(57)【要約】【課題】  急激な温度変化が与えられても、ウェハの両面において、デバイスを形成する領域にスリップラインが発生しない構造の化合物半導体ウェハを提供する。【解決手段】  本発明の化合物半導体ウェハは、化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハで、ウェハ両面におけるウェハ外周縁３からウェハ中心方向に向かって距離Ｄまでの領域が、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域２となっているものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハで、ウェハ両面におけるウェハ外周縁からウェハ中心方向に向かって距離Ｄまでの領域が、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域となっていることを特徴とする化合物半導体ウェハ。
【請求項２】
上記高転位密度領域が、スライス前の円筒状に加工したインゴットの状態で、インゴット表面にレーザー光を照射することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の化合物半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体ウェハ、特にスリップラインの発生を防止した構造の化合物半導体ウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓウェハは、受光、発光デバイス、高周波デバイス等を作成する化合物半導体単結晶基板として幅広く使われている。これらの半導体デバイスは、ＧａＡｓウェハに直接イオンをイオンインプラ装置で打ち込んだり、ウェハ表面にエピタキシャル層（膜）を形成する等の技術を駆使して製作される。
【０００３】
このような製造過程において、ＧａＡｓウェハは、何度か高温にさらされる。例えば、エピタキシャル成長後やイオン打ち込み後に行われるアニール処理は、ウェハを加熱炉に収容して、昇温し、一定時間加熱後、降温する工程であり、ウェハは高温に晒されることになる。
【０００４】
しかし、化合物半導体ウエハは、内部に、結晶成長や加工の際に生じた歪みを有しているため、アニール処理を施すと、図３に示すように、ウエハ３１上に、外周縁３３側から結晶方向に向かう直線状のすじ、つまりスリップライン３４が発生する。
【０００５】
ウエハに急激な温度変化を与えると、上記内部の歪みを開放するために結晶が一部移動し、それが結晶面の高さにずれを生じさせて、ウエハ表面に段差が生じる。これがスリップライン３４であり、結晶の開放端であるウエハ外周縁から発生しその段差は結晶方向に伝搬され、周囲縁から中心に向かう直線状のすじとなって現われる。例えば、上記アニール処理の昇温、降温の際にウェハ面内に温度差が生じると、ウェハに応力が加わり、耐え切れなくるとスリップラインが生じる。
【０００６】
ウェハ中央付近にはデバイス形成領域が位置するため、スリップラインがデバイス形成領域に伝播されると、デバイス（図示せず）に断線等の不具合が生じる。
【０００７】
スリップライン３４の発生を抑制するには、アニール時の昇温速度及び降温速度を小さくしたり、ウェハ面内での温度差を小さくすることが効果的であるが、デバイスの特性を制御したり、安定させる上では、これらの対策には限界がある。
【０００８】
上記の問題を解決するための方法として、図４に示すように、化合物半導体ウエハ（ＧａＡｓ単結晶ウエハ）３１の片面に、外周縁３３から距離Ｌ＝３ｍｍ離れた位置に、深さ３μｍの略環状の変質結晶領域３２を形成し、アニール処理した場合に、図５に示すように、この変質結晶領域３２で外周部からのスリップライン３４の伝搬が阻止されて、デバイス形成領域３５に到達しないようにする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この変質結晶領域３２は、Ａｒガスレーザを光源とするパワー１Ｗ／周波数５ｋＨｚのレーザパルスをＧａＡｓ単結晶ウエハ３１の外周縁３３から距離Ｌ＝３ｍｍ離れた位置に、外周に沿う所定の速度で、当て幅２００μｍで照射を行い、溶融させた後、固化させることにより得られる。
【特許文献１】特開平９−００７９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１は、ウェハの一方の片面のみに変質結晶領域３２を形成するものであり、裏面には何も処理がなされない。このため特許文献１では、ウェハの裏面にスリップが発生すると、それがウェハのオモテ面に伝播してしまう可能性がある。
【００１０】
また上記特許文献１では、アニール処理した場合に変質結晶領域３２の外周部にスリップライン３４が形成され、完全にウェハの一部を変質させてしまうので、半導体レーザー基板のように、ウェハのオモテ面にデバイス形成後にウェハを劈開するような場合、劈開しにくいという問題もある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、急激な温度変化が与えられても、ウェハの両面において、デバイスを形成する領域にスリップラインが発生しない構造の化合物半導体ウェハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１３】
請求項１の発明に係る化合物半導体ウェハは、化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハで、ウェハ両面におけるウェハ外周縁からウェハ中心方向に向かって距離Ｄまでの領域が、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域となっていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の化合物半導体ウェハにおいて、上記高転位密度領域が、スライス前の円筒状に加工したインゴットの状態で、インゴット表面にレーザー光を照射することにより形成されたものであることを特徴とする。
【００１５】
＜発明の要点＞
本発明の化合物半導体ウェハは、ウェハ両面におけるウェハ外周縁からウェハ中心方向に向かって距離Ｄまでの領域が、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域となっているので、ウエハ内部の歪みから結晶面に段差が発生しようとしても、高転位密度領域で歪みが十分に緩和され段差が発生しないため、スリップラインが発生してデバイス形成領域に進入することはない。
【００１６】
上記の高転位密度領域を形成するには、ウェハをスライスする前の円筒状に研削したインゴットの状態の結晶表面にレーザー光を照射し、照射部分を局所的に加熱し、照射部分の結晶内部に転位を生じさせ、この部分の転位密度を１００，０００ｃｍ-2以上とする。これにより、面取り加工後のウェハ外周部に、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域を保持する。
【００１７】
尚、上記の転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域は、ウェハの最外周縁から７ｍｍ以内の位置までとすることが望ましい。
【００１８】
本発明の化合物半導体ウェハでは、スリップの発生はないか、あったとしてもスリップの発生による段差の伝播は、上記の高転位密度領域内に止まる。ここで、スリップの発生による段差の伝播が、転位密度が高い領域（高転位密度領域）で止まる理由としては、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上と高いことで、この部分の歪みが充分に緩和されていることから、この部分の変形代が少ないものと考えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の化合物半導体ウェハによれば、ウェハに急激な温度変化を与えても、ウェハの両面においてスリップが発生しない。従って、特許文献１の如く、ウェハの裏面にスリップが発生して、それがウェハのオモテ面に伝播してしまうという虞もない。
【００２０】
また上記特許文献１の如く完全にウェハの一部を変質させてしまうものではないので、ウェハのオモテ面にデバイス形成後にウェハを容易に劈開することができ、劈開面を利用した半導体レーザーを容易に作成することができる。
【００２１】
要するに、本発明の化合物半導体ウェハによれば、デバイス形成工程の例えばアニール処理において、ウェハのデバイス領域にスリップラインが発生するのを防止して、デバイス形成工程での歩留りを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態に係る化合物半導体ウエハ（ＧａＡｓ単結晶ウエハ）１を示したもので、図示するように、ウェハ両面におけるウェハ外周縁３からウェハ中心方向に向かって距離Ｄまでの領域が、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域２となっている。
【００２４】
上記の高転位密度領域２は、ウェハをスライスする前の円筒状に研削したインゴットの状態の結晶表面に、レーザー光を照射して照射部分を局所的に加熱し、照射部分の結晶内部に転位を生じさせることにより形成する。すなわち、このインゴットからウェハを切り出した場合、そのウェハの最外周縁から７ｍｍ以内の位置までの外周部に、転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域２が形成されているようにする。
【００２５】
高転位密度領域２の転位密度が１００，０００ｃｍ-2以上と高いことから、この部分の歪みが充分に緩和されているため、スリップの発生はなく、従ってこれによる段差のデバイス領域への伝播も生じない。
【００２６】
（実施例）
ＬＥＣ法（液体封止引き上げ法）により成長した、長さ１１０ｍｍの（１００）ＧａＡｓ単結晶の両端を切断し、円筒研削し、長さ１００ｍｍ、直径７９ｍｍのインゴットとした。
【００２７】
このインゴットに、Ａｒガスレーザーを光源とするパワー１Ｗ／周波数５ｋＨｚのレーザーパルスを、ＧａＡｓインゴット表面に万遍なく照射し、インゴット表面を溶融させ、冷却し固化させた。
【００２８】
次いで、このインゴットを直径７８ｍｍに円筒研削し、これをスライサーで、厚さ５００μｍに切断した。この切断により得られたウェハの外周部を面取り加工し、直径７６ｍｍのウェハに整形加工した。この後、ラップ加工と研磨を行い、厚さ４００μｍの両面が鏡面状のウェハを１６０枚得た。
【００２９】
これらのウェハを単結晶のシード側から２０枚おきに７枚抜き取り、４００℃の融溶ＫＯＨ（水酸化カリウム）液に浸漬しエッチングした。ＫＯＨ液から取出したウェハの外周部を顕微鏡で観察し、転位密度を調べたところ、ウェハ外周縁３から中心方向に向かって距離７ｍｍ（Ｄ＝７ｍｍ）までの領域に、転位密度１００，０００ｃｍ-2以上の領域（高転位密度領域２）が形成されていることが確認された（図１参照）。
【００３０】
上記高転位密度領域２の作用効果を確認するため、上記の抜き取ったウェハとは別に、単結晶のシード側から２０枚置きにウェハを７枚抜き取り、これらのウェハにアニール処理によって急激な温度変化を与えた。ここで、その条件は、ウェハをアニール炉内に配置した状態で、水素ガス雰囲気で室温から８５０℃まで昇温速度１０℃／分で昇温し、続いて８５０℃から５００℃まで降温速度１０℃／分で降温し、その後室温まで自然冷却した。
【００３１】
アニール後のウェハにつき、そのスリップラインの発生の有無を、目視にて観察したが、実施例の７枚のウェハについては、そのいずれについもスリップラインの発生が無かった。
【００３２】
（比較例）
比較のため、上記実施例と同様に成長したＧａＡｓ単結晶を、円筒研削後のレーザー照射は行わないとした以外は、実施例と同じ条件にて加工（直径７８ｍｍに円筒研削、厚さ５００μｍにスライス、直径７６ｍｍに面取り）して、比較例のウェハを１６０枚製作した。
【００３３】
これらのウェハを、単結晶のシード側から２０枚おきに７枚抜き取り、４００℃の融溶ＫＯＨ液に浸漬しエッチングした。ＫＯＨ液から取出したウェハの外周部を顕微鏡で観察し、転位密度を調べたが、外周部に転位密度１００，０００ｃｍ-2以上の高転位密度領域は存在しなかった。
【００３４】
この高転位密度領域の存在しないウェハについて、スリップラインの発生の有無を知るため、上記の抜き取ったウェハとは別に、結晶のシード側から２０枚置きにウェハを７枚抜き取り、アニール処理によって急激な温度変化を与えた。ここで、その条件は、ウェハをアニール炉内に配置した状態で、水素ガス雰囲気で室温から８５０℃まで昇温速度１０℃／分で昇温し、続いて８５０℃から５００℃まで降温速度１０℃／分にて降温し、その後室温まで自然冷却した。
【００３５】
アニール後のウェハについて、スリップラインの発生の有無を目視にて観察したが、図２に示すように、比較例のウェハ２１では、その７枚中の５枚のウェハに、ウェハ外周縁２３からスリップライン２４が発生していた。なお、図２は比較例の５枚のウェハ中の１枚について、そのウェハの外観を示したものである。
【００３６】
上記した実施例と比較例との結果から、本発明による化合物半導体ウェハの構造が、スリップラインの発生の防止に有効であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の化合物半導体ウエハの一実施例を示す平面図である。
【図２】比較例の化合物半導体ウエハにアニール処理し、スリップラインが発生したウェハの外観を示す平面図である。
【図３】従来の化合物半導体ウエハにアニール処理し、スリップラインが発生したウェハの外観を示す平面図である。
【図４】従来の化合物半導体ウエハの他の例を示す平面図である。
【図５】図４の化合物半導体ウエハにアニール処理を施した後の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  化合物半導体ウエハ
２  高転位密度領域
３  ウェハ外周縁
４  スリップライン
２１  化合物半導体ウエハ
２３  ウェハ外周縁
２４  スリップライン
３１  化合物半導体ウエハ
３２  変質結晶領域
３３  ウェハ外周縁
３４  スリップライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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