JP7499934B1 - リン化インジウム基板及び半導体エピタキシャルウエハ - Google Patents
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Abstract
Description
(1)直径50mm以上であり、
エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが200nm以下である、リン化インジウム基板。
(2)エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが100~200nmである、(1)に記載のリン化インジウム基板。
(3)前記直径が50~150mmである、(1)または(2)に記載のリン化インジウム基板。
(4)(1)~(3)のいずれかに記載のリン化インジウム基板と、前記リン化インジウム基板の主面に設けられたエピタキシャル結晶層と、を有する、半導体エピタキシャルウエハ。
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、基板表面(主面)、基板裏面、及び、エッジ部を備える。エッジ部は、結晶の方位を示すオリエンテーションフラット(OF)、及び、基板の主面と裏面とを見分けるためのインデックスフラット(IF)を有していてもよい。
測定は熱膨張等の影響を無視できるように室温22±5℃に管理されたクリーンルーム内で実施する。なお、レーザー顕微鏡VKX-3000の白色干渉測定機能の各種設定条件は以下の通りとする。
・傾き補正:自動
・DCL/BCL:なし
・計測種別:うねり
・カットオフ波長:λs及びλfは設定しない。λcは25mm。
・終端効果の補正:有効
・ダブルガウシアン:OFF
・スタイラスモード:OFF
・基準波長数:1
・プロファイル数:11
ウエハは全面同時に研削されるため、面内の位置依存性はなく、上記部分のうねり曲線を評価すれば、貼り合わせプロセスに必要なウエハ全体のうねりを代表して測定したことになる。また、うねりは周期的なものであるため、口径によらず一定であると考えられる。
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。このとき、ウエハの外周部分の所定位置に、オリエンテーションフラット(OF)、及び、インデックスフラット(IF)を形成してもよい。
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、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数のウエハを750~850μmの厚さに切り出す。
・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、東機産業株式会社製TVB-10粘度計で測定することができる。
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。また、上述の鏡面仕上げの後、エッチング、鏡面研磨、洗浄等を行うことでリン化インジウム基板を製造してもよい。
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結晶層を形成する。
実施例1、2は以下のように作製した。
まず、リン化インジウムのインゴットを準備した。
次に、リン化インジウムのインゴットを研削して円筒にした。このとき、ウエハの外周部分の所定位置に、オリエンテーションフラット(OF)、及び、インデックスフラット(IF)を形成した。
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、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数のウエハを0.84mmの厚さに切り出した。
・ワイヤーの新線供給速度:10~60m/分
・ワイヤーの往復速度:320m/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:330μm/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になるように管理した。当該粘度は、東機産業株式会社製TVB-10粘度計で測定することができる。
次に、洗浄を行うことで、図1に示すような形状を有する直径76.2mmのリン化インジウム基板のサンプルを作製した。
比較例1~5は、それぞれ、ラッピング工程において、ウエハの表裏面で合計40μmの厚みをラッピングにより除去したこと、及び、二次エッチング後の両面研磨工程において、上述の合計研磨液量を0.065mL/分・cm2としたこと以外は、実施例1、2と同様の条件によって、図1に示すような形状を有する直径76.2mmのリン化インジウム基板のサンプルを作製した。
実施例1、2及び比較例1~5のリン化インジウム基板のサンプルについて、それぞれ、以下の方法でエッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqを測定した。
すなわち、実施例1、2及び比較例1~5の、図1に示すようなIF及びOFを有する直径76.2mmのリン化インジウム基板の各サンプルについて、外周から中心におよそ5mm以内の領域を「エッジ部」とし、ロールオフの影響を除いたウエハの外周から中心に5mm以内の領域を除いたウエハ表面全体を「エッジ部を除いた基板表面全体」とした。
次に、当該うねり測定エリアのうねりWqを、株式会社キーエンス製レーザー顕微鏡VKX-3000の白色干渉測定機能を用いて測定した。当該測定に際しては、干渉測定用10倍レンズを使用し、ウエハの中心を測定範囲の中央となるように取った約1mm×40mmの範囲のうねり曲線を測定し、カットオフ波長λc=25mmとしてうねりを求めた。うねりWqの算出に際しては、図2に示すように、約1mm×40mmの範囲の基板表面における短手方向の中心を基準線とし、約4.5μmの間隔(レーザー顕微鏡VKX-3000で規定されている基本間隔)の20本分を1測定間隔として(約4.5μm×20本=約90μm間隔)、短手方向に対して平行移動した周囲本数10本、及び、基準線の合計11本の長手方向の40mmに渡るうねりを求め、その平均値をWqとした。なお、当該平均値は、株式会社キーエンス製レーザー顕微鏡VKX-3000の白色干渉測定機能によって自動的に測定された。
測定は熱膨張等の影響を無視できるように室温22±5℃に管理されたクリーンルーム内で実施した。なお、レーザー顕微鏡VKX-3000の白色干渉測定機能の各種設定条件は以下の通りとした。
・傾き補正:自動
・DCL/BCL:なし
・計測種別:うねり
・カットオフ波長:λs及びλfは設定しない。λcは25mm。
・終端効果の補正:有効
・ダブルガウシアン:OFF
・スタイラスモード:OFF
・基準波長数:1
・プロファイル数:11
上述の製造条件及び評価結果を表1に示す。
実施例1及び2は、いずれも、エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが200nm以下であり、表面うねりが良好に抑制されていた。
これに対し、比較例1~5は、いずれも、エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが200nmを超えていた。
なお、実施例1と実施例2とは、ウエハの表裏面合計ラッピング量が120μmと同じであり、且つ、ウエハの表裏面合計研磨液量も0.072mL/分・cm2と同じであったが、エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが118.1nm、178.9nmとそれぞれ異なる値となった。また、比較例1~5も同様に、ウエハの表裏面合計ラッピング量が40μmと同じであり、且つ、ウエハの表裏面合計研磨液量も0.065mL/分・cm2と同じであったが、エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが228.8~306.1nmの間でそれぞれ異なる値となった。これは、ワイヤーソー切断時の温度などのバラツキにより、切断後のうねりが異なるためであると考えられる。
Claims (5)
- 直径50mm以上であり、
エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが200nm以下であり、
前記エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqは以下の(1)~(2)の手順で測定された、リン化インジウム基板。
(1)リン化インジウム基板について、外周から中心に5mm以内の領域を「エッジ部」とし、ウエハの外周から中心に5mm以内の領域を除いたウエハ表面全体を「エッジ部を除いた基板表面全体」とする。
(2)次に、うねりWqを、レーザー顕微鏡の白色干渉測定機能を用いて測定する。前記測定に際しては、干渉測定用10倍レンズを使用し、ウエハの中心を測定範囲の中央となるように取った1mm×40mmの範囲のうねり曲線を測定し、カットオフ波長λc=25mmとしてうねりを求める。前記うねりWqの算出に際しては、1mm×40mmの範囲の基板表面における短手方向の中心を基準線とし、4.5μmの間隔の20本分を1測定間隔として、短手方向に対して平行移動した周囲本数10本、及び、基準線の合計11本の長手方向の40mmに渡るうねりを求め、その平均値を前記うねりWqとする。 - エッジ部を除いた基板表面全体のうねりWqが100~200nmである、請求項1に記載のリン化インジウム基板。
- 前記直径が50~150mmである、請求項1または2に記載のリン化インジウム基板。
- 請求項1または2に記載のリン化インジウム基板と、前記リン化インジウム基板の主面に設けられたエピタキシャル結晶層と、を有する、半導体エピタキシャルウエハ。
- 請求項3に記載のリン化インジウム基板と、前記リン化インジウム基板の主面に設けられたエピタキシャル結晶層と、を有する、半導体エピタキシャルウエハ。
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