JP7055233B1 - リン化インジウム基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハ表面の鏡面研磨後に、研磨のために用いたプレートをウエハ裏面側から剥離する際のチッピングの発生を良好に抑制することが可能なリン化インジウム基板を提供する。【解決手段】主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°であり、ウエハエッジに直交する断面において、主面側及び主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下であり、主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下であり、厚みが３３０μｍ以上７００μｍ以下であるリン化インジウム基板。【選択図】図４
Description
本発明は、リン化インジウム基板に関する。
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、室温においてバンドギャップ１．３５ｅＶ、電子移動度４６００ｃｍ2／Ｖ・ｓ程度であり、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。
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（ポリッシング）等に供される。
リン化インジウム基板の主面には、エピタキシャル成長によってエピタキシャル結晶層を設けることがある（特許文献１）。
エピタキシャル成長を実施した後、さらにその先の工程を行う場合には、基板の厚みは不要になるため、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から研磨を行い、基板を、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下まで薄くする。ここで、一般に、ウエハのエッジ部が尖った形状であるため、裏面研磨（バックラップとも呼ぶ）等の方法によりウエハ裏面から研磨したとき、エッジ部が更に尖ってしまうため、ウエハが割れやすくなってしまうという問題点がある。
このような問題に対し、ウエハの表面面取り部分の面取り幅および円弧部の半径Ｒを制御することで、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から研磨を行った際のエッジ部の尖りを抑制する技術がある。このとき、ウエハの面取り部分の研磨については上下対称に設計するのが一般的であるため、ウエハの裏面も同様な形状に研磨される。
通常、リン化インジウム基板はエピタキシャル成長のために鏡面研磨を施す。当該鏡面研磨としては、平坦度等の観点から、セラミックプレートに樹脂ワックス等を融解し、スピンコート等を用いてウエハの裏面側に１～２μｍの厚みで均一に塗布し、ウエハをセラミックプレートに貼り付けた状態で研磨する方法が一般的である。また、ウエハの両面を鏡面研磨する場合であっても、上定盤と下定盤で挟み込みながら自転公転させることで研磨を行った後、両面研磨時の加工ダメージの低減および表面の微小なキズを除去する目的で上述と同様の方法にてウエハの裏面をセラミックプレートに貼り付けた状態で研磨するのが望ましい。研磨後はウエハをセラミックプレートから剥離し、洗浄する。剥離方法としては、熱をかけて樹脂ワックスを融解する方法や裏面側にスクレーパー等の治具を差し込み、てこの原理を用いて剥離する方法等があるが、スクレーパーによる剥離が作業上簡便で一般的である。
このとき、上述のようにウエハの表面面取り部分の面取り幅および円弧部の半径Ｒを制御する際、ウエハの裏面も同様な形状に研磨されていると、裏面側の面取り幅が表面側の面取り幅と同程度の大きさとなっている。ここで、表面側の面取り幅が狭い場合、同様に裏面側の面取り幅も狭くなるため、鏡面研磨後のウエハのセラミックプレートからの剥離作業の際に、ウエハの裏面側にチッピングが発生するおそれが生じる。
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あり、ウエハ表面の鏡面研磨後に、研磨のために用いたプレートをウエハ裏面側から剥離する際のチッピングの発生を良好に抑制することが可能なリン化インジウム基板を提供することを目的とする。
本発明の実施形態は以下の（１）～（５）によって規定される。
（１）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下であり、
厚みが３３０μｍ以上７００μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。
（２）前記なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１２０°である、（１）に記載のリン化インジウム基板。
（３）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１１０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上２１０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが３３０μｍ以上３８０μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。
（４）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１８０μｍ以上２３０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが４８０μｍ以上５３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。
（５）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが９０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２７０μｍ以上３５０μｍ以下であり、
直径７６．２ｍｍ以下でかつ厚みが５７０μｍ以上６３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。
（６）前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfと、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとの比：Ｘb／Ｘfが１．２５以上８．０以下である、（４）または（５）に記載のリン化インジウム基板。
（７）前記Ｘb／Ｘfが１．７０以上３．０以下である、（６）に記載のリン化インジウム基板。
（１）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下であり、
厚みが３３０μｍ以上７００μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。
（２）前記なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１２０°である、（１）に記載のリン化インジウム基板。
（３）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１１０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上２１０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが３３０μｍ以上３８０μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。
（４）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１８０μｍ以上２３０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが４８０μｍ以上５３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。
（５）主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが９０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２７０μｍ以上３５０μｍ以下であり、
直径７６．２ｍｍ以下でかつ厚みが５７０μｍ以上６３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。
（６）前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfと、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとの比：Ｘb／Ｘfが１．２５以上８．０以下である、（４）または（５）に記載のリン化インジウム基板。
（７）前記Ｘb／Ｘfが１．７０以上３．０以下である、（６）に記載のリン化インジウム基板。
本発明の実施形態によれば、ウエハ表面の鏡面研磨後に、研磨のために用いたプレートをウエハ裏面側から剥離する際のチッピングの発生を良好に抑制することが可能なリン化インジウム基板を提供することができる。
〔リン化インジウム基板〕
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。
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。
エピタキシャル結晶層を形成するための主面は、本実施形態のリン化インジウム基板を、半導体素子構造の形成のためにエピタキシャル成長用の基板として使用する際に、実際にエピタキシャル成長を実施する面である。
リン化インジウム基板の主面の最大径は特に限定されないが、４９～１５１ｍｍであってもよく、４９～１０１ｍｍであってもよい。リン化インジウム基板の平面形状は、円形であってもよく、四角形等の矩形であってもよい。
リン化インジウム基板の厚さ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の厚さが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。
本実施形態のリン化インジウム基板は、ドーパント（不純物）として、Ｚｎをキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下となるように含んでもよく、Ｓをキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下となるように含んでもよく、Ｓｎをキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下となるように含んでもよく、Ｆｅをキャリア濃度が１×１０6ｃｍ-3以上１×１０9ｃｍ-3以下となるように含んでもよい。
本実施形態のリン化インジウム基板は、一側面において、主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°である。
上述の平面Ａ、平面Ｂ及び角θなどを理解するために、図１～３に、それぞれリン化インジウム基板のウエハエッジ付近の断面模式図を示す。リン化インジウム基板のウエハエッジの断面は、図１～３に示すように長方形の角が削られて（面取りがなされて）、曲線状となっている。そのため、平面Ａをウエハのどの部分に取るかによって、上述の角θの大きさが変化する。また、当該角θが１８０°に近づくほど、ウエハエッジが尖ることになる。なお、図１～３は、それぞれ本発明に係るリン化インジウム基板における平面Ａ、平面Ｂ、交線及び角θを理解するための図面であり、これらがそのまま本発明に係るリン化インジウム基板を示すものではない。また、本発明において、「ウエハエッジ」とは、リン化インジウム基板の側面、すなわち、主面と裏面を除いた外表面を示す。
図１に示す例では、平面Ａをウエハの厚さ方向の中心に取っている。このため、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面とのなす角θが、９０°となる。
図２に示す例では、平面Ａをウエハの厚さ方向における上部に取っている。このように、平面Ａをウエハの厚さ方向における上部に取った場合は、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面とのなす角θが、鈍角（９０°＜θ＜１８０°）となっている。
図３に示す例では、平面Ａをウエハの厚さ方向における下部に取っている。このように、平面Ａをウエハの厚さ方向における下部に取った場合は、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面とのなす角θが、鋭角（０°＜θ＜９０°）となっている。
そして、本実施形態のリン化インジウム基板は、当該角θが、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°となるように制御されている。このような構成によれば、リン化インジウム基板に対し、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から平面Ａまで研磨を行ったときに、ウエハエッジの尖りが抑制されることになる。このため、例えばプロセス中等で、ウエハエッジに割れ等の損傷が発生することを良好に抑制することができる。当該角θは、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１２０°となるように制御されていることが好ましい。
平面Ｂは、上述の通り、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面であるが、ウエハエッジと平面Ａとの交線を決めたとしても、ウエハエッジの表面の粗さの程度によって、平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θの値がある程度変化する。当該ウエハエッジの表面粗さに起因する角θの変化に関し、特に本発明の効果である、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から研磨を行ったときに生じるウエハエッジの尖りの抑制に与える影響は非常に小さいと考えられる。なお、本発明の実施形態で規定する各角θは、後述のようにウエハエッジの形状をＷａｆｅｒ Ｅｄｇｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｈｅｃｋｅｒ（雄飛電子社製ＥＰＲＯ－２１２ＥＯ）で観察することにより測定したものであり、平面Ｂは、ウエハエッジの表面粗さがどの程度であれ、当該Ｗａｆｅｒ Ｅｄｇｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｈｅｃｋｅｒを用いて測定できる程度の精度で測定されたものであればよい。
本実施形態では、平面Ａを、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａとしているが、これは、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となる厚さまで、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から研磨したリン化インジウム基板について、上述の効果が得られるためである。また、本実施形態のリン化インジウム基板の厚みは３３０μｍ以上７００μｍ以下である。
本実施形態のリン化インジウム基板は、図４に示すように、ウエハエッジに直交する断面において、主面側及び主面と反対の面側（裏面側）にエッジラウンドを有している。また、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下に制御されており、裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下に制御されている。
このように、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下に制御されているため、リン化インジウム基板に対し、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から平面Ａまで研磨を行ったときに、ウエハエッジの尖りが抑制されることになる。このため、例えばプロセス中等で、ウエハエッジに割れ等の損傷が発生することを良好に抑制することができる。また、裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下に制御されている。このように、ウエハ主面側と裏面側の面取り形状を非対称に設計し、裏面側の面取り幅を大きくすることで、例えばスクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースを確保することができる。このため、鏡面研磨後、チッピングを発生させずに容易にセラミックプレートからウエハを剥離することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上であると、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースが広くなり、チッピングの発生を良好に抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが４００μｍ以下であると、基板の裏面側のエッジ形状が表面側に侵食し過ぎるのを抑制し、表面側の面取り幅を確保し、研磨代の消失を抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbは、１６０μｍ以上３４０μｍ以下であるのが好ましい。
また、ウエハエッジは、主面側及び／または裏面側からそれぞれウエハ厚さを減少させるように形成されたテーパー部と、テーパー部へ滑らかに連接するエッジラウンドとを含むように構成されていてもよい。図４ではリン化インジウム基板の裏面側が当該テーパー部を備えた形状となっている。
本実施形態のリン化インジウム基板は、別の一側面において、主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１１０°であり、ウエハエッジに直交する断面において、主面側及び主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上２１０μｍ以下であり、直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが３３０μｍ以上３８０μｍ以下であるリン化インジウム基板である。
このような構成によれば、直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが３３０μｍ以上３８０μｍ以下であるリン化インジウム基板に対し、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から平面Ａまで研磨を行ったときに、ウエハエッジの尖りが抑制されることになる。このため、例えばプロセス中等で、ウエハエッジに割れ等の損傷が発生することを良好に抑制することができる。また、ウエハ主面側と裏面側の面取り形状を非対称に設計し、裏面側の面取り幅を大きくすることで、例えばスクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースを確保することができる。このため、鏡面研磨後、チッピングを発生させずに容易にセラミックプレートからウエハを剥離することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上であると、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースが広くなり、チッピングの発生を良好に抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２１０μｍ以下であると、基板の裏面側のエッジ形状が表面側に侵食し過ぎるのを抑制し、表面側の面取り幅を確保し、研磨代の消失を抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbは、１６０μｍ以上１８０μｍ以下であるのが好ましい。
本実施形態のリン化インジウム基板は、更に別の一側面において、主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、ウエハエッジに直交する断面において、主面側及び主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１８０μｍ以上２３０μｍであり、直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが４８０μｍ以上５３０μｍ以下であるリン化インジウム基板である。
このような構成によれば、直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが４８０μｍ以上５３０μｍ以下であるリン化インジウム基板に対し、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から平面Ａまで研磨を行ったときに、ウエハエッジの尖りが抑制されることになる。このため、例えばプロセス中等で、ウエハエッジに割れ等の損傷が発生することを良好に抑制することができる。また、ウエハ主面側と裏面側の面取り形状を非対称に設計し、裏面側の面取り幅を大きくすることで、例えばスクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースを確保することができる。このため、鏡面研磨後、チッピングを発生させずに容易にセラミックプレートからウエハを剥離することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１８０μｍ以上であると、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースが広くなり、チッピングの発生を良好に抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２３０μｍ以下であると、基板の裏面側のエッジ形状が表面側に侵食し過ぎるのを抑制し、表面側の面取り幅を確保し、研磨代の消失を抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbは、１９０μｍ以上２１０μｍ以下であるのが好ましい。
本実施形態のリン化インジウム基板は、更に別の一側面において、主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、ウエハエッジに直交する断面において、主面側及び主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが９０μｍ以上１３０μｍ以下であり、主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２７０μｍ以上３５０μｍ以下であり、直径７６．２ｍｍ以下でかつ厚みが５７０μｍ以上６３０μｍ以下であるリン化インジウム基板である。
このような構成によれば、直径７６．２ｍｍ以下でかつ厚みが５７０μｍ以上６３０μｍ以下であるリン化インジウム基板に対し、バックラップ等の方法によりウエハ裏面から平面Ａまで研磨を行ったときに、ウエハエッジの尖りが抑制されることになる。このため、例えばプロセス中等で、ウエハエッジに割れ等の損傷が発生することを良好に抑制することができる。また、ウエハ主面側と裏面側の面取り形状を非対称に設計し、裏面側の面取り幅を大きくすることで、例えばスクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースを確保することができる。このため、鏡面研磨後、チッピングを発生させずに容易にセラミックプレートからウエハを剥離することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２７０μｍ以上であると、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込むスペースが広くなり、チッピングの発生を良好に抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが３５０μｍ以下であると、基板の裏面側のエッジ形状が表面側に侵食し過ぎるのを抑制し、表面側の面取り幅を確保し、研磨代の消失を抑制することができる。裏面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbは、２８０μｍ以上３４０μｍ以下であるのが好ましい。
本発明の実施形態に係るリン化インジウム基板において、主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfと、主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとの比：Ｘb／Ｘfが１．２５以上８．０以下であるのが好ましい。また、Ｘb／Ｘfは１．７０以上３．０以下であるのがより好ましい。
〔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。
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さに切り出す。
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さに切り出す。
次に、ワイヤーソーによる切断工程において生じた加工変質層を除去するために、切断後のウエハに対し、所定のエッチング液により、両面エッチングする（一次エッチング）。ウエハは、エッチング液中にウエハ全体を浸漬することで、エッチングすることができる。
次に、ウエハの外周部分の面取りを行い、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、ウエハの平坦性を保ったままウエハ表面の凹凸を取り除く。
次に、研磨後のウエハに対し、所定のエッチング液により、両面エッチングする（二次エッチング）。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、エッチングすることができる。
次に、ウエハ裏面にセラミックプレート等のプレートを貼り付けた状態で、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。また、ウエハの両面を鏡面研磨する場合は、上定盤と下定盤で挟み込みながら自転公転させることで研磨を行った後、両面研磨時の加工ダメージの低減および表面の微小なキズを除去する目的で、上述と同様の方法にてウエハをセラミックプレート等に貼り付けた状態で研磨を行ってもよい。
次に、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込んでプレートを剥離させる。
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基板が製造される。
次に、ウエハ裏面にセラミックプレート等のプレートを貼り付けた状態で、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。また、ウエハの両面を鏡面研磨する場合は、上定盤と下定盤で挟み込みながら自転公転させることで研磨を行った後、両面研磨時の加工ダメージの低減および表面の微小なキズを除去する目的で、上述と同様の方法にてウエハをセラミックプレート等に貼り付けた状態で研磨を行ってもよい。
次に、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込んでプレートを剥離させる。
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基板が製造される。
本実施形態に係るリン化インジウム基板において、主面からの距離が所定範囲となるすべての平面Ａにおいて、上述のウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θを制御するためには、上述のラッピング、エッチング、及び、ポリッシングの際に、ウエハが削られる量を踏まえた上で、適宜、面取り量を調節することで、ウエハエッジの形状を制御すればよい。より具体的には、ウエハ主面側の面取り量（ウエハエッジからの面取り幅）を１５０～３２０μｍの範囲とし、ウエハ裏面側の面取り量を３２０～５８０μｍの範囲とする。また、面取り後の主面側の除去量を、ウエハ厚さ方向で８０μｍ以下の範囲で取り除くことで、また、裏面側の除去量を、ウエハ厚さ方向で７０μｍ以下の範囲で取り除くことで、適宜、主面からの距離が所定範囲となるすべての平面Ａにおいて、上述のウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θを制御することができる。さらに、ウエハ裏面側に貼り付けていたセラミックプレート等から当該ウエハを剥離する際の、裏面側のチッピングの発生を抑制することができる。
〔半導体エピタキシャルウエハ〕
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。
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。
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。
実施例１～４及び比較例１～２を以下のように作製した。
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。
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。
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さに切り出した。ウエハを切り出す工程では、ワイヤーを往復させながら常に新線を送り続けるとともに、リン化インジウムをワイヤーソーへ移動させた。
次に、ワイヤーソーによる切断工程において生じた加工変質層を除去するために、切断後のウエハを８５質量％のリン酸水溶液及び３０質量％の過酸化水素水の混合溶液により、両面からエッチングした（一次エッチング）。ウエハは、エッチング液中にウエハ全体を浸漬することで、エッチングした。
次に、ウエハ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した（ラッピング）。このとき、研磨剤で研磨することで、ウエハの平坦性を保ったままウエハ表面の凹凸を取り除いた。
次に、研磨後のウエハを８５質量％のリン酸水溶液及び３０質量％の過酸化水素水及び超純水の混合溶液により、両面をエッチングした（二次エッチング）。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、エッチングした。
次に、ウエハの裏面にセラミックプレートを貼り付けた状態で主面を鏡面研磨用の研磨材で研磨（ポリッシング）して鏡面に仕上げた。また、一部のウエハについては、上定盤と下定盤で挟み込みながら自転公転させることで両面研磨を行った後、両面研磨時の加工ダメージの低減および表面の微小なキズを除去する目的で上述と同様の方法にてウエハの裏面をセラミックプレートに貼り付けた状態で研磨した。続いて、スクレーパー等の治具を裏面側に差し込んでプレートを剥離させた。続いて、洗浄することでリン化インジウム基板を作製した。
実施例１～４においては、それぞれ、ウエハの主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと平面Ａとの交線を含み、且つ、ウエハエッジに接する平面Ｂと、平面Ａのウエハ外側方向に延長する面とのなす角θが、主面から所定の距離にある平面Ａについて、所定の範囲になるように、各ウエハ製造を調整している。また、表面及び裏面のウエハエッジからの各面取り幅Ｘf、Ｘbについて、所定の範囲なるように、各ウエハ製造を調整した。表１のウエハ形状については、図５に示したリン化インジウム基板のウエハエッジ付近の断面模式図を参照することができる。
（評価）
実施例１～４及び比較例１～２のウエハのエッジ形状を、Ｗａｆｅｒ Ｅｄｇｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｈｅｃｋｅｒ（雄飛電子社製ＥＰＲＯ－２１２ＥＯ）を用いて測定した。角度（θ1、θ2、θ3）の算出は、バックラップ後の厚みに対応した、主面に平行な直線Ａを引き(平面Ａに対応)、直線Ａとウエハエッジとの交点を接点とした接線Ｂを引き(平面Ｂに対応)、直線Ａと接線Ｂとのなす角を求める方法で実施した。
作製したウエハ形状、及び、ウエハの上記評価結果を表１に示す。
実施例１～４及び比較例１～２のウエハのエッジ形状を、Ｗａｆｅｒ Ｅｄｇｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｈｅｃｋｅｒ（雄飛電子社製ＥＰＲＯ－２１２ＥＯ）を用いて測定した。角度（θ1、θ2、θ3）の算出は、バックラップ後の厚みに対応した、主面に平行な直線Ａを引き(平面Ａに対応)、直線Ａとウエハエッジとの交点を接点とした接線Ｂを引き(平面Ｂに対応)、直線Ａと接線Ｂとのなす角を求める方法で実施した。
作製したウエハ形状、及び、ウエハの上記評価結果を表１に示す。
実施例１～４に係る基板は、いずれも裏面除去後のウエハエッジの尖りが良好に抑制されており、且つ、鏡面研磨後、セラミックプレートからウエハを剥離する際、裏面側のチッピングの発生率が０％であった。これに対し、比較例１及び２に係る基板は、いずれも裏面除去後のウエハエッジの尖りは抑制できているものの、鏡面研磨後、セラミックプレートからウエハを剥離する際、裏面側のチッピングの発生率が高かった。
なお、裏面のチッピングは裏面のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとウエハ厚みの２要素のみに影響される。このため、実施例３及び４より口径が大きいウエハについても、同様に面取り幅Ｘbとウエハ厚みの２要素のみ制御することで、チッピングの発生を抑制することができると考えられる。
なお、裏面のチッピングは裏面のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとウエハ厚みの２要素のみに影響される。このため、実施例３及び４より口径が大きいウエハについても、同様に面取り幅Ｘbとウエハ厚みの２要素のみ制御することで、チッピングの発生を抑制することができると考えられる。
Claims (7)
- 主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも０°＜θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが５０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上４００μｍ以下であり、
厚みが３３０μｍ以上７００μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。 - 前記なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１２０°である、請求項１に記載のリン化インジウム基板。
- 主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも６０°≦θ≦１１０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１５０μｍ以上２１０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが３３０μｍ以上３８０μｍ以下であり、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ f と、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘ b との比：Ｘ b ／Ｘ f が１．７０以上３．０以下である、リン化インジウム基板。 - 主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが８０μｍ以上１１０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが１８０μｍ以上２３０μｍ以下であり、
直径５０．８ｍｍ以下でかつ厚みが４８０μｍ以上５３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。 - 主面に平行な平面Ａをウエハ中に取ったとき、ウエハエッジと前記平面Ａとの交線を含み、且つ、前記ウエハエッジに接する平面Ｂと、前記平面Ａのウエハ外側方向に延長する面との、主面側における、なす角θが、前記主面からの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下となるすべての前記平面Ａについて、いずれも９０°≦θ≦１２０°であり、
前記ウエハエッジに直交する断面において、前記主面側及び前記主面と反対の面側にエッジラウンドを有し、
前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfが９０μｍ以上１３０μｍ以下であり、
前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbが２７０μｍ以上３５０μｍ以下であり、
直径７６．２ｍｍ以下でかつ厚みが５７０μｍ以上６３０μｍ以下であるリン化インジウム基板。 - 前記主面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘfと、前記主面と反対の面側のウエハエッジからの面取り幅Ｘbとの比：Ｘb／Ｘfが１．２５以上８．０以下である、請求項４または５に記載のリン化インジウム基板。
- 前記Ｘb／Ｘfが１．７０以上３．０以下である、請求項６に記載のリン化インジウム基板。
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