところＧａＡｓウエハだけである。ＩｎＰウエハ、Ｇａ
Ｐウエハなどをオフアングルにした場合、何に利用でき
るか？ということは分からない。ＧａＡｓ以外の化合物
半導体のオフアングルウエハの用途は未だ見いだされて
いない。本例ではすべて（０±１±１）方向にＩＦをつ
けた例を扱ったが、これは角度さえ正確に分かっていれ
ばどの部分につけてもよい。実際には角度が正確であれ
ば、（００±１）方向や（０±１１）方向につけても構
わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】化合物半導体の結晶面方位を説明的に示す（１
００）を上面とする平面図。

【図２】化合物半導体ウエハの側周２箇所にＯＦとＩＦ
を付したものの斜視図。

【図３】（１００）から（１−１−１）方向にオフアン
グルΘを持つように単結晶成長させて得た円柱形のイン
ゴットの側面の劈開面にＯＦとＩＦの平坦面を軸方向に
研削し、インゴットを軸に垂直な方向に切断し、（１０
０）Θオフアングル（１−１−１）のウエハを製作する
様子を説明するためのインゴットの斜視図。

【図４】（１００）方向に単結晶成長させて得た円柱形
のインゴットの側面の劈開面にＯＦとＩＦの平坦面を軸
方向に研削し、インゴットを（１００）から（１−１−
１）方向にオフアングルΘだけ傾斜した方向に切断し、
（１００）Θオフアングル（１−１−１）のウエハを製
作する様子を説明する為のインゴットの斜視図。

【図５】図４のインゴットをオフアングルΘだけ斜めに
切りとって作製したウエハの断面図。

【図６】円柱形のインゴットに劈開面を示すＯＦ、ＩＦ
になるべき面を帯状に機械研削した状態のインゴット斜
視図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｐ 33/00 33/00 ＡＨ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C30B 28/00 - 35/00 H01L 21/02 H01L 21/205 H01L 21/304 311 H01L 21/304 331 H01L 21/66 H01L 33/00 H01S 3/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（１００）面から（０±１±１）面方向
に５゜〜９０゜傾いた面を持つオフアングルの化合物半
導体ウエハの製造方法であって、（１００）方向から
（０±１±１）方向に所望のオフアングルΘ（５゜≦Θ
≦９０゜）だけ傾斜した方向に単結晶を成長させ、結晶
の劈開方向をしめすＯＦ、ＩＦを付すために単結晶イン
ゴットの状態でＸ線回折によって劈開面方向を求め、直
交する劈開面方向にＯＦ、ＩＦになるべき平坦面をイン
ゴットの軸方向に機械研削し、結晶を軸に直角方向に切
断して、ＯＦ、ＩＦを有する所望のオフアングルウエハ
を製造する事を特徴とするIII −Ｖ族化合物半導体ウエ
ハの製造方法。
【請求項２】（１００）面から（０±１±１）面方向
に５゜〜９０゜傾いた面を持つオフアングルの化合物半
導体ウエハの製造方法であって、（１００）方向に単結
晶を成長させ、結晶の劈開方向をしめすＯＦ、ＩＦを付
すために単結晶インゴットの状態でＸ線回折によって劈
開面方向を求め、直交する劈開面方向にＯＦ、ＩＦにな
るべき平坦面をインゴットの軸方向に機械研削し、結晶
を軸に対して（０±１±１）の方向に所望のオフアング
ルΘ（５゜≦Θ≦９０゜）だけ傾斜した方向に切断し
て、ＯＦ、ＩＦを有する所望のオフアングルウエハを製
造する事を特徴とするIII −Ｖ族化合物半導体ウエハの
製造方法。
【請求項３】結晶の劈開方向をしめすＯＦ、ＩＦが機
械研削によってウエハ周辺に付されていて、（１００）
面から（０±１±１）面方向に５゜〜９０゜傾いた面を
持つことを特徴とする化合物半導体ウエハ。
【請求項４】ＧａＡｓウエハであって、結晶の劈開方
向をしめすＯＦ、ＩＦが機械研削によってウエハ周辺に
付されていて、（１００）面から（０±１±１）面方向
に５゜〜３０゜傾いた面を持つ事を特徴とする化合物半
導体ウエハ。
【請求項５】ＡｌＧａＩｎＰレ−ザの基板となる請求
項４に記載の化合物半導体ウエハ。