JPH1197798A - Ｉｉｉ−ｖ族半導体レーザ用基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＯＦ面の面だれを小さくしてへき開時の歩留
りを向上し得るＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 製造プロセスとしては、ウエハ２および
保護片３の上面に付着したワックスを微粒子からなる研
磨剤を用いて除去した後ウエハ２および保護片３の上面
を所定量研磨する。

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、ＩＩＩ−Ｖ族半
導体レーザ用基板およびその製造方法に関し、より特定
的には、オリエンテーションフラット面を有する半導体
ウエハを含むＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザ用の基板としては、
ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰなどのＩＩＩ−Ｖ族半導体が
用いられる。この中で円形の半導体レーザ用基板は、オ
リエンテーションフラット面がデバイスを製作する際の
位置決めの基準になる。このため、オリエンテーション
フラット面の面方位精度および面だれ量はデバイスの歩
留りに大きく影響する。図１３〜図１８は従来の半導体
レーザ用基板の製造方法を説明するための概略図であ
る。図１３〜図１８を参照して以下に従来の半導体レー
ザ用基板の製造方法について説明する。

【０００３】まず、図１５に示すように、研磨プレート
１上に固形ワックス１３を用いて６３０μｍの厚みを有
するＧａＡｓからなるウエハ２を貼付する。その後、図
１６に示すように、ウエハ２のオリエンテーションフラ
ット面２ａに対向するように固形ワックス１３を用いて
研磨プレート１上に５８０μｍの厚みを有するセラミッ
クからなる保護片３を貼り付ける。なお、この保護片３
とウエハ２との高低差は図１６に示されるように５０μ
ｍ前後である。

【０００４】この後、図１６に示すワックス１３を有機
溶剤をつけたワイパ（拭取材）により拭き取ることによ
って図１７に示されるような形状が得られる。この後、
図１４に示したフローに従って、塩素系研磨剤を用いて
ウエハ２の表面を２０μｍ以上研磨することにより片面
１次ポリッシュを行ない、その表面を鏡面にする。さら
に、塩素系研磨剤を用いて５μｍ以上その表面を研磨す
ることにより片面仕上げポリッシュを行なう。その後、
ウエハ２を研磨プレート１から剥離する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
レーザ用基板の製造方法では、図１６から図１７に示す
工程において、ウエハ２の上面に残ったワックス１３を
除去するために有機溶剤をワイパにつけて拭き取る。こ
のため、図１７に示すように、ウエハ２と保護片３との
間の隙間の上部においてワックス１３が取れてしまう。
このような状態でウエハ２の研磨を行なうと、図１８に
示すように、ウエハ２のオリエンテーションフラット面
２ａの面だれが２０〜３０μｍと大きくなる。また、ウ
エハ２を研磨プレート１に貼り付ける際の固形ワックス
１３がウエハ２のオリエンテーションフラット面２ａに
多量に付着しているため、そのワックス１３の厚み分だ
けウエハ２と保護片３との間隔が大きくなってしまう。
この状態でウエハ２の上面を研磨した場合、オリエンテ
ーションフラット面２ａの面だれ量が大きくなるという
問題点があった。オリエンテーションフラット面２ａの
面だれが大きくなると、オリエンテーションフラット面
２ａを基準としてウエハ２のへき開を行なう際にへき開
不良が発生しやすいという不都合が生じる。その結果、
へき開の歩留りが低下するという問題点があった。

【０００６】ところで、従来、オリエンテーションフラ
ット面の面だれを防止するために種々の方法が考えられ
ている。たとえば、特開平５−１５２２６４では、ウエ
ハと同材質でかつ同じ厚さのダミー基板を保護片として
用いる方法が開示されている。しかし、この方法では、
図示はされていないが上記した従来の技術と同様、ウエ
ハと保護片とを固形ワックスを用いて研磨プレートに貼
り付けると考えられる。このため、ウエハと保護片との
間の間隔が固形ワックスの分大きくなってしまうという
問題が生じ、その結果面だれが大きくなってしまうとい
う問題が生じると考えられる。

【０００７】この発明は、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、この発明の１つの目的は、
オリエンテーションフラット面の面だれを有効に低減し
てへき開時の歩留りの低下を防止し得るＩＩＩ−Ｖ族半
導体レーザ用基板の製造方法を提供することである。

【０００８】この発明のもう１つの目的は、面だれに起
因するへき開の歩留りの低下を防止することが可能なＩ
ＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１におけるＩＩＩ
−Ｖ族半導体レーザ用基板の製造方法では以下の工程を
備えている。研磨プレートにオリエンテーションフラッ
ト面を有する半導体ウエハを第１のワックスを用いて貼
り付ける。そして、オリエンテーションフラット面に対
向するように、研磨プレートに第２のワックスを用いて
半導体ウエハと同じ材質を有する保護片を貼り付ける。
半導体ウエハの上面と保護片の上面とに付着した第２の
ワックスを、微粒子からなる研磨剤を用いて除去する。
その後、半導体ウエハの上面と保護片の上面とを所定量
研磨する。このように請求項１に記載の製造方法では、
半導体ウエハの上面と保護片の上面とに付着した第２の
ワックスを微粒子からなる研磨剤を用いて除去すること
によって、半導体ウエハと保護片との隙間の上部に入っ
ている第２のワックスを取除かずに半導体ウエハと保護
片との上面に付着したワックスを除去することができ
る。これにより、半導体ウエハと保護片とに付着した第
２のワックスを有機溶剤を用いて除去する場合のように
半導体ウエハと保護片との隙間に入っているワックスが
取除かれ、そのためにオリエンテーションフラット面の
面だれが大きくなるという不都合を有効に防止すること
ができる。また、半導体ウエハと保護片との上面に付着
したワックスを除去することができるので研磨むらが発
生するのも有効に防止することができる。

【００１０】請求項２は、上記した請求項１の構成にお
いて、保護片を貼り付ける工程に先立って、少なくとも
オリエンテーションフラット面に付着した第１のワック
スを除去する工程をさらに備える。このように保護片を
貼り付ける前にオリエンテーションフラット面に付着し
た第１のワックスを除去することにより、半導体ウエハ
を貼りつけた余分な第１のワックスを除去することがで
き、その結果第１のワックスを除去しない場合に比べて
半導体ウエハのオリエンテーションフラット面と保護片
との間の間隔を小さくすることができる。その結果オリ
エンテーションフラット面の面だれ量をより小さくする
ことができる。

【００１１】請求項３は、請求項１または２の構成にお
いて、微粒子からなる研磨剤を、コロイダルシリカおよ
びヒュームドシリカの少なくともいずれかを含むように
構成する。また、請求項４は、上記請求項１〜３のいず
れかの構成において、第２のワックスを液体ワックスを
含むように構成する。さらに、請求項５は、請求項１〜
４のいずれかの構成において、保護片と、オリエンテー
ションフラット面との間隔を２μｍ以上１０μｍ以下に
する。また、請求項６は、上記請求項１〜５のいずれか
の構成において、保護片を半導体ウエハとほぼ同じ厚み
を有しかつその下面の面方位の精度を（１００）±０．
１°の範囲内にするように構成するとともに保護片のオ
リエンテーションフラット面に対向する面をへき開面と
する。

【００１２】請求項７は、半導体ウエハを備えるＩＩＩ
−Ｖ族半導体レーザ用基板であって、上記半導体ウエハ
を、主表面と、へき開面からなるオリエンテーションフ
ラット面とを含むように構成する。その主表面とオリエ
ンテーションフラット面との境界部におけるオリエンテ
ーションフラット面の面だれが５μｍ以下であるととも
にオリエンテーションフラット面の面方位の精度が（１
１０）±０．０２°の範囲内にあるように構成する。こ
のようにＯＦ面の面だれを５μｍ以下にするとともにＯ
Ｆ面の面方位の精度を（１１０）±０．０２°の範囲内
にすることによって、デバイス作製後にへき開を行なう
際にＯＦ面を基準とする位置合わせ精度が向上し、その
結果、へき開時の歩留りを著しく向上させることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施の形態によるＩＩ
Ｉ−Ｖ族半導体レーザ用基板の製造プロセスを示したフ
ロー図である。また、図２〜図５は図１のフロー図に対
応する製造プロセスを示した断面図である。図１〜図５
を参照して、以下に本発明の一実施の形態によるＩＩＩ
−Ｖ族半導体レーザ用基板の製造方法について説明す
る。

【００１５】まず、図１および図２に示すように、研磨
プレート１上に６３０μｍの厚みを有するＧａＡｓから
なるウエハ２を固形ワックス４を用いて貼付する。この
後、ウエハ２の上面および側面に付着した固形ワックス
４を有機溶剤に浸けたワイパ（拭取材）によって拭き取
ることによって図３の形状が得られる。なお、ウエハ２
のオリエンテーションフラット面２ａは、へき開面で、
かつ、（１１０）±０．０２°の面方位精度を有するよ
うに作製されている。

【００１６】次に、図４に示すように、ウエハ２のオリ
エンテーションフラット面２ａに対向するように、研磨
プレート１上に液体ワックス５を用いて保護片３を貼付
する。この保護片３は、ウエハ２と同じ材質でかつほぼ
同じ厚みを有しその下面３ｂの面方位の精度は（１０
０）±０．１°の範囲内になるように設定する。また、
保護片３のオリエンテーションフラット面２ａに対向す
る面３ａはへき開面である。なお、保護片３の作製方法
については後述する。ここで、図２から図３に示すプロ
セスにおいて固形ワックス４を除去しているので、図４
に示した保護片３を貼り付ける工程においてウエハ２と
保護片３との間隔を図１６に示した従来の場合に比べて
著しく小さくすることができる。この場合、ウエハ２と
保護片３との間隔は２μｍ以上１０μｍ以下にするのが
好ましい。このように、ウエハ２と保護片３との隙間を
２μｍ以上１０μｍ以下に設定することにより、ウエハ
２のオリエンテーションフラット面２ａの面だれを著し
く小さくすることができる。具体的には、図６に示すよ
うに、オリエンテーションフラット面２ａの面だれを０
〜５μｍにすることができる。

【００１７】図４に示した状態から、ウエハ２の上面と
保護片３の上面とに付着した液体ワックス５を除去する
ためにコロイダル研磨を行なう。このコロイダル研磨
は、コロイダルシリカまたはヒュームドシリカなどの微
粒子からなる研磨剤を用いて２分間研磨する。これによ
り、図５に示されるような形状が得られる。このよう
に、図４から図５に示す工程において液体ワックス５を
コロイダル研磨することによって、ウエハ２と保護片３
との隙間に充填された液体ワックス５を除去することな
くウエハ２の上面と保護片３の上面とに付着した液体ワ
ックス５のみを取除くことができる。これにより、後の
工程においてウエハ２および保護片３を研磨する場合に
面だれが大きくなるのを防止することができるととも
に、研磨むらが発生するのを有効に防止することができ
る。

【００１８】なお、図５に示したコロイダル研磨工程の
後、塩素系研磨剤を用いてウエハ２の上面と保護片３の
上面とを２０μｍ以上研磨して片面ポリッシュを行な
い、その後、塩素系研磨剤を用いてウエハ２の上面と保
護片３の上面とを５μｍ以上研磨して片面仕上げポリッ
シュを行なう。このような研磨を行なった後、ウエハ２
を研磨プレート１から剥離する。

【００１９】次に、図７および図８を用いてオリエンテ
ーションフラット面（ＯＦ面）２ａの面だれ量とデバイ
ス作製後のへき開時の歩留りとの関係について説明す
る。半導体レーザを作製する場合には、まずＯＦ面２ａ
と垂直方向にレーザの光路となる活性層をストライプ状
に形成する。この後、ＯＦ面２ａと平行に、ウエハ２の
外周に自然へき開のためのスクライブ（傷）５０を形成
する。ＯＦ面２ａと垂直方向に、レーザ素子を分離する
ためのスキップスクライブ６０を所定の間隔を隔てて形
成する。へき開は、まず、スクライブ５０を起点として
ＯＦ面２ａと平行な方向に自然へき開する。そのへき開
面がレーザのミラーとなる。自然へき開した短冊状にな
ったものをスキップスクライブ６０を起点としてデバイ
スチップ（素子）に分離する。ここで、破線状に形成さ
れたスキップスクライブ６０間の間隔は、図８に示すよ
うに、９０μｍに設定されている。また、互いに平行に
延びるスキップスクライブ６０間の間隔は３００μｍに
設定されており、この間隔３００μｍが最終的に形成さ
れる素子の横方向の寸法である。図８に示す素子では縦
方向の寸法も３００μｍに設定されている。

【００２０】上記のように、図８に示した素子を形成す
る場合、図７に示すようにスクライブ５０に沿ってへき
開した後スキップスクライブ６０を起点として素子に分
離する。この場合、スクライブ５０を起点として自然へ
き開する際に、理想的なへき開面から角度θずれてへき
開が走る部分にスキップスクライブ６０の傷がかかる
と、その部分からきれいな自然へき開ができなくなり、
その部分より左側の領域（ハッチングした領域）の素子
が不良となる。

【００２１】以下に示す表１は、ＯＦ面２ａの面方位精
度および面だれと、デバイスの歩留りとの関係を説明す
るためのものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記表１を参照して、θはＯＦ面２ａの面
方位精度（１１０）±０．０２°が最大限ばらついた場
合を前提としている。そしてその前提において面だれ量
を種々変化させた場合の角度ずれθの変化とへき開面の
長さＬの変化とデバイス歩留りの変化とを示している。
なお、ΔＬは破線状に形成されたスキップスクライブ６
０間の間隔の半分（４５μｍ）を示しており、この４５
μｍの範囲内を超えるとへき開面がスキップスクライブ
６０の傷にかかり、それよりも左側の領域の素子が不良
となることを意味する。上記表１を参照して、面だれ量
が大きくなるに従ってデバイス歩留りが低下しているこ
とがわかる。面だれ量が５μｍ以下ではデバイス歩留り
が１００％になることがわかる。したがって、ＯＦ面２
ａの面方位精度が（１１０）±０．０２°の条件下では
面だれ量が５μｍ以下で良好なデバイスを得ることがで
きることがわかる。また、ΔＬ（＝４５μｍ）を一定と
した場合、面だれ量が大きくなる程、へき開面の長さ
（Ｌ）が小さくなることがわかる。これは、面だれ量が
大きくなる程、図７に示したへき開不良の領域（斜線の
領域）が右側に広がり、不良の数が増加することを意味
する。

【００２４】図９は、保護片３の作製方法を示したフロ
ー図である。図９を参照して、本実施形態で用いる保護
片３の作製方法としては、まずインゴットを作製した
後、面方位精度が（１００）±０．１°の範囲内になる
ように面出しを行なう。

【００２５】その後、インゴットをスライスした後エッ
チング、両面ラップ、エッチングおよびへき開を行な
う。このようにして、ウエハ２のＯＦ面２ａに対向する
面がへき開面であり、（１００）±０．１°の面方位精
度を有する保護片３を作製することができる。なお、保
護片３は、ウエハ２とほぼ同じ厚みでかつ同じ材質によ
って形成する。

【００２６】図１０は、保護片３を下面側から見た場合
の斜視図である。図１０を参照して、保護片３の下面３
ｂの面方位精度を（１００）±０．１°の範囲内になる
ようにすることにより、保護片３の下面３ｂとオリエン
テーションフラット面２ａに対向する面３ａとの角度α
を９０°±０．１°の範囲内にすることができる。これ
により、オリエンテーションフラット面２ａに対向する
面３ａをオリエンテーションフラット２ａとほぼ平行に
なるように形成することができる。

【００２７】図１１および図１２は、オリエンテーショ
ンフラット面２ａに対向する面３ａがオリエンテーショ
ンフラット面２ａと平行でない場合を示した断面図であ
る。図１１は保護片３の下面３ｂとオリエンテーション
フラット面２ａに対向する面３ａとの角度が、９０°＋
０．１°よりも著しく大きくなった場合（α₁ ）を示し
ており、図１２は角度が９０°−０．１°よりも著しく
小さくなった場合（α ₂ ）を示している。図１１および
図１２に示す場合には、オリエンテーションフラット面
２ａとそれに対向する面３ａとが平行にならないため、
オリエンテーションフラット面２ａとそれに対向する面
３ａとの間隔が両者が平行な場合に比べて大きくなって
しまうという不都合が生じる。このようにオリエンテー
ションフラット面２ａとそれに対向する面３ａとの間隔
が大きくなると、研磨した場合にオリエンテーションフ
ラット面２ａの面だれが大きくなってしまうという不都
合が生じる。本発明では、このような不都合を防止する
ために、保護片３の下面３ｂの面方位精度を（１００）
±０．１°の範囲内に制御することにより角度αを９０
°±０．１°にすることができ、その結果、オリエンテ
ーションフラット面２ａとそれに対向する面３ａとをほ
ぼ平行にすることができ、両者との間隔を狭くすること
ができる。これにより、オリエンテーションフラット面
２ａの面だれが大きくなるのを有効に防止することがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、オリ
エンテーションフラット面の面だれを小さくすることが
でき、その結果へき開時の歩留りを向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるＩＩＩ−Ｖ族半導
体レーザ用基板の製造方法を示したフロー図である。

【図２】図１に示したフロー図の製造プロセスを説明す
るための断面図である。

【図３】図１に示したフロー図の製造プロセスを説明す
るための断面図である。

【図４】図１に示したフロー図の製造プロセスを説明す
るための断面図である。

【図５】図１に示したフロー図の製造プロセスを説明す
るための断面図である。

【図６】上記した一実施の形態の製造方法により作製し
たＯＦ面の面だれの状態を説明するための断面図であ
る。

【図７】デバイス作製後のへき開プロセスを説明するた
めの平面図である。

【図８】へき開プロセスによって切り出される２つの半
導体素子を示した斜視図である。

【図９】本発明の一実施の形態に用いる保護片の作製方
法を説明するためのフロー図である。

【図１０】本発明の一実施の形態に用いる保護片を下面
側から見た場合の斜視図である。

【図１１】保護片の下面とＯＦ面に対向する面との角度
が９０°より大きくなった場合を示した断面図である。

【図１２】保護片の下面とＯＦ面に対向する面との角度
が９０°より小さくなった場合を示した断面図である。

【図１３】従来のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板の製
造方法を説明するための平面図である。

【図１４】従来のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板の製
造方法を説明するためのフロー図である。

【図１５】図１４に示したフロー図に沿った製造プロセ
スを説明するための断面図である。

【図１６】図１４に示したフロー図に沿った製造プロセ
スを説明するための断面図である。

【図１７】図１４に示したフロー図に沿った製造プロセ
スを説明するための断面図である。

【図１８】従来の製造プロセスによって作製されたＯＦ
面の面だれの状態を示した断面図である。

【符号の説明】

１：研磨プレート ２：ウエハ ２ａ：オリエンテーションフラット（ＯＦ）面 ３：保護片 ４：固形ワックス ５：液体ワックス ５０：スクライブ（傷） ６０：スキップスクライブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨プレートにオリエンテーションフラ
   ット面を有する半導体ウエハを第１のワックスを用いて
   貼り付ける工程と、 前記オリエンテーションフラット面に対向するように、
   前記研磨プレートに第２のワックスを用いて前記半導体
   ウエハと同じ材質を有する保護片を貼り付ける工程と、 前記半導体ウエハの上面と前記保護片の上面とに付着し
   た前記第２のワックスを、微粒子からなる研磨剤を用い
   て除去する工程と、 その後、前記半導体ウエハの上面と前記保護片の上面と
   を所定量研磨する工程とを備えた、ＩＩＩ−Ｖ族半導体
   レーザ用基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記保護片を貼り付ける工程に先立っ
   て、少なくとも前記半導体ウエハのオリエンテーション
   フラット面に付着した前記第１のワックスを除去する工
   程をさらに備える、請求項１に記載のＩＩＩ−Ｖ族半導
   体レーザ用基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記微粒子からなる研磨剤は、コロイダ
   ルシリカおよびヒュームドシリカの少なくともいずれか
   を含む、請求項１または２に記載のＩＩＩ−Ｖ族半導体
   レーザ用基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第２のワックスは液体ワックスを含
   む、請求項１〜３のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族半導
   体レーザ用基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記保護片と、前記オリエンテーション
   フラット面との間隔は２μｍ以上１０μｍ以下である、
   請求項１〜４のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族半導体レ
   ーザ用基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記保護片は前記半導体ウエハとほぼ同
   じ厚みを有しかつその下面の面方位の精度は（１００）
   ±０．１°の範囲内であるとともに、前記保護片の前記
   オリエンテーションフラット面に対向する面はへき開面
   である、請求項１〜５のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族
   半導体レーザ用基板の製造方法。
7. 【請求項７】 半導体ウエハを備えるＩＩＩ−Ｖ族半導
   体レーザ用基板であって、 前記半導体ウエハは、主表面と、へき開面からなるオリ
   エンテーションフラット面とを含み、 前記主表面と前記オリエンテーションフラット面との境
   界部における前記オリエンテーションフラット面の面だ
   れが５μｍ以下であるとともに前記オリエンテーション
   フラット面の面方位の精度が（１１０）±０．０２°の
   範囲内である、ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ用基板。