JPH06190824A - 化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法Info
- Publication number
- JPH06190824A JPH06190824A JP34683492A JP34683492A JPH06190824A JP H06190824 A JPH06190824 A JP H06190824A JP 34683492 A JP34683492 A JP 34683492A JP 34683492 A JP34683492 A JP 34683492A JP H06190824 A JPH06190824 A JP H06190824A
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- Japan
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- ingot
- slicing
- sliced
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/02—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
- B28D5/022—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels
- B28D5/028—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels with a ring blade having an inside cutting edge
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ソ−マ−クが無い III−Ｖ族化合物半導体ウ
エ−ハを得る。 【構成】 ＜０バー１１＞方向または＜０１バー１＞方
向に切断する。
エ−ハを得る。 【構成】 ＜０バー１１＞方向または＜０１バー１＞方
向に切断する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＰ等の III−Ｖ族化合物半導体単結晶基板の製造方
法、特に、単結晶インゴットからのウェーハのスライス
方法に関する。
ｎＰ等の III−Ｖ族化合物半導体単結晶基板の製造方
法、特に、単結晶インゴットからのウェーハのスライス
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の III−Ｖ
族化合物半導体は、光デバイス、電子デバイス等の分野
で幅広い用途を有している。これらデバイス作成に用い
られる基板は液体封止チョクラルスキー法（ＬＥＣ
法）、水平ブリッジマン法（ＨＢ法）、垂直ブリッジマ
ン法（ＶＢ法）等によって作成された単結晶インゴット
をウェーハ状にスライスし、エッチング、ラッピング、
ポリッシング等の加工工程により、所望の平坦度、平滑
度を有するものとして製造される。また、作成されるウ
ェーハ表面の方位は（１００）面とすることが一般的で
ある。単結晶インゴットからウェーハをスライスする方
法としては、その生産性、スライス精度の観点から図１
に示すような縦型の内周刃切断機を用いるのが一般的で
ある。スライスされたウェーハの回収方法としては、図
１に示すように、インゴット１の側面にカーボンやセラ
ミック等の梁２を張り付けスライスの際にウェーハが飛
散しないようにし、複数枚のウェーハスライス後に梁と
ともに切り落とすバッチ回収方式と、ウェーハ１枚をス
ライスする毎に回収する枚葉回収方式があり、装置のコ
ストの点でバッチ回収方式が有利である。
族化合物半導体は、光デバイス、電子デバイス等の分野
で幅広い用途を有している。これらデバイス作成に用い
られる基板は液体封止チョクラルスキー法（ＬＥＣ
法）、水平ブリッジマン法（ＨＢ法）、垂直ブリッジマ
ン法（ＶＢ法）等によって作成された単結晶インゴット
をウェーハ状にスライスし、エッチング、ラッピング、
ポリッシング等の加工工程により、所望の平坦度、平滑
度を有するものとして製造される。また、作成されるウ
ェーハ表面の方位は（１００）面とすることが一般的で
ある。単結晶インゴットからウェーハをスライスする方
法としては、その生産性、スライス精度の観点から図１
に示すような縦型の内周刃切断機を用いるのが一般的で
ある。スライスされたウェーハの回収方法としては、図
１に示すように、インゴット１の側面にカーボンやセラ
ミック等の梁２を張り付けスライスの際にウェーハが飛
散しないようにし、複数枚のウェーハスライス後に梁と
ともに切り落とすバッチ回収方式と、ウェーハ１枚をス
ライスする毎に回収する枚葉回収方式があり、装置のコ
ストの点でバッチ回収方式が有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的に採用されてい
るバッチ回収方式のスライスにおいては、梁への切り込
みがなされた後に新たに切り出しがなされるインゴット
とともに、内周刃ブレードの開口部へと退避する。この
際にスライスされたウェーハがブレードに張り付き、そ
の状態でインゴットを移動させるとダイヤモンド刃によ
り削り取られ、ウェーハにいわゆるソーマークが発生す
る。このソーマークは内周刃の台金板厚さとブレード部
の刃の厚みの差分が最大段差として発生し、通常５０μ
ｍ程度の凹凸となることがある。光デバイス、電子デバ
イスを作成するためには、単結晶基板上に液相又は気相
にてエピタキシャル層を成長させるか、単結晶基板内に
イオンを打ち込む方法のどちらか又はその組み合わせに
より能動層が形成される。これらの能動層は、単結晶基
板表面の凹凸やダメージ層の影響を大きく受けるため、
単結晶基板に要求される品質として、平坦度、平滑度が
良好であり、ダメージ層がないことが重要となる。
るバッチ回収方式のスライスにおいては、梁への切り込
みがなされた後に新たに切り出しがなされるインゴット
とともに、内周刃ブレードの開口部へと退避する。この
際にスライスされたウェーハがブレードに張り付き、そ
の状態でインゴットを移動させるとダイヤモンド刃によ
り削り取られ、ウェーハにいわゆるソーマークが発生す
る。このソーマークは内周刃の台金板厚さとブレード部
の刃の厚みの差分が最大段差として発生し、通常５０μ
ｍ程度の凹凸となることがある。光デバイス、電子デバ
イスを作成するためには、単結晶基板上に液相又は気相
にてエピタキシャル層を成長させるか、単結晶基板内に
イオンを打ち込む方法のどちらか又はその組み合わせに
より能動層が形成される。これらの能動層は、単結晶基
板表面の凹凸やダメージ層の影響を大きく受けるため、
単結晶基板に要求される品質として、平坦度、平滑度が
良好であり、ダメージ層がないことが重要となる。
【０００４】本発明の対象となるスライス工程に於いて
は、前述のようなソーマークがウェーハに発生すると、
その凹凸を除去しダメージ層を低減化させるためのラッ
ピング工程での研削量を大きく取る必要があり、平坦度
を矯正するのが非常に困難となる。このような問題点を
解決する手段として、極めて簡便な方法によりスライス
工程でのソーマークの発生を抑え、化合物半導体の単結
晶基板を生産性良く良好な品質で製造することが本発明
の目的である。
は、前述のようなソーマークがウェーハに発生すると、
その凹凸を除去しダメージ層を低減化させるためのラッ
ピング工程での研削量を大きく取る必要があり、平坦度
を矯正するのが非常に困難となる。このような問題点を
解決する手段として、極めて簡便な方法によりスライス
工程でのソーマークの発生を抑え、化合物半導体の単結
晶基板を生産性良く良好な品質で製造することが本発明
の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、スライス工
程で発生するソーマークの発生原因が、結晶構造に起因
したスライスウェーハの反りによるものであることをつ
きとめ、極めて簡便な方法によりソーマークの発生を抑
えることができることを見い出した。ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の III−Ｖ族化合物半導体は図２に示すよ
うに閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、単結晶基板表面の面
方位を（１００）とした場合は、図３に示すような二回
対称性を持つ。単結晶インゴットから内周刃切断機等を
用いて（１００）面を有するウェーハをスライスした場
合、その結晶構造に対応して図４に示すような、いわゆ
る鞍型の反りを持つ状態となる。この現象はスライス方
向を変更した場合でも同様かつ普遍的に観察されるもの
である。
程で発生するソーマークの発生原因が、結晶構造に起因
したスライスウェーハの反りによるものであることをつ
きとめ、極めて簡便な方法によりソーマークの発生を抑
えることができることを見い出した。ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の III−Ｖ族化合物半導体は図２に示すよ
うに閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、単結晶基板表面の面
方位を（１００）とした場合は、図３に示すような二回
対称性を持つ。単結晶インゴットから内周刃切断機等を
用いて（１００）面を有するウェーハをスライスした場
合、その結晶構造に対応して図４に示すような、いわゆ
る鞍型の反りを持つ状態となる。この現象はスライス方
向を変更した場合でも同様かつ普遍的に観察されるもの
である。
【０００６】図４は単結晶インゴットから図３に示す位
置関係で切り出した、（１００）面を有するウェーハの
反りの状態を示す図である。図４においてＡ面は主フラ
ット面であり図３のＡに相当し、Ｂ面は副フラット面で
図３のＢに相当する。反りはＡ面に直角な方向（＜０バ
ー１バー１＞）では中央部が凸になり、Ｂ面に直角な方
向（＜０１バー１＞）では中央部が凹になる。本発明者
は、この普遍的に観察されるスライスウェーハの反りと
スライス方向との関係により、スライスされたウェーハ
が内周刃に張り付き、内周刃開口部へ退避する際に、ソ
ーマークが発生する場合と、ソーマークが発生しない場
合があることを見い出した。すなわち、（１００）面を
有するウェーハをスライスする場合、図１に示す状態に
おいて、内周刃の回転方向に対して直角方向にインゴッ
トを移動させ、この方向をスライス方向と定義した場
合、そのスライス方向を図３に示す結晶の＜０バー１１
＞方向又は＜０１バー１＞方向とすることでソーマーク
を発生させずにスライスできることを見出した。スライ
ス方向を＜０バー１１＞又は＜０１バー１＞方向とした
場合、ソーマークの発生は全く無視できる程度である。
スライス方向がずれるに従いソーマークが発生するよう
になる。ソーマークを発生させないためには、スライス
方向は＜０バー１１＞又は＜０１バー１＞方向から±１
０゜以内が許容できる。より好ましくは±５゜以内で、
さらに好ましくは±１゜以内に管理できれば最適であ
る。この現象は、内周刃の回転により生じる気流により
説明することができる。
置関係で切り出した、（１００）面を有するウェーハの
反りの状態を示す図である。図４においてＡ面は主フラ
ット面であり図３のＡに相当し、Ｂ面は副フラット面で
図３のＢに相当する。反りはＡ面に直角な方向（＜０バ
ー１バー１＞）では中央部が凸になり、Ｂ面に直角な方
向（＜０１バー１＞）では中央部が凹になる。本発明者
は、この普遍的に観察されるスライスウェーハの反りと
スライス方向との関係により、スライスされたウェーハ
が内周刃に張り付き、内周刃開口部へ退避する際に、ソ
ーマークが発生する場合と、ソーマークが発生しない場
合があることを見い出した。すなわち、（１００）面を
有するウェーハをスライスする場合、図１に示す状態に
おいて、内周刃の回転方向に対して直角方向にインゴッ
トを移動させ、この方向をスライス方向と定義した場
合、そのスライス方向を図３に示す結晶の＜０バー１１
＞方向又は＜０１バー１＞方向とすることでソーマーク
を発生させずにスライスできることを見出した。スライ
ス方向を＜０バー１１＞又は＜０１バー１＞方向とした
場合、ソーマークの発生は全く無視できる程度である。
スライス方向がずれるに従いソーマークが発生するよう
になる。ソーマークを発生させないためには、スライス
方向は＜０バー１１＞又は＜０１バー１＞方向から±１
０゜以内が許容できる。より好ましくは±５゜以内で、
さらに好ましくは±１゜以内に管理できれば最適であ
る。この現象は、内周刃の回転により生じる気流により
説明することができる。
【０００７】
【作用】一般に、空気のような粘性の小さいさらさらし
た流体でも、移動物体の表面では付着して流速が０とな
らないことが知られている。内周刃表面においても内周
刃の周速に比例した速度を持つ気流が発生している。内
周刃の回転方向に対して、直角にインゴットを送る方向
をスライス方向としたとき、（１００）面を有するウェ
ーハをインゴットからスライスするとき、スライス方向
を＜０バー１１＞方向又は＜０１バー１＞方向とするこ
とで、そのときにスライスされるウェーハは、内周刃回
転方向で上に凸、スライス方向で下に凸となる。スライ
スが完了しインゴットが内周刃上から内周刃開口部に退
避するとき、内周刃の回転によって生じる気流はウェー
ハが回転方向で上に凸であるために、ウェーハ上面をよ
り多く通過する。この結果、ウェーハ下面より上面の方
が圧力が高くなる。よって、ウェーハに下方に押し下げ
る力が働き、ウェーハ及びカーボン製の梁の弾性力とつ
りあって、ウェーハは内周刃から少し離れた位置で挙動
が安定する。ウェーハは、内周刃から離れ、内周刃のダ
イヤモンド砥石部分に削られたりすることなく、極めて
平坦にスライスされる。
た流体でも、移動物体の表面では付着して流速が０とな
らないことが知られている。内周刃表面においても内周
刃の周速に比例した速度を持つ気流が発生している。内
周刃の回転方向に対して、直角にインゴットを送る方向
をスライス方向としたとき、（１００）面を有するウェ
ーハをインゴットからスライスするとき、スライス方向
を＜０バー１１＞方向又は＜０１バー１＞方向とするこ
とで、そのときにスライスされるウェーハは、内周刃回
転方向で上に凸、スライス方向で下に凸となる。スライ
スが完了しインゴットが内周刃上から内周刃開口部に退
避するとき、内周刃の回転によって生じる気流はウェー
ハが回転方向で上に凸であるために、ウェーハ上面をよ
り多く通過する。この結果、ウェーハ下面より上面の方
が圧力が高くなる。よって、ウェーハに下方に押し下げ
る力が働き、ウェーハ及びカーボン製の梁の弾性力とつ
りあって、ウェーハは内周刃から少し離れた位置で挙動
が安定する。ウェーハは、内周刃から離れ、内周刃のダ
イヤモンド砥石部分に削られたりすることなく、極めて
平坦にスライスされる。
【０００８】
【実施例】ＬＥＣ法で作成された＜１００＞方向に成長
軸を有する直径約１１０ｍｍの単結晶インゴットを用
い、インゴットの上下端を（１００）±０．５゜で切り
落としを行い、１０１ｍｍに外周部を研削し円柱状とし
た後、水平面内で回転する内周刃切断機によりウェーハ
のスライスを行った。
軸を有する直径約１１０ｍｍの単結晶インゴットを用
い、インゴットの上下端を（１００）±０．５゜で切り
落としを行い、１０１ｍｍに外周部を研削し円柱状とし
た後、水平面内で回転する内周刃切断機によりウェーハ
のスライスを行った。
【０００９】（実施例１ 図５参照）インゴットを内周
刃に対して遠い側を（１００）面、近い側を（バー１０
０）面としたとき、カーボン製の梁を（０バー１１）面
に接着し、＜０バー１１＞方向にスライスした場合は、
ソーマークが全く観察されず、ＴＴＶ（ＴｏｔａｌＴｈ
ｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は２μｍ程度と
なった。
刃に対して遠い側を（１００）面、近い側を（バー１０
０）面としたとき、カーボン製の梁を（０バー１１）面
に接着し、＜０バー１１＞方向にスライスした場合は、
ソーマークが全く観察されず、ＴＴＶ（ＴｏｔａｌＴｈ
ｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は２μｍ程度と
なった。
【００１０】（実施例２ 図６参照）内周刃に対して遠
い側を（バー１００）面、近い側を（１００）面とした
とき、カーボン製の梁を（０１１）面に接着し、＜０１
１＞方向にスライスした場合は、ソーマークが全く観察
されず、ＴＴＶは２μｍ程度となった。
い側を（バー１００）面、近い側を（１００）面とした
とき、カーボン製の梁を（０１１）面に接着し、＜０１
１＞方向にスライスした場合は、ソーマークが全く観察
されず、ＴＴＶは２μｍ程度となった。
【００１１】（比較例１ 図７参照）一方、同じ条件で
作成したインゴットを内周刃に対して遠い側を（１０
０）面、近い側を（バー１００）面としたとき、カーボ
ン製の梁を（０１１）面に接着し、＜０１１＞方向にス
ライスした場合は、明かなソーマークが観察され、ＴＴ
Ｖは５０μｍ程度となった。このことは後工程であるラ
ッピング工程にて、ソーマークのないウェーハに対し
て、５０μｍ程度多く研削する必要があることになる
作成したインゴットを内周刃に対して遠い側を（１０
０）面、近い側を（バー１００）面としたとき、カーボ
ン製の梁を（０１１）面に接着し、＜０１１＞方向にス
ライスした場合は、明かなソーマークが観察され、ＴＴ
Ｖは５０μｍ程度となった。このことは後工程であるラ
ッピング工程にて、ソーマークのないウェーハに対し
て、５０μｍ程度多く研削する必要があることになる
【００１２】（比較例２ 図８参照）実施例１と同じ条
件で作成したインゴットを内周刃に対して遠い側を（バ
ー１００）面、近い側を（１００）としたとき、カ−ボ
ン製の梁を（０バー１１）面に接着し、＜０バー１１＞
方向にスライスした場合は、明かなソーマークが観察さ
れ、ＴＴＶは５０μｍ程度となった。このことは後工程
であるラッピング工程にて、ソーマークのないウェーハ
に対して、５０μｍ程度多く研削する必要があることに
なる。すなわち、ソーマークの発生しないスライス方法
によれば、ラッピング工程での研削量を少なくすること
ができる。
件で作成したインゴットを内周刃に対して遠い側を（バ
ー１００）面、近い側を（１００）としたとき、カ−ボ
ン製の梁を（０バー１１）面に接着し、＜０バー１１＞
方向にスライスした場合は、明かなソーマークが観察さ
れ、ＴＴＶは５０μｍ程度となった。このことは後工程
であるラッピング工程にて、ソーマークのないウェーハ
に対して、５０μｍ程度多く研削する必要があることに
なる。すなわち、ソーマークの発生しないスライス方法
によれば、ラッピング工程での研削量を少なくすること
ができる。
【００１３】
【発明の効果】閃亜鉛鉱型結晶構造をもつ III−Ｖ族化
合物半導体単結晶インゴットから（１００）面を有する
ウェーハをスライスするときに、ウェーハは必ず鞍型に
反る。反りはウェーハ表面を（１００）面としたとき、
＜０バー１１＞方向で下に凸、＜０１１＞方向で上に凸
となる。本発明の方法にて、ウェーハをスライスするこ
とにより、ソーマークのない、すなわち平坦度の良好な
ウェーハが作成でき、ラッピング工程での研削量を少な
くすることが可能となる。ひいてはスライスウェーハの
厚さを薄くすることにより、インゴットから切り出すウ
ェーハの枚数を増加することができるという利点を有す
る。
合物半導体単結晶インゴットから（１００）面を有する
ウェーハをスライスするときに、ウェーハは必ず鞍型に
反る。反りはウェーハ表面を（１００）面としたとき、
＜０バー１１＞方向で下に凸、＜０１１＞方向で上に凸
となる。本発明の方法にて、ウェーハをスライスするこ
とにより、ソーマークのない、すなわち平坦度の良好な
ウェーハが作成でき、ラッピング工程での研削量を少な
くすることが可能となる。ひいてはスライスウェーハの
厚さを薄くすることにより、インゴットから切り出すウ
ェーハの枚数を増加することができるという利点を有す
る。
【図１】縦型内周刃切断機のスライスの様子を示す斜視
図。
図。
【図２】閃亜鉛鉱型結晶構造を示す斜視図。
【図３】閃亜鉛鉱型結晶構造の２回対称性を示す図。
【図４】ウェーハの反りを示す斜視図。
【図５】実施例１のスライス方向を示す図。
【図６】実施例２のスライス方向を示す図。
【図７】比較例１のスライス方向を示す図。
【図８】比較例２のスライス方向を示す図。
１ 単結晶インゴット ２ 梁 ３ 内周刃
Claims (1)
- 【請求項１】 III−Ｖ族化合物半導体単結晶インゴッ
トを＜０１バー１＞±１０゜方向または＜０バー１１＞
±１０゜方向にスライスすることを特徴とする化合物半
導体単結晶ウェーハのスライス方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34683492A JPH06190824A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34683492A JPH06190824A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06190824A true JPH06190824A (ja) | 1994-07-12 |
Family
ID=18386127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34683492A Pending JPH06190824A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06190824A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114311350A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 天通控股股份有限公司 | 一种钽酸锂晶体头尾切割方法 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34683492A patent/JPH06190824A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114311350A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 天通控股股份有限公司 | 一种钽酸锂晶体头尾切割方法 |
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