JPH0135800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (ア) 技術分野 この発明は、化合物半導体単結晶のOF面出法
に関する。

化合物半導体とここでいうのは−族化合物
半導体のことで、GaAs、GaP、GaSb、InP、
InSb、InAs、…などを指す。

化合物半導体ウエハを使つて、ウエハプロセス
により、半導体レーザ、発光ダイオード、高速演
算用FETなどが作られる。

GaAsなど化合物半導体単結晶は、（０１１）、
（０１１）、…などが劈開面になる。一枚のウエハ
に、多数の同等のデバイスを製作し、これを切断
して、個々の素子に分ける。切断は、劈開面に沿
つてスクライブすれば、正確に切断できるからで
ある。

劈開面は互に直交するが、直交しない劈開面も
ある。直交する劈開面だけが存在する面に沿つて
ウエハを作れば、長方形又は正方形の多数の繰返
しデバイスを作製するのに都合がよい。

そこで（100）面ウエハを使うことが多い。

（100）面ウエハの中に存在する（100）面に垂
直な劈開面は４つで、（０±１±１）という指数
で表わすことができる。

ウエハには、４つの劈開面の内のひとつを示す
ために、円周の一箇所を弓形に切りとる。これは
劈開面に沿うから、厳密に切除できる。こうし
て、劈開面を弓す円周上の弓形切取部分をオリエ
ンテーシヨンフラツトOFという。

（100）面ウエハを作るには、引上げ法（チヨ
コラルスキー法、CZ法）によつて＜100＞方向に
単結晶を成長させる。種結晶の方位が＜100＞で
あるようにすれば、引上げられた結晶は＜100＞
方向に平行な単結晶となる。

引上げられた単結晶は、円柱形に近似するが、
上方が種結晶に続く肩部となる。底部は、平坦で
はなく、下方に向いて凸出している。

この単結晶インゴツトは、外周研削し、肩部や
底部も研削し、正しい円柱形に加工される。

次にオリエンテーシヨンフラツトとなるべき位
置を見出して、オリエンテーシヨンフラツトを研
削する。

研削の装置は、公知の方法を用いる。例えば回
転するカツプ砥石を、単結晶インゴツトのひとつ
の母線に当て（劈開方向の母線）単結晶インゴツ
トを軸方向に送つてゆき、狭い平坦な部分を軸方
向に設ける。

(イ) 従来技術 劈開面を見出すには、従来、次のような方法が
採られていた。

円柱形のインゴツトから、１枚だけウエハを予
め切り取る。ウエハと残りのインゴツトとの位置
の対応がつくように標識を付したりする。

このウエハを割る。劈開面にそつて割れるか
ら、切り口により劈開面が分る。この割れたウエ
ハと、インゴツトとを対応させて、インゴツトの
劈開面を知ることができる。（100）面に垂直な４
つの劈開面を全て知ることができる。互に90゜の
角をなすからである。

このように、ウエハを実際に割つてみると、劈
開面を確実に見出すことができる。

この方法はしかし、次の欠点がある。

ひとつは、ウエハが１枚無駄になる、というこ
とである。

もうひとつは、手数が掛かり、煩雑である、と
いうことである。試験のためのウエハを切り出
し、これを割り、割つたものを、もとのインゴツ
トに対応させるのだからである。

もうひとつ、錯誤の可能性がある。何十本のイ
ンゴツトから、試験ウエハを切り出し、劈開試験
をして、もとのインゴツトへ戻して、対応させる
のであるが、インゴツトは同径であるので、間違
う可能性もある。

本発明は、このような欠点を解決する事を目的
とする。

(ウ) 本発明の方法 本発明に於ては、試験のためのウエハを切り出
す、という事をしない。そうではなく、円柱形イ
ンゴツトの端の一部を半月形に切り込み、切り込
まれた部分を折りとつて、劈開面を知るのであ
る。

第１図は単結晶インゴツト１の端に、軸に直角
な切り込み２を入れた状態を示す斜視図である。

半月形の切り込み２は、インゴツト１をスライ
シングする内周刃式スライサーブレードによつて
切り欠く。インゴツト１は円筒形で、端面の面方
位は（100）である。

（100）面に垂直な劈開面は、既に述べたよう
に、（０±１±１）の４面である。この内、半月
状の切り込みに含まれる劈開面が必ず存在する。
そこで、切り込み２によつてインゴツト１の主要
部から切り離されかかつている分離端部３に、軸
方向の応力を加える。応力は、衝撃的に加えても
よいし、緩くり加えてもよい。

応力によつて分離端部３に曲げモーメントが生
じる。分離端部３は十分薄いので、曲げモーメン
トにより、破断する。劈開面に沿つて破断するの
で、劈開面が露呈する。

第２図は、劈開面に沿つて分離端部３が割れた
状態を示すインゴツトの斜視図である。この劈開
面４を基準劈開面とよぶ。

第３図は本発明によるOF加工機の略斜視図で
ある。

円柱形の単結晶インゴツト１は、両側の端面に
於て、インゴツト押え盤５によつて押圧支持され
る。インゴツト押え盤５は押え軸６を介し角度調
整機構７に連結している。インゴツト押え盤５に
よつて、両端面を押圧支持されたインゴツト１
は、周方向に回転することができ、角度調整でき
るようになつている。

押圧の機構は、油圧、空気圧、螺子止めなど任
意である。

インゴツト１の一方の側方に、カツプ砥石８
が、軸方向移動自在に設けられる。

カツプ砥石８は、円盤状で、後方から回転軸９
によつて回転力を受けるようになつている。回転
軸９は回転力を与えるだけでなく、前後方向に変
位できるようになつている。

カツプ砥石８を回転させ、インゴツト側面に当
て、軸方向に徐々に移動させると、インゴツト１
の側面が同一幅の平坦な帯状面に削られる。

カツプ砥石で、OF加工する、というのは周知
である。

本発明に於ては、さらに基準劈開面４を使つ
て、インゴツトの方位を厳密に規定する。

この為、インゴツトの上方に指向性のよい光源
を設け、基準劈開面４に光を当てる。劈開面４は
鏡面になつているから、光は反射することなく、
定まつた方向に反射される。

光源としては、ガスレーザ、半導体レーザなど
が最適である。

この例では、レーザ１１の光を、遮蔽板１２の
ピンホール１３を通して、インゴツト１の基準劈
開面４に当てている。反射光はピンホール１３に
戻り、ハーフミラーなどを経て光検出器１８に入
るようになつている。光検出器で出力パワーが最
大である時、レーザ１１の光と、基準劈開面４が
直角になつている。

予め、レーザ１１の光と、カツプ砥石の砥石面
１０とを平行に設定しておく。

光検出器の出力をモニタしながら、直角調整機
構７を調整する。光出力が最大になつた時に、カ
ツプ砥石８を一定寸法だけ前進させ、回転させな
がら、インゴツト１の側面を削つてゆく。

（100）面に直角な劈開面の内、隣接するもの
は互に直交する。レーザ光線と、砥石面１０が平
行であるようにしてあるから、基準劈開面４と、
砥石面１０とは直交する。

基準劈開面４に直交する面は、また劈開面であ
る。砥石面１０と劈開面が平行である事が分る。
砥石はインゴツト１の軸と平行に移動する。従つ
て、カツプ砥石８によつて削られた細い平坦な部
分は劈開面のひとつである。

オリエンテーシヨンフラツトOFは劈開面であ
る。従つて、カツプ砥石８によつて、オリエンテ
ーシヨンフラツトOFが研削されたことになる。

この例では、レーザ１１の送り光と、戻り光と
が同一径路を反対方向に進むようになつている。
こうすると、レーザ光と砥石面１０とを平行にす
れば良いので位置関係は簡単である。

しかし、戻り光の強度を検出する光検出器の方
にひと工夫を要する。

強いて、レーザビームの送り光と戻り光とが同
一光路を往復しなければならない、ということも
ない。

第４図のように、レーザ１１を少し傾けピンホ
ール１３、光検出器１８を反対側に少し傾けても
よい。この場合、中心線ｌと、砥石面１０が平行
になるよう設定すればよい。中心線ｌは反射面す
なわち、基準劈開面４の法線である。中心線ｌと
砥石面１０とは平行であるよう設定しておくの
で、砥石面１０は劈開面に平行である。

ここに述べた例は、端面が（100）面で、劈開
面が互に直交するものについて述べた。

端面の方位により、面内に存在する劈開面が必
ずしも直交しない場合もある。たとえば端面方位
が（111）面の場合、劈開面は（１１０）、（01
１）、（０１１）、…の６面が存在する。これらは、
60゜の挾角をなす。

このような場合、砥石面１０と、レーザビーム
を平行にするのではOF面を正しく研削できない。
砥石面１０とレーザビームが30゜の角をなすよう
にすべきである。

レーザビームと、砥石面とのなす角は、このよ
うに、インゴツトの面方位によつて適当に決めな
ければならない。

(エ) 効果 本発明によれば、インゴツトからウエハを切り
出す必要がなく、従つて、劈開方向の分つたウエ
ハを、数多くのインゴツトに間違わずに対応させ
る、という手数も不要となる。

OF面を出すのに、時間が短縮され、しかも、
錯誤の可能性が少なくなる。

さらに、ウエハとインゴツトを切り離さないか
ら、精度が高い、という利点もある。

シリコンウエハなどは、従来法によつて作られ
るが、シリコンインゴツトにOFを付する従来法
の場合、誤差は１〜2゜程度であつた。

本発明では、誤差は0.1゜程度にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は化合物半導体単結晶の円柱加工したイ
ンゴツトの端面近くに、切り込みを入れた状態の
斜視図。第２図は同じインゴツトの切り込みの部
分に応力をかけて一部分を折り取り劈開面を露出
させた状態の斜視図。第３図は本発明のOF面出
法を実行するためのOF加工機の斜視図。第４図
はレーザと光検出器の位置を変えた他の実施例を
示す一部正面図。 １……単結晶インゴツト、２……切り込み、３
……分離端部、４……基準劈開面、５……インゴ
ツト押え盤、６……押え軸、７……直角調整機
構、８……カツプ砥石、９……回転軸、１０……
砥石面、１１……レーザ、１２……遮蔽板、１３
……ピンホール、１８……光検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 引上げ法によつて成長した化合物半導体単結
   晶インゴツト１を円柱加工した後、端面近くに成
   長軸に直角に切り込み２を入れ、薄い分離端部３
   を作り、分離端部３に応力を加えて基準劈開面４
   を露呈させ、基準劈開面４に光線を当て、反射光
   を光検出器で検出することによりインゴツト１の
   軸まわりの角度を調整し、光線に対して一定角を
   なす砥石面１０を有する砥石を平行移動させてイ
   ンゴツト１の側面にオリエンテーシヨンフラツト
   OFを加工することを特徴とする化合物半導体単
   結晶のOF面出法。