JP6906079B2 - Indium phosphide substrate - Google Patents
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Description
本発明は、リン化インジウム基板に関する。 The present invention relates to an indium phosphide substrate.
インジウムリン(InP)は、III族のインジウム(In)とV族のリン(P)とからなるIII−V族化合物半導体材料である。半導体材料としての特性は、バンドギャップ1.35eV、電子移動度〜5400cm2/V・sであり、高電界下での電子移動度はシリコンやガリウム砒素といった他の一般的な半導体材料より高い値になるという特性を有している。また、常温常圧下での安定な結晶構造は立方晶の閃亜鉛鉱型構造であり、その格子定数は、ヒ化ガリウム(GaAs)やリン化ガリウム(GaP)等の化合物半導体と比較して大きな格子定数を有するという特徴を有している。 Indium phosphide (InP) is a group III-V compound semiconductor material composed of group III indium (In) and group V phosphorus (P). The characteristics of the semiconductor material are a band gap of 1.35 eV and electron mobility of ~ 5400 cm 2 / V · s, and the electron mobility under a high electric field is higher than that of other general semiconductor materials such as silicon and gallium arsenide. It has the characteristic of becoming. The stable crystal structure under normal temperature and pressure is a cubic zinchalerite type structure, and its lattice constant is larger than that of compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs) and gallium phosphide (GaP). It has the characteristic of having a lattice constant.
リン化インジウム基板の原料となるリン化インジウムのインゴットは、通常、所定の厚さにスライシングされ、所望の形状に研削され、適宜機械研磨された後、研磨屑や研磨により生じたダメージを除去するために、エッチングや精密研磨(ポリシング)等に供される。 Indium phosphide ingots, which are the raw material for indium phosphide substrates, are usually sliced to a predetermined thickness, ground to a desired shape, appropriately mechanically polished, and then removed from polishing debris and damage caused by polishing. Therefore, it is used for etching, precision polishing (polishing), and the like.
リン化インジウム基板の結晶方位を示すために一般に行われるのは、例えば、特許文献1に開示されているような、円形基板(ウエハ)の所定領域の弓形部分を切り取り、特定の面方位を有する面を露出させるオリエンテーションフラット法である。方位を示す短い線分をオリエンテーションフラットと呼ぶ。ウエハプロセスにおいてオリエンテーションフラットを基準にウエハの向きを定めて様々な工程を行うようになっている。 What is generally done to indicate the crystal orientation of an indium phosphide substrate is to cut out an arched portion of a predetermined region of a circular substrate (wafer) and have a specific plane orientation, for example, as disclosed in Patent Document 1. This is an orientation flat method that exposes the surface. A short line segment indicating the orientation is called an orientation flat. In the wafer process, the orientation of the wafer is determined based on the orientation flat, and various processes are performed.
ウエハプロセスにおいて、上記オリエンテーションフラットはウエハの向きを定めるための基準となるものであり、その精度が重要となる。特に、主面及びオリエンテーションフラットを有するリン化インジウム基板において、主面の上方からリン化インジウム基板を光学顕微鏡等で観察し、オリエンテーションフラットをウエハの向きを定めるための基準とする場合、主面とオリエンテーションフラットとが接する稜線の直線性が非常に重要となる。 In the wafer process, the orientation flat is a standard for determining the orientation of the wafer, and its accuracy is important. In particular, in an indium phosphide substrate having a main surface and an orientation flat, when the indium phosphide substrate is observed from above the main surface with an optical microscope or the like and the orientation flat is used as a reference for determining the orientation of the wafer, the main surface is used. The straightness of the ridgeline in contact with the orientation flat is very important.
しかしながら、リン化インジウムの円形基板(ウエハ)の所定領域の弓形部分を切り取り、特定の面方位を有する面を露出させるオリエンテーションフラット法において、主面とオリエンテーションフラットとが接する稜線の直線性の精度を向上させることは一般に困難なものであり、当該稜線の直線性の精度の向上に関する技術の改善が望まれている。 However, in the orientation flat method in which the arcuate portion of a predetermined region of an indium phosphide circular substrate (wafer) is cut out to expose a surface having a specific surface orientation, the accuracy of the linearity of the ridge line where the main surface and the orientation flat contact is improved. It is generally difficult to improve, and it is desired to improve the technique for improving the accuracy of the linearity of the ridgeline.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、主面とオリエンテーションフラットとが接する稜線の直線性の精度が良好なリン化インジウム基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an indium phosphide substrate having good linearity accuracy of a ridge line where a main surface and an orientation flat are in contact with each other.
本発明は一実施形態において、主面及びオリエンテーションフラットを有するリン化インジウム基板であって、前記主面と前記オリエンテーションフラットとが接する稜線において、前記稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外して、前記稜線において2mmの間隔で始点から終点までの複数の測定点を設定し、前記始点と前記終点とを結ぶ直線を基準線として、前記各測定点の前記基準線からの距離を前記各測定点の偏差としたとき、前記偏差の最大値が、前記稜線の長さの1000分の1以下であり、前記主面の最大径が49〜151mmであり、前記稜線の長さが前記主面の直径の8〜50%であることを特徴とするリン化インジウム基板である。 In one embodiment, the present invention is a phosphorinated indium substrate having a main surface and an orientation flat, excluding a portion having a length of 3 mm inward from both ends of the ridge line at a ridge line where the main surface and the orientation flat are in contact with each other. Then, a plurality of measurement points from the start point to the end point are set at intervals of 2 mm on the ridge line, the straight line connecting the start point and the end point is used as a reference line, and the distance of each measurement point from the reference line is defined as the reference line. when the deviation of each measurement point, the maximum value of the deviation state, and are less than one thousandth of the length of the ridge, the largest diameter of the main surface is 49~151Mm, the length of the ridge is indium phosphide substrate, wherein 8-50% der Rukoto diameter of said main surface.
本発明のリン化インジウム基板は一実施形態において、前記偏差の最大値が、前記稜線の長さの1500分の1以下である。 In one embodiment of the indium phosphide substrate of the present invention, the maximum value of the deviation is 1/1500 or less of the length of the ridgeline.
本発明のリン化インジウム基板は別の一実施形態において、基板厚みが300〜900μmである。 In another embodiment, the indium phosphide substrate of the present invention has a substrate thickness of 300 to 900 μm.
本発明のリン化インジウム基板は更に別の一実施形態において、前記主面の外縁は、前記オリエンテーションフラットと、前記オリエンテーションフラットに連なる円弧部とからなり、前記主面の最大径が前記稜線の長さ以上であり、且つ、49〜151mmである。 In yet another embodiment of the indium phosphide substrate of the present invention, the outer edge of the main surface is composed of the orientation flat and an arc portion connected to the orientation flat, and the maximum diameter of the main surface is the length of the ridgeline. It is more than that and is 49 to 151 mm.
本発明は別の一実施形態において、リン化インジウムのインゴットを、番手#270〜#400の砥石を用いて、砥石送り速度20〜35mm/分で研削してオリエンテーションフラットを形成する工程と、前記研削したリン化インジウムのインゴットから主面及びオリエンテーションフラットを有するウエハを切り出す工程と、前記ウエハにおいて、オリエンテーションフラットを構成する端面以外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下記エッチング条件でエッチングする工程と、
・エッチング条件
〔エッチング液組成〕85質量%のリン酸水溶液及び30質量%の過酸化水素水としたとき、当該リン酸水溶液:0.2〜0.4、当該過酸化水素水:0.1、残部:水として、エッチング液全体が1となるような容積比とする
〔エッチング液温度〕60〜100℃
〔エッチング時間〕8〜15分
を含むリン化インジウム基板の製造方法である。
In another embodiment of the present invention, a step of grinding an ingot of indium phosphate with a wafer having a count of # 270 to # 400 at a polishing speed of 20 to 35 mm / min to form an orientation flat, and the above-mentioned step. A step of cutting out a wafer having a main surface and an orientation flat from a ground ingot of indium phosphate, a step of chamfering an outer peripheral portion of the wafer other than the end face constituting the orientation flat, and at least one of the chamfered wafers. A step of polishing the surface of the wafer and a step of etching the polished wafer under the following etching conditions.
Etching conditions [Etching liquid composition] When 85% by mass of phosphoric acid aqueous solution and 30% by mass of hydrogen peroxide solution are used, the phosphoric acid aqueous solution: 0.2 to 0.4 and the hydrogen peroxide solution: 0.1. , Remaining: Water, set the volume ratio so that the entire etching solution is 1. [Etching solution temperature] 60 to 100 ° C.
[Etching time] A method for producing an indium phosphide substrate, which comprises 8 to 15 minutes.
本発明は更に別の一実施形態において、リン化インジウムのインゴットを研削してオリエンテーションフラットを形成する工程と、前記研削したリン化インジウムのインゴットから主面及びオリエンテーションフラットを有するウエハを切り出す工程と、前記ウエハにおいて、オリエンテーションフラットの端面部を番手#800〜#1200の砥石を用いて、砥石送り速度60〜180mm/分で研削するとともに、オリエンテーションフラット部以外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下記エッチング条件でエッチングする工程と、
・エッチング条件
〔エッチング液組成〕85質量%のリン酸水溶液及び30質量%の過酸化水素水としたとき、当該リン酸水溶液:0.2〜0.4、当該過酸化水素水:0.1、残部:水として、エッチング液全体が1となるような容積比とする
〔エッチング液温度〕60〜100℃
〔エッチング時間〕8〜15分
を含むリン化インジウム基板の製造方法である。
In yet another embodiment of the present invention, there is a step of grinding an ingot of indium phosphate to form an orientation flat, and a step of cutting out a wafer having a main surface and an orientation flat from the ground ingot of indium phosphate. In the wafer, the step of grinding the end face portion of the orientation flat portion with a grindstone having a count of # 800 to # 1200 at a grindstone feed rate of 60 to 180 mm / min and chamfering the outer peripheral portion other than the orientation flat portion, and the above. A step of polishing at least one surface of the chamfered wafer and a step of etching the polished wafer under the following etching conditions.
Etching conditions [Etching liquid composition] When 85% by mass of phosphoric acid aqueous solution and 30% by mass of hydrogen peroxide solution are used, the phosphoric acid aqueous solution: 0.2 to 0.4 and the hydrogen peroxide solution: 0.1. , Remaining: Water, set the volume ratio so that the entire etching solution is 1. [Etching solution temperature] 60 to 100 ° C.
[Etching time] A method for producing an indium phosphide substrate, which comprises 8 to 15 minutes.
本発明の実施形態によれば、主面とオリエンテーションフラットとが接する稜線の直線性の精度が良好なリン化インジウム基板を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an indium phosphide substrate having good linearity accuracy of the ridge line where the main surface and the orientation flat are in contact with each other.
〔リン化インジウム基板〕
まず、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基板10は、図1に示すように、主面11と、オリエンテーションフラット12とを有している。また、主面11とオリエンテーションフラット12とが接してなる線を稜線13とする。
[Indium phosphide substrate]
First, the configuration of the indium phosphide substrate of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the
ここで、「主面」とは、半導体素子構造の形成を行うためにエピタキシャル成長を実施する面である。また、「オリエンテーションフラット」とは、結晶の外周の一部を例えば弓形に切り取った後に現れる部分であり、基板の主面を上から見たときに外周の一部に形成された直線部分に相当する。オリエンテーションフラットは、主に基板の結晶方位を示す役割を果たす。オリエンテーションフラットは、目視で観察した場合基板の主面に略垂直な方向に形成される。 Here, the "main surface" is a surface on which epitaxial growth is performed in order to form a semiconductor device structure. Further, the "orientation flat" is a part that appears after cutting a part of the outer circumference of the crystal into a bow shape, for example, and corresponds to a straight part formed on a part of the outer circumference when the main surface of the substrate is viewed from above. do. The orientation flat mainly serves to indicate the crystal orientation of the substrate. The orientation flat is formed in a direction substantially perpendicular to the main surface of the substrate when visually observed.
本発明の実施形態におけるリン化インジウム基板10の主面11の面方位及びオリエンテーションフラット12の面方位は、例えば、主面11は(100)面から近接する<110>方向、あるいは〈111〉方向に0°以上5°以下の範囲で傾斜した面であり、オリエンテーションフラット12の面方位は(0−1−1)面、(0−11)面、(011)面及び(01−1)面からなる等価な面であってもよい。厳密には、例えば(100)面から〔111〕方向に5°傾斜した主面を持つウエハのオリエンテーションフラットは(0−1−1)から5°傾いた面となり、また、(011)面以外に例えば45°回転した方向にオリエンテーションフラットを付する場合などにも本発明の実施形態は適用でき、上記のように、リン化インジウム基板10の主面11に略垂直な特定な面であれば、特に限定することはない。また、本発明の実施形態は、リン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの製造技術に関する発明に係るが、円形のリン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの製造技術に限定されることなく、矩形の基板に付されるオリエンテーションフラットの稜線部分の直線性の改善にも効果があり、矩形基板にも適用可能である。
The plane orientation of the
リン化インジウム基板10のオリエンテーションフラット12は、リン化インジウムの円形基板の外周の一部を弓形に切り取った後に現れる部分で形成されていてもよい。その場合、主面11の外縁は、オリエンテーションフラット12と、オリエンテーションフラット12に連なる円弧部とからなる。また、このとき、主面11の最大径は、49〜151mmであってもよく、49〜101mmであってもよい。主面11の最大径は、稜線の長さ以上である。なお、リン化インジウム基板10は、四角形等の矩形であってもよい。
The orientation flat 12 of the
主面11とオリエンテーションフラット12とが接する稜線13の長さは、主面11の面積が十分に確保できる程度の長さであれば特に限定されないが、ウエハの直径(主面11の直径)の8〜50%であるのが好ましい。主面11とオリエンテーションフラット12とが接する稜線13の長さがウエハ直径(主面11の直径)の8%未満であると、オリエンテーションフラット(OF)の存在の確認が困難になる恐れがある。主面11とオリエンテーションフラット12とが接する稜線13の長さがウエハ直径(主面11の直径)の50%を超えると、ウエハの有効面積が減るという問題が生じる恐れがある。主面11とオリエンテーションフラット12とが接する稜線13の長さは、ウエハの直径(主面11の直径)の10〜40%であるのがより好ましく、20〜40%であるのが更により好ましい。
The length of the
リン化インジウム基板10の厚みは特に限定されないが、例えば、300〜900μmであるのが好ましく、300〜700μmであるのがより好ましい。特に口径が大きい場合、リン化インジウム基板10が300μm未満であると割れる恐れがあり、900μmを超えると母材結晶が無駄になるという問題が生じることがある。
The thickness of the
リン化インジウム基板10は、稜線13の両端から内側に3mmの長さ部分を除外して、稜線13において2mmの間隔で始点から終点までの複数の測定点を設定し、始点と終点とを結ぶ直線を基準線として、各測定点の基準線からの距離を各測定点の偏差としたとき、偏差の最大値が、稜線13の長さの1000分の1以下に制御されている。
In the
当該偏差の最大値について、図面を用いてより具体的に説明する。図2は、リン化インジウム基板の稜線13の長さが24mmである場合を示している。まず、稜線13の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した合計18mmの長さ部分において、2mmの間隔で始点から終点までの合計10個の測定点を設定する。図2では、各測定点を黒丸で示している。次に、始点と終点とを結ぶ直線を基準線として、各測定点の基準線からの距離を各測定点の偏差とする。次に、始点と終点とを除く合計8個の測定点における当該偏差を評価し、最大のものを最大偏差とする。図2においては、始点から数えて4番目の測定点における偏差が最大となっている。なお、図2は説明のために作成したものであり、実際の稜線と偏差との大きさの関係(比率など)を正確に示すものではない。
The maximum value of the deviation will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 2 shows a case where the length of the
また、図3は、リン化インジウム基板の稜線13の長さが23mmである場合を示している。まず、稜線13の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した合計17mmの長さ部分において、2mmの間隔で始点から終点までの合計9個の測定点を設定する。図3では、各測定点を黒丸で示している。次に、始点と終点とを結ぶ直線を基準線として、各測定点の基準線からの距離を各測定点の偏差とする。次に、始点と終点とを除く合計7個の測定点における当該偏差を評価し、最大のものを最大偏差とする。図3においては、始点から数えて4番目の測定点における偏差が最大となっている。なお、図3は説明のために作成したものであり、実際の稜線と偏差との大きさの関係(比率など)を正確に示すものではない。なお、図3の例では、始点から2mm間隔で測定点を設置した結果、最後に2mm間隔で設定した点(終点)が、稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した長さ部分の末端と一致していない。一方、図2の例では始点から2mm間隔で測定点を設置した結果、最後に2mm間隔で設定した点(終点)が、稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した長さ部分の末端と一致している。
Further, FIG. 3 shows a case where the length of the
すなわち、本発明における稜線13の測定点の取り方は、稜線両端から内側に3mmを除き、一方の端部から内側3mmの点を始点とし、稜線において2mmの間隔で始点から終点までの測定点を設定し、もう一方の端部からの間隔が3mmに満たない場合には、測定点を設置しないものとする。このように定義することで、稜線13の長さが偶数値、奇数値、有意な小数点以下の数値を含む場合(例えば、オリエンテーションフラットの稜線長さが22.2mmの場合)等でも、上記最大偏差を評価することができる。
That is, the method of taking the measurement points of the
リン化インジウム基板10は、上述の偏差の最大値が、稜線13の長さの1000分の1以下に制御されている。このような構成によれば、主面11の上方からリン化インジウム基板10を光学顕微鏡等で観察し、オリエンテーションフラット12をウエハの向きを定めるための基準とする場合、主面11とオリエンテーションフラット12とが接する稜線13の直線性の精度が良好となり、ウエハを所望の向きに正確に定めることが可能となる。
In the
前述の偏差の最大値は、稜線13の長さの1500分の1以下であるのが好ましく、2000分の1以下であるのがより好ましく、2500分の1以下であるのが更により好ましい。
The maximum value of the above-mentioned deviation is preferably 1/2500 or less, more preferably 1/2000 or less, and even more preferably 1/2500 or less of the length of the
〔リン化インジウム基板の製造方法〕
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。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は、第1の製造方法及び第2の製造方法がある。図4に、第1の製造方法及び第2の製造方法の各工程及び当該各工程で作製されたインゴットまたはウエハの模式図を示す。
[Manufacturing method of indium phosphide substrate]
Next, a method for producing an indium phosphide substrate according to the embodiment of the present invention will be described. The method for producing an indium phosphide substrate according to the embodiment of the present invention includes a first production method and a second production method. FIG. 4 shows a schematic view of each step of the first manufacturing method and the second manufacturing method, and the ingot or wafer manufactured in each step.
(第1の製造方法)
リン化インジウム基板の第1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、番手#270〜#400の砥石を用いて、砥石送り速度20〜35mm/分で研削して円筒にするとともに、オリエンテーションフラット(OF)を形成する。
本発明の属する技術分野において、前述の「番手#」として使用される数字が砥石の粒度に対応し、番手#の数字が大きい程砥石の粒度が小さく、番手の数字が小さい程砥石の粒度が大きい。
また、「砥石送り速度」は、研削のために、回転する砥石をリン化インジウムのインゴットに押し当てた状態で、インゴットに対して砥石回転軸が相対的に移動する速度を示す。
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オリエンテーションフラット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、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数のウエハを所定の厚みに切り出す。
次に、ウエハにおいて、オリエンテーションフラットを構成する端面以外の外周部分の面取りを行う。ここで、当該オリエンテーションフラットを構成する端面以外の外周部分は、図4の第1の製造方法の面取り(ウエハ研削)工程において、「研削代」として示されている。
次に、面取り後のウエハの少なくとも一方の表面、好ましくは両面を研磨する。当該研磨工程はラッピング工程とも言われ、所定の研磨剤で研磨することで、ウエハ表面の凹凸を取り除く。
次に、研磨後のウエハを下記エッチング条件でエッチングする。
・エッチング条件
〔エッチング液組成〕85質量%のリン酸水溶液及び30質量%の過酸化水素水としたとき、当該リン酸水溶液:0.2〜0.4、当該過酸化水素水:0.1、残部:水として、エッチング液全体が1となるような容積比とする
〔エッチング液温度〕60〜100℃
〔エッチング時間〕8〜15分
ウエハは、前記エッチング液中にウエハ全体を浸漬することで、エッチングする。
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。
(First manufacturing method)
As a first method for producing an indium phosphide substrate, first, an ingot of indium phosphide is produced by a known method.
Next, the ingot of indium phosphide is ground with a grindstone having a count of # 270 to # 400 at a grindstone feed rate of 20 to 35 mm / min to form a cylinder, and an orientation flat (OF) is formed.
In the technical field to which the present invention belongs, the number used as the above-mentioned "count #" corresponds to the particle size of the grindstone. The larger the number of the count #, the smaller the grain size of the grindstone, and the smaller the number, the smaller the grain size of the grindstone. big.
Further, the "grindstone feed rate" indicates the speed at which the grindstone rotation axis moves relative to the ingot in a state where the rotating grindstone is pressed against the ingot of ingot for grinding.
Next, a wafer having a main surface and an orientation flat is cut out from the ground indium phosphide ingot. At this time, both ends of the crystal of the ingot of indium phosphide are cut along a predetermined crystal plane using a wire saw or the like, and a plurality of wafers are cut out to a predetermined thickness.
Next, in the wafer, the outer peripheral portion other than the end face constituting the orientation flat is chamfered. Here, the outer peripheral portion other than the end face constituting the orientation flat is shown as a "grinding allowance" in the chamfering (wafer grinding) step of the first manufacturing method of FIG.
Next, at least one surface, preferably both sides, of the chamfered wafer is polished. The polishing process is also called a lapping process, and the unevenness of the wafer surface is removed by polishing with a predetermined abrasive.
Next, the polished wafer is etched under the following etching conditions.
Etching conditions [Etching liquid composition] When 85% by mass of phosphoric acid aqueous solution and 30% by mass of hydrogen peroxide solution are used, the phosphoric acid aqueous solution: 0.2 to 0.4 and the hydrogen peroxide solution: 0.1. , Remaining: Water, set the volume ratio so that the entire etching solution is 1. [Etching solution temperature] 60 to 100 ° C.
[Etching time] 8 to 15 minutes The wafer is etched by immersing the entire wafer in the etching solution.
Next, the main surface of the wafer is polished with an abrasive for mirror polishing to finish it as a mirror surface.
Next, by washing, the indium phosphide wafer according to the embodiment of the present invention is produced.
リン化インジウム基板の第1の製造方法では、リン化インジウムのインゴットにオリエンテーションフラットを形成する条件、及び、研磨後のウエハのエッチング条件を最適化することで、オリエンテーションフラットの稜線部分の直線性を制御している。 In the first method for manufacturing an indium phosphide substrate, the straightness of the ridgeline portion of the orientation flat is improved by optimizing the conditions for forming an orientation flat on the ingot of indium phosphide and the etching conditions for the wafer after polishing. I'm in control.
(第2の製造方法)
リン化インジウム基板の第2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とともに、オリエンテーションフラット(OF)を形成する。
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オリエンテーションフラット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、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数のウエハを所定の厚みに切り出す。
次に、ウエハにおいてオリエンテーションフラットの端面部を番手#800〜#1200の砥石を用いて、砥石送り速度60〜180mm/分で研削する。「砥石送り速度」は、研削のために、回転する砥石をウエハの外周部分に押し当てた状態で、ウエハ外周部と砥石との接触部がウエハ外周部に対して相対的に移動する速度を示す。この工程における外周研削部分は図4の第2の製造方法の面取り(ウエハ研削)工程において、「研削代」として示されている部分であるが、オリエンテーションフラット部には面取りは施さず、端面のみを研削する。オリエンテーションフラット部以外の外周部分には、面取り加工を施す。
次に、面取り後のウエハの少なくとも一方の表面、好ましくは両面を研磨する。当該研磨工程はラッピング工程とも言われ、所定の研磨剤で研磨することで、ウエハ表面の凹凸を取り除く。
次に、研磨後のウエハを下記エッチング条件でエッチングする。
・エッチング条件
〔エッチング液組成〕85質量%のリン酸水溶液及び30質量%の過酸化水素水としたとき、当該リン酸水溶液:0.2〜0.4、当該過酸化水素水:0.1、残部:水として、エッチング液全体が1となるような容積比とする
〔エッチング液温度〕60〜100℃
〔エッチング時間〕8〜15分
ウエハは、前記エッチング液中にウエハ全体を浸漬することで、エッチングする。
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。
(Second manufacturing method)
As a second method for producing an indium phosphide substrate, first, an ingot of indium phosphide is produced by a known method.
Next, the ingot of indium phosphide is ground into a cylinder and an orientation flat (OF) is formed.
Next, a wafer having a main surface and an orientation flat is cut out from the ground indium phosphide ingot. At this time, both ends of the crystal of the ingot of indium phosphide are cut along a predetermined crystal plane using a wire saw or the like, and a plurality of wafers are cut out to a predetermined thickness.
Next, on the wafer, the end face portion of the orientation flat is ground with a grindstone having a count of # 800 to # 1200 at a grindstone feed rate of 60 to 180 mm / min. The "grindstone feed rate" is the speed at which the contact portion between the outer peripheral portion of the wafer and the grindstone moves relative to the outer peripheral portion of the wafer in a state where the rotating grindstone is pressed against the outer peripheral portion of the wafer for grinding. show. The outer peripheral grinding portion in this step is the portion shown as the "grinding allowance" in the chamfering (wafer grinding) step of the second manufacturing method in FIG. 4, but the orientation flat portion is not chamfered and only the end face is used. Grind. The outer peripheral portion other than the orientation flat portion is chamfered.
Next, at least one surface, preferably both sides, of the chamfered wafer is polished. The polishing process is also called a lapping process, and the unevenness of the wafer surface is removed by polishing with a predetermined abrasive.
Next, the polished wafer is etched under the following etching conditions.
Etching conditions [Etching liquid composition] When 85% by mass of phosphoric acid aqueous solution and 30% by mass of hydrogen peroxide solution are used, the phosphoric acid aqueous solution: 0.2 to 0.4 and the hydrogen peroxide solution: 0.1. , Remaining: Water, set the volume ratio so that the entire etching solution is 1. [Etching solution temperature] 60 to 100 ° C.
[Etching time] 8 to 15 minutes The wafer is etched by immersing the entire wafer in the etching solution.
Next, the main surface of the wafer is polished with an abrasive for mirror polishing to finish it as a mirror surface.
Next, by washing, the indium phosphide wafer according to the embodiment of the present invention is produced.
リン化インジウム基板の第2の製造方法では、ウエハのオリエンテーションフラットの端面部の研削条件、及び、研磨後のウエハのエッチング条件を最適化することで、オリエンテーションフラットの稜線部分の直線性を制御している。 In the second manufacturing method of the indium phosphide substrate, the linearity of the ridgeline portion of the orientation flat is controlled by optimizing the grinding conditions of the end face portion of the orientation flat of the wafer and the etching conditions of the wafer after polishing. ing.
なお、リン化インジウム基板の第2の製造方法におけるウエハのオリエンテーションフラットの端面部の研削条件を、例えば前述のリン化インジウム基板の第1の製造方法におけるインゴット研削条件と同様とする、または、より細かく研削するだけでは、本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板のように稜線の直線性を良好に制御することは困難である。インゴット研削とウエハ研削とでは、研削方法が異なるし、ウエハ研削では特に研削の際にウエハが振動する可能性があるためである。 The grinding conditions of the end face portion of the orientation flat of the wafer in the second manufacturing method of the indium phosphide substrate are the same as, for example, the ingot grinding conditions in the first manufacturing method of the indium phosphide substrate described above, or more. It is difficult to satisfactorily control the linearity of the ridge line as in the indium phosphide substrate according to the embodiment of the present invention only by finely grinding. This is because the grinding method differs between ingot grinding and wafer grinding, and wafer grinding may cause the wafer to vibrate, especially during grinding.
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板に対し、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、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上に、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。一般に、ここでのエッチング除去量は微々たるものであり、オリエンテーションフラット部の稜線を変化させるものではない。そして、このエッチング処理後のリン化インジウム基板に、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。 A semiconductor epitaxial wafer can be produced by epitaxially growing a semiconductor thin film on the indium phosphide substrate according to the embodiment of the present invention by a known method. As an example of the epitaxial growth, a HEMT structure in which an InAlAs buffer layer, an InGaAs channel layer, an InAlAs spacer layer, and an InP electron supply layer are epitaxially grown may be formed on an indium phosphide substrate. When producing a semiconductor epitaxial wafer having such a HEMT structure, generally, a mirror-finished indium phosphide substrate is subjected to an etching treatment with an etching solution such as sulfuric acid / hydrogen peroxide solution, and silicon adhered to the substrate surface. Remove impurities such as (Si). In general, the amount of etching removed here is insignificant and does not change the ridgeline of the orientation flat portion. Then, an epitaxial film is formed on the indium phosphide substrate after this etching treatment by a molecular beam epitaxial epitaxy (MBE) or a metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を提供するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。 Hereinafter, examples for better understanding the present invention and its advantages will be provided, but the present invention is not limited to these examples.
・試験例1
前述の第1の製造方法の製造フローに基づき、実施例1〜4及び比較例1〜4を以下のように作製した。
まず、φ80mm以上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、円筒にするとともに、オリエンテーションフラット(OF)を形成した。インゴットの外周研削について、砥石には、表1に示す番手、メタルボンドを採用し、表1に示す砥石送り速度とした。
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オリエンテーションフラットを有するウエハを切り出した。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した。
次に、ウエハにおいて、オリエンテーションフラットを構成する端面以外の外周部分の面取りを行った。
次に、面取り後のウエハの両面を研磨剤で研磨することで、ウエハ表面の凹凸を取り除いた。
次に、ウエハをエッチング液中に浸漬して所定温度で所定時間エッチングした。表1に当該エッチング条件を示す。なお、表1に示す「リン酸水溶液」は85質量%のリン酸水溶液を用い、「過酸化水素水」は30質量%の過酸化水素水を用い、「硫酸」は96質量%の硫酸を用いた。
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た後、洗浄することで、φ76.2mm、厚み600〜625μmのリン化インジウム基板を作製した。当該リン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの稜線は、長さ22mmに形成した。
・ Test Example 1
Based on the production flow of the first production method described above, Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were produced as follows.
First, a single crystal ingot of indium phosphide grown with a diameter of φ80 mm or more was prepared.
Next, the outer circumference of the ingot of a single crystal of indium phosphide was ground to form a cylinder, and an orientation flat (OF) was formed. Regarding the outer peripheral grinding of the ingot, the count and metal bond shown in Table 1 were adopted as the grindstone, and the grindstone feed rate shown in Table 1 was used.
Next, a wafer having a main surface and an orientation flat was cut out from the ground ingot of indium phosphide. At this time, both ends of the crystal of the ingot of indium phosphide were cut along a predetermined crystal plane using a wire saw, and a plurality of wafers were cut out to a predetermined thickness.
Next, in the wafer, the outer peripheral portion other than the end face constituting the orientation flat was chamfered.
Next, the unevenness of the wafer surface was removed by polishing both sides of the chamfered wafer with an abrasive.
Next, the wafer was immersed in an etching solution and etched at a predetermined temperature for a predetermined time. Table 1 shows the etching conditions. The "phosphoric acid aqueous solution" shown in Table 1 uses an 85% by mass phosphoric acid aqueous solution, the "hydrogen peroxide solution" uses a 30% by mass hydrogen peroxide solution, and the "sulfuric acid" uses 96% by mass of sulfuric acid. Using.
Next, the main surface of the wafer was polished with an abrasive for mirror polishing to give a mirror surface, and then washed to prepare an indium phosphide substrate having a diameter of 76.2 mm and a thickness of 600 to 625 μm. The ridgeline of the orientation flat of the indium phosphide substrate was formed to have a length of 22 mm.
・試験例2
実施例5として、前述の実施例1〜4と以下の点(1)及び(2)以外は同様にして、リン化インジウム基板を作製した。
(1)φ104mm以上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。
(2)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た後、洗浄することで、φ100mm、厚み600〜625μmのリン化インジウム基板を作製した。当該リン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの稜線は、長さ32.5mmに形成した。
・ Test Example 2
As Example 5, an indium phosphide substrate was prepared in the same manner as in Examples 1 to 4 described above except for the following points (1) and (2).
(1) A single crystal ingot of indium phosphide grown with a diameter of φ104 mm or more was prepared.
(2) The main surface of the wafer was polished with an abrasive for mirror polishing to give a mirror surface, and then washed to prepare an indium phosphide substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 600 to 625 μm. The ridgeline of the orientation flat of the indium phosphide substrate was formed to have a length of 32.5 mm.
・試験例3
前述の第2の製造方法の製造フローに基づき、実施例6〜9及び比較例5〜8を以下のように作製した。
まず、φ80mm以上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、円筒にするとともに、オリエンテーションフラット(OF)を形成した。インゴットの外周研削について、砥石には、表2に示す番手、メタルボンドを採用し、表2に示す砥石送り速度とした。
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オリエンテーションフラットを有するウエハを切り出した。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した。
次に、ウエハにおいて、オリエンテーションフラットの端面部の研削を行った。当該研削に用いた砥石には、表2に示す番手を採用し、表2に示す砥石送り速度とした。オリエンテーションフラット部以外の外周部には面取り加工を施した。
次に、面取り後のウエハの両面を研磨剤で研磨することで、ウエハ表面の凹凸を取り除いた。
次に、ウエハをエッチング液中に浸漬して所定温度で所定時間エッチングした。表2に当該エッチング条件を示す。なお、表2に示す「リン酸水溶液」は85質量%のリン酸水溶液を用い、「過酸化水素水」は30質量%の過酸化水素水を用い、「硫酸」は96質量%の硫酸を用いた。
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た後、洗浄することで、φ76.2mm、厚み600〜625μmのリン化インジウム基板を作製した。当該リン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの稜線は、長さ22mmに形成した。
・ Test example 3
Based on the production flow of the second production method described above, Examples 6 to 9 and Comparative Examples 5 to 8 were produced as follows.
First, a single crystal ingot of indium phosphide grown with a diameter of φ80 mm or more was prepared.
Next, the outer circumference of the ingot of a single crystal of indium phosphide was ground to form a cylinder, and an orientation flat (OF) was formed. Regarding the outer peripheral grinding of the ingot, the number and metal bond shown in Table 2 were adopted as the grindstone, and the grindstone feed rate shown in Table 2 was used.
Next, a wafer having a main surface and an orientation flat was cut out from the ground ingot of indium phosphide. At this time, both ends of the crystal of the ingot of indium phosphide were cut along a predetermined crystal plane using a wire saw, and a plurality of wafers were cut out to a predetermined thickness.
Next, in the wafer, the end face portion of the orientation flat was ground. For the grindstone used for the grinding, the counts shown in Table 2 were adopted, and the grindstone feed speeds shown in Table 2 were used. The outer peripheral part other than the orientation flat part was chamfered.
Next, the unevenness of the wafer surface was removed by polishing both sides of the chamfered wafer with an abrasive.
Next, the wafer was immersed in an etching solution and etched at a predetermined temperature for a predetermined time. Table 2 shows the etching conditions. The "phosphoric acid aqueous solution" shown in Table 2 uses an 85% by mass phosphoric acid aqueous solution, the "hydrogen peroxide solution" uses a 30% by mass hydrogen peroxide solution, and the "sulfuric acid" uses 96% by mass of sulfuric acid. Using.
Next, the main surface of the wafer was polished with an abrasive for mirror polishing to give a mirror surface, and then washed to prepare an indium phosphide substrate having a diameter of 76.2 mm and a thickness of 600 to 625 μm. The ridgeline of the orientation flat of the indium phosphide substrate was formed to have a length of 22 mm.
・試験例4
実施例10として、前述の実施例6〜9と以下の点(1)及び(2)以外は同様にして、リン化インジウム基板を作製した。
(1)φ104mm以上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。
(2)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た後、洗浄することで、φ100mm、厚み600〜625μmのリン化インジウム基板を作製した。当該リン化インジウム基板のオリエンテーションフラットの稜線は、長さ32.5mmに形成した。
・ Test Example 4
As Example 10, an indium phosphide substrate was prepared in the same manner as in Examples 6 to 9 described above except for the following points (1) and (2).
(1) A single crystal ingot of indium phosphide grown with a diameter of φ104 mm or more was prepared.
(2) The main surface of the wafer was polished with an abrasive for mirror polishing to give a mirror surface, and then washed to prepare an indium phosphide substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 600 to 625 μm. The ridgeline of the orientation flat of the indium phosphide substrate was formed to have a length of 32.5 mm.
(評価1)
実施例1〜4、実施例6〜9及び比較例1〜8に係るリン化インジウム基板について、稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した合計16mmの長さ部分において、2mmの間隔で始点から終点までの合計9個の測定点を設定した。次に、始点と終点とを結ぶ直線を基準線として、各測定点の基準線からの距離を各測定点の偏差とした。次に、始点と終点とを除く合計7個の測定点における当該偏差を評価し、最大のものを最大偏差とした。また、最大偏差の稜線長さに対する比率を算出した。
(Evaluation 1)
With respect to the indium phosphide substrates according to Examples 1 to 4, Examples 6 to 9 and Comparative Examples 1 to 8, the interval of 2 mm is provided in a total length portion of 16 mm excluding the length portion of 3 mm inward from both ends of the ridgeline. A total of 9 measurement points from the start point to the end point were set in. Next, the straight line connecting the start point and the end point was used as the reference line, and the distance from the reference line of each measurement point was used as the deviation of each measurement point. Next, the deviations at a total of 7 measurement points excluding the start point and the end point were evaluated, and the maximum one was taken as the maximum deviation. In addition, the ratio of the maximum deviation to the ridgeline length was calculated.
(評価2)
実施例5及び実施例10に係るリン化インジウム基板について、稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外した合計26.5mmの長さ部分において、2mmの間隔で始点から終点までの合計14個の測定点を設定した。次に、始点と終点とを結ぶ直線を基準線として、各測定点の基準線からの距離を各測定点の偏差とした。次に、始点と終点とを除く合計12個の測定点における当該偏差を評価し、最大のものを最大偏差とした。また、最大偏差の稜線長さに対する比率を算出した。
前述の製造条件、評価1及び評価2の結果を表1及び表2に示す。
(Evaluation 2)
Regarding the indium phosphide substrates according to Examples 5 and 10, a total of 14 from the start point to the end point at intervals of 2 mm in a total length portion of 26.5 mm excluding the length portion of 3 mm inward from both ends of the ridgeline. One measurement point was set. Next, the straight line connecting the start point and the end point was used as the reference line, and the distance from the reference line of each measurement point was used as the deviation of each measurement point. Next, the deviations at a total of 12 measurement points excluding the start point and the end point were evaluated, and the maximum one was taken as the maximum deviation. In addition, the ratio of the maximum deviation to the ridgeline length was calculated.
Tables 1 and 2 show the above-mentioned manufacturing conditions and the results of evaluation 1 and evaluation 2.
(評価結果)
実施例1〜10は、いずれも偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1以下であり、主面とオリエンテーションフラットとが接する稜線の直線性の精度が良好なリン化インジウム基板が得られた。
比較例1、4、5及び8は、稜線形成条件において、エッチングで使用した液組成が適切なものではなく、偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1を超えた。
比較例2は、稜線形成条件において、インゴット外周研削で使用した砥石の粒度が適切なものではなく、偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1を超えた。
比較例3は、稜線形成条件において、インゴット外周研削で設定した砥石送り速度が適切なものではなく、偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1を超えた。
比較例6は、稜線形成条件において、ウエハ外周研削で使用した砥石の粒度が適切なものではなく、偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1を超えた。
比較例7は、稜線形成条件において、ウエハ外周研削で設定した砥石送り速度が適切なものではなく、偏差の最大値が、稜線の長さの1000分の1を超えた。
(Evaluation results)
In Examples 1 to 10, the maximum deviation value is 1/1000 or less of the length of the ridge line, and the indium phosphide substrate having good linearity accuracy of the ridge line where the main surface and the orientation flat are in contact is obtained. Obtained.
In Comparative Examples 1, 4, 5 and 8, the liquid composition used in the etching was not appropriate under the ridge line forming conditions, and the maximum deviation value exceeded 1/1000 of the ridge line length.
In Comparative Example 2, the grain size of the grindstone used in the ingot outer peripheral grinding was not appropriate under the ridge line forming conditions, and the maximum deviation value exceeded 1/1000 of the length of the ridge line.
In Comparative Example 3, the grindstone feed rate set by the ingot outer peripheral grinding was not appropriate under the ridge line forming conditions, and the maximum deviation value exceeded 1/1000 of the ridge line length.
In Comparative Example 6, the grain size of the grindstone used for grinding the outer periphery of the wafer was not appropriate under the ridge line forming conditions, and the maximum deviation value exceeded 1/1000 of the length of the ridge line.
In Comparative Example 7, the grindstone feed rate set in the wafer outer peripheral grinding was not appropriate under the ridge line forming conditions, and the maximum deviation value exceeded 1/1000 of the ridge line length.
10 リン化インジウム基板
11 主面
12 オリエンテーションフラット
13 稜線
10
Claims (4)
前記主面と前記オリエンテーションフラットとが接する稜線において、前記稜線の両端から内側に3mmの長さ部分を除外して、前記稜線において2mmの間隔で始点から終点までの複数の測定点を設定し、前記始点と前記終点とを結ぶ直線を基準線として、前記各測定点の前記基準線からの距離を前記各測定点の偏差としたとき、前記偏差の最大値が、前記稜線の長さの1000分の1以下であり、
前記主面の最大径が49〜151mmであり、前記稜線の長さが前記主面の直径の8〜50%であることを特徴とするリン化インジウム基板。 An indium phosphide substrate having a main surface and an orientation flat.
In the ridge line where the main surface and the orientation flat are in contact with each other, a plurality of measurement points from the start point to the end point are set at intervals of 2 mm on the ridge line, excluding a portion having a length of 3 mm inward from both ends of the ridge line. When the straight line connecting the start point and the end point is used as a reference line and the distance of each measurement point from the reference line is taken as the deviation of each measurement point, the maximum value of the deviation is 1000 of the length of the ridge line. der less than one minute is,
The maximum diameter of the main surface is 49~151Mm, indium phosphide substrate the length of the ridge, characterized in 8-50% der Rukoto diameter of said main surface.
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