JP6761917B1 - リン化インジウム基板、半導体エピタキシャルウエハ、及びリン化インジウム基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態のリン化インジウム基板の構成について説明する。
本実施形態のリン化インジウム(InP)基板は、エピタキシャル結晶層を形成するための主面と、主面の反対側の裏面とを有する。
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板は、一側面において、裏面を上にした状態で測定した、裏面のBOW値が、−2.0〜2.0μmに制御されている。このような構成によれば、基板裏面の反りが良好に抑制されたリン化インジウム基板が得られる。より具体的には、エピタキシャル成長を実施する際、リン化インジウム基板を裏面側からサセプターで支持しても、基板裏面とサセプターの接触が均一になる。このため、リン化インジウム基板への熱伝導の面内分布が均一となり、エピタキシャル成長時の基板温度が均一となる。その結果、生成するエピタキシャル結晶層の品質が向上し、発光波長がずれる等の半導体エピタキシャルウエハの性能の低下を良好に抑制することができる。
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板は、裏面を上にした状態で幅3mmの外周部分を除外して測定した、裏面のSORI値が、2.5μm以下に制御されているのが好ましい。このような構成によれば、基板裏面の反りがより良好に抑制されたリン化インジウム基板が得られる。より具体的には、エピタキシャル成長を実施する際、リン化インジウム基板を裏面側からサセプターで支持しても、基板裏面とサセプターの接触がより均一になる。このため、リン化インジウム基板への熱伝導の面内分布がより均一となり、エピタキシャル成長時の基板温度がより均一となる。その結果、生成するエピタキシャル結晶層の品質が向上し、発光波長がずれる等の半導体エピタキシャルウエハの性能の低下をより良好に抑制することができる。
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板は、裏面を上にした状態で幅3mmの外周部分を除外して測定した、裏面のWARP値が、3.5μm以下に制御されているのが好ましい。このような構成によれば、基板裏面の反りがより良好に抑制されたリン化インジウム基板が得られる。より具体的には、エピタキシャル成長を実施する際、リン化インジウム基板を裏面側からサセプターで支持しても、基板裏面とサセプターの接触がより均一になる。このため、リン化インジウム基板への熱伝導の面内分布がより均一となり、エピタキシャル成長時の基板温度がより均一となる。その結果、生成するエピタキシャル結晶層の品質が向上し、発光波長がずれる等の半導体エピタキシャルウエハの性能の低下をより良好に抑制することができる。
次に、本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板の製造方法について説明する。
リン化インジウム基板の製造方法としては、まず、公知の方法にてリン化インジウムのインゴットを作製する。
次に、リン化インジウムのインゴットを研削して円筒にする。
次に、研削したリン化インジウムのインゴットから主面及び裏面を有するウエハを切り出す。このとき、リン化インジウムのインゴットの結晶両端を所定の結晶面に沿って、ワイヤーソーを用いて切断し、複数のウエハを所定の厚みに切り出す。ウエハを切り出す工程では、ワイヤーを水平方向に往復させながら常に新線を送り続けるとともに、リン化インジウムのインゴットを載せたステージをワイヤーへ向かって鉛直方向に移動させる。
・ワイヤーの新線供給速度:10〜60m/分
・ワイヤーの往復速度:300〜350m/分
・リン化インジウムのインゴットを載せたステージの鉛直方向移動速度:200〜400μm/分
・ワイヤーソーの砥粒の管理
使用砥粒GC #1200、切削油PS−LP−500Dとし、砥粒は粘度計のロータ軸の回転速度60rpmのときに300〜400mPa・sになるように管理する。当該粘度は、東機産業製TVB−10粘度計で測定することができる。
次に、ウエハの主面を鏡面研磨用の研磨材で研磨して鏡面に仕上げる。
次に、洗浄を行うことで、本発明の実施形態に係るリン化インジウムウエハが製造される。
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板の主面に対し、公知の方法で半導体薄膜をエピタキシャル成長させることで、エピタキシャル結晶層を形成し、半導体エピタキシャルウエハを作製することができる。当該エピタキシャル成長の例としては、リン化インジウム基板の主面に、InAlAsバッファ層、InGaAsチャネル層、InAlAsスペーサ層、InP電子供給層をエピタキシャル成長させたHEMT構造を形成してもよい。このようなHEMT構造を有する半導体エピタキシャルウエハを作製する場合、一般には、鏡面仕上げしたリン化インジウム基板に、硫酸/過酸化水素水などのエッチング溶液によるエッチング処理を施して、基板表面に付着したケイ素(Si)等の不純物を除去する。このエッチング処理後のリン化インジウム基板の裏面をサセプターに接触させて支持した状態で、リン化インジウム基板の主面に、分子線エピタキシャル成長法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)又は有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によりエピタキシャル膜を形成する。
まず、所定の直径で育成したリン化インジウムの単結晶のインゴットを準備した。
次に、リン化インジウムの単結晶のインゴットの外周を研削し、円筒にした。
・ワイヤーの新線供給速度:10〜60m/分
・ワイヤーの往復速度:表1に記載
・リン化インジウムのインゴットを載せたステージの鉛直方向移動速度:表1に記載
・ワイヤーソーの砥粒の管理
使用砥粒GC #1200、切削油PS−LP−500Dとし、砥粒は粘度計のロータ軸の回転速度60rpmのときに表1に記載の粘度になるように管理した。当該粘度は、東機産業製TVB−10粘度計で測定した。
・裏面評価
実施例1〜6及び比較例1〜5のサンプルについて、Corning Tropel社製Ultrasortを用いて、それぞれ裏面を上側に向けてPP製カセットに収納し、自動搬送にて、幅3mmの外周部分を除外したSORI値とWARP値を測定し、さらに、BOW値を測定した。当該測定は非吸着にて実施した。
実施例1〜6及び比較例1〜5のサンプルについて、Corning Tropel社製Ultrasortを用いて、それぞれ表面を上側に向けてPP製カセットに収納し、自動搬送にて、幅3mmの外周部分を除外したWARP値及びTTV値を測定した。当該測定は非吸着にて実施した。
前述の製造条件、評価の結果を表1に示す。
実施例1〜6は、いずれも裏面を上にして平坦な面上に置いて測定したBOW値の絶対値が2.0μm以下であり、基板裏面とサセプターとの接触が均一になるような良好なリン化インジウム基板が得られた。
比較例1〜3は、ワイヤーソーによる切断工程において、それぞれのパラメータが適切ではなく裏面そりが大きいリン化インジウム基板となった。
比較例4は、切断後のエッチング工程において、エッチング量が適切ではなく切断時の加工ダメージを除去することができず裏面そりが大きいリン化インジウム基板となった。
比較例5は、ラッピング後のエッチング工程において、エッチング量が適切ではなくラッピング時の加工ダメージを除去することができず裏面そりが大きいリン化インジウム基板となった。
Claims (13)
- エピタキシャル結晶層を形成するための主面と、前記主面の反対側の裏面とを有するリン化インジウム基板であって、
前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、−2.0〜2.0μmであることを特徴とするリン化インジウム基板。 - 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、−1.5〜1.0μmである請求項1に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、−0.3〜0.9μmである請求項2に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、−0.3〜0.9μmであり、基板の直径が100mm以下である請求項3に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、−0.3〜0.5μmであり、基板の直径が76.2mm以下である請求項3に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のBOW値が、0.0〜0.7μmであり、基板の直径が50.8mm以下である請求項3に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のSORI値が、2.5μm以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のSORI値が、1.6〜2.5μmである請求項7に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のWARP値が、3.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のWARP値が、1.8〜3.5μmである請求項9に記載のリン化インジウム基板。
- 前記リン化インジウム基板の前記裏面を上にした状態で測定した、前記裏面のWARP値が、1.8〜3.4μmである請求項10に記載のリン化インジウム基板。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載のリン化インジウム基板の前記主面上に、エピタキシャル結晶層を備えた半導体エピタキシャルウエハ。
- リン化インジウムのインゴットからウエハをワイヤーソーで切り出す工程と、
前記切り出したウエハをエッチングする工程と、
前記エッチング後のウエハの外周部分の面取りを行う工程と、
前記面取り後のウエハの少なくとも一方の表面を研磨する工程と、
前記研磨後のウエハをエッチングする工程と、
を含み、
前記リン化インジウムのインゴットからウエハをワイヤーソーで切り出す工程は、ワイヤーを水平方向に往復させながら常に新線を送り続けるとともに、前記リン化インジウムのインゴットを載せたステージを前記ワイヤーへ向かって鉛直方向に移動させる工程を含み、前記ワイヤーの新線供給速度が10〜60m/分であり、前記ワイヤーの往復速度が300〜350m/分であり、前記リン化インジウムのインゴットを載せたステージの鉛直方向移動速度が200〜400μm/分であり、前記ワイヤーソーの砥粒の粘度が300〜400mPa・sであり、
前記切り出したウエハをエッチングする工程は、両面から合計5〜15μmだけエッチングし、
前記研磨後のウエハをエッチングする工程は、両面から合計8〜15μmだけエッチングする請求項1〜11のいずれか一項に記載のリン化インジウム基板の製造方法。
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