(57)【要約】【課題】半導体単結晶ウェハにおいて厚さのばらつきや反り等の形状不良を低減させることができる半導体単結晶ウェハの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法は、ワイヤーソーにより半導体単結晶インゴットをスライスする半導体単結晶ウェハの製造方法であって、セラミックスまたは樹脂からなる補助治具を前記半導体単結晶インゴットに取り付け、前記補助治具からスライスし始めることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーソーにより半導体単結晶インゴットをスライスする半導体単結晶ウェハの製造方法であって、セラミックスまたは樹脂からなる補助治具を前記半導体単結晶インゴットに取り付け、前記補助治具からスライスし始めることを特徴とする半導体単結晶ウェハの製造方法。
【請求項２】
前記補助治具の幅が前記半導体単結晶インゴットの直径の1/6以上1/3以下であり、前記補助治具の最小高さが8 mm以上30 mm以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体単結晶ウェハの製造方法。
【請求項３】
前記補助治具のショアD硬さが、32以上36以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体単結晶ウェハの製造方法。
【請求項４】
前記半導体単結晶インゴットと接する前記補助治具の面が、前記半導体単結晶インゴットの外周表面と同じ曲率を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体単結晶ウェハの製造方法。
【請求項５】
前記ワイヤーソーにおけるワイヤーの外径が0.05 mm以上0.30 mm以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体単結晶ウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体単結晶ウェハの製造方法に関し、特に、半導体単結晶インゴットをスライスして得られるウェハの厚みのばらつきや形状不良を低減することができる単結晶インゴットのスライス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体は、ショットキーゲート電界効果トランジスタ（MESFET）や高電子移動度トランジスタ（HEMT）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（HBT）等の種々の電子デバイスに利用されている。これらの電子デバイスは、化合物半導体の単結晶インゴットをスライスして得られる単結晶ウェハの表面に対して、分子線エピタキシャル成長法（MBE法）や有機金属気相エピタキシャル成長法（MOVPE法）、イオン打ち込み法等により半導体膜を成膜して製造されている。
【０００３】
半導体単結晶ウェハの製造方法の一例として、GaAs単結晶ウェハの製造方法を以下に説明する。はじめに、結晶引き上げ法やボート法によりGaAs単結晶インゴットを成長する。成長した単結晶インゴットに対し外形を整える切削加工を施した後、ワイヤーソースライス法などによりウェハ状に切り出す。ワイヤーソーとしてはマルチワイヤーソーが通常用いられ、砥粒（例えば、シリカ砥粒やアルミナ砥粒）を吹きつけながらワイヤー（例えば、ワイヤー径0.05〜0.3 mm）を用いてインゴットを切断する。
【０００４】
スライスしたウェハに対しアルミナ砥粒などでラップ研磨し、ソーマークを除去して平坦性を高めた後、メカノケミカル研磨によりウェハ表面を鏡面に仕上げる。研磨液として次亜塩素酸系水溶液や、次亜塩素酸と砥粒（例えば、シリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニウム砥粒）の混合液を使用し、研磨布として表面に多孔質層を有するものを用いる。
【０００５】
図１は、従来のワイヤーソースライス方法による半導体単結晶ウェハの製造方法をインゴットの軸方向から見た模式図である。図１に示すように、半導体単結晶インゴット1は、支持台2上に固定され、半導体単結晶インゴット1の上部（半導体単結晶インゴット1を挟んで支持台2と反対側）から、ワイヤー3を当ててスライスされる。
【０００６】
このとき、半導体単結晶インゴットの従来のワイヤーソースライス方法では、インゴットの切り始め部分でウェハの厚さにばらつきが生じたり（図２Ａ、図２Ｂ参照）、スライスの方向がずれてウェハに反りが発生したりする（図３Ａ、図３Ｂ参照）という問題があった。これは、ワイヤー3が半導体単結晶インゴット1に切り込む初期段階において、ワイヤー3と半導体単結晶インゴット1との接触面積が小さいことや、ワイヤー3自体が振動していること等が原因であると考えられる。このような不良の生じたウェハは電子デバイス製造用のエピタキシャルウェハとして不適当であるため、製品の歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
このような問題に対し、例えば特許文献１では、半導体単結晶インゴット上部に、グラファイト製の緩衝材を置いてスライスする方法が開示されている。特許文献１によれば、そのような方法をとることで、ワイヤーの振動を抑えることができ、切り始めの部分で厚さにばらつきが生じることを抑えることができるとしている。
【０００８】
また特許文献２では、接着剤受縁台を設けた支持台を用いて半導体単結晶インゴットをスライスする方法を開示している。インゴットを支持台に固定する際に使用する接着剤のはみ出した分を、接着剤受縁台が受け止める構造になっている。こうすることでインゴット固着後、インゴットにはみ出した接着剤をスクレーパによって除去を行う必要が無くなり、インゴットの外周面を傷つけること無く、良好な形状のウェハを得ることが出来るとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２８０２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電子デバイスに対するコスト低減の要求は強く、1枚の半導体単結晶ウェハから取れる電子デバイスチップの数を極大化するためには、ウェハ厚さのばらつきやウェハの反りを従来よりも更に低減する必要がある。従って、本発明の目的は、ウェハの厚みのばらつきやウェハの反り等の形状不良を低減することができる半導体単結晶ウェハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため、ワイヤーソーにより半導体単結晶インゴットをスライスする半導体単結晶ウェハの製造方法であって、セラミックスまたは樹脂からなる補助治具を前記半導体単結晶インゴットに取り付け、前記補助治具からスライスし始めることを特徴とする半導体単結晶ウェハの製造方法を提供する。
【００１２】
また本発明は上記目的を達成するため、上記の本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（１）前記補助治具の幅が前記半導体単結晶インゴットの直径の1/6以上1/3以下であり、前記補助治具の最小高さが8 mm以上30 mm以下である。
（２）前記補助治具のショアD硬さが、32以上36以下である。
（３）前記半導体単結晶インゴットと接する前記補助治具の面が、前記半導体単結晶インゴットの外周表面と同じ曲率を有する。
（４）前記ワイヤーソーにおけるワイヤーの外径が0.05 mm以上0.30 mm以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体単結晶ウェハの製造において、ウェハ厚さのばらつきやウェハの反り等の形状不良を低減することができ、良好な形状の半導体単結晶ウェハを効率的に製造することができる。また本発明は、従来の製造装置に補助治具を追加するだけでよいので、特別な装置を新たに作製する必要がなく、新たな加工プロセスを構築する必要も無いことから経済的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のワイヤーソースライス方法による半導体単結晶ウェハの製造方法をインゴットの軸方向から見た模式図である。
【図２Ａ】従来のワイヤーソースライス方法により半導体単結晶ウェハを製造する場合における切断初期の一例を示した部分拡大断面模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａの状態で製造された半導体単結晶ウェハの断面模式図である。
【図３Ａ】従来のワイヤーソースライス方法により半導体単結晶ウェハを製造する場合における切断初期の他の一例を示した部分拡大断面模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの状態で製造された半導体単結晶ウェハの断面模式図である。
【図４】本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法をインゴットの軸方向から見た模式図である。
【図５】本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法において、製造された半導体単結晶ウェハの反り値および厚さのばらつきと、補助治具の幅との関係を示したグラフである。
【図６】本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法において、製造された半導体単結晶ウェハの反り値および厚さのばらつきと、補助治具の最小高さとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
図４は、本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法をインゴットの軸方向から見た模式図である。図４に示すように、半導体単結晶インゴット1は、支持台2上に固定され、半導体単結晶インゴット1の上部（半導体単結晶インゴット1を挟んで支持台2と反対側）に樹脂またはセラミックスからなる補助治具5が取り付けられている。この状態で、ワイヤー3を用いて補助治具5から切断し始めていき、半導体単結晶インゴット1をスライスする。
【００１７】
補助治具5を取り付けることによって、ワイヤー3が切り込む初期段階において、ワイヤー3と補助治具5との接触面積を大きくすることができ、ワイヤー3の振動（切断箇所のぶれ）を抑制することができる。その結果、半導体単結晶ウェハ4の厚さのばらつきや反り等の形状不良を低減することができる。
【００１８】
補助治具5の材料としては、安価なセラミックス（例えば、アルミナを主材料とするセラミックス）または樹脂（例えば、ウレタン樹脂）を用いることが好ましい。また、このとき補助治具5のショアD硬さが32以上36以下であることが好ましい。補助治具5のショアD硬さが該範囲を外れると、半導体単結晶との硬さの差異が大きくなるためワイヤー3の振動（切断箇所のぶれ）が生じ易くなる。
【００１９】
補助治具5の幅（後述する図５参照）は、半導体単結晶インゴット1の直径に対して1/6以上1/3以下であることが好ましい。また、補助治具5の最小高さ（後述する図６参照）は、8 mm以上30 mm以下であることが好ましい。なお、補助治具5の幅および補助治具5の最小高さの詳細については後述する。また、補助治具5を半導体単結晶インゴット1にできるだけ密着させるため、半導体単結晶インゴット1と接する補助治具5の面は、半導体単結晶インゴットの外周表面と同じ曲率を有することが好ましい。
【実施例】
【００２０】
本発明に係る製造方法によって製造された半導体単結晶ウェハにおいて、ウェハ厚さのばらつきやウェハの反り等の形状不良が低減する効果を確認するために、以下のような実験を行った。
【００２１】
（実施例１）
幅や最小高さの異なる補助治具（アルミナを主材料とするセラミックス製）を用意し、GaAs単結晶インゴットに支持台ともにエポキシ系接着剤で接着した。GaAs単結晶インゴットとしては直径150 mmの円筒形インゴットを用いた。マルチワイヤーソー装置に設置し、補助治具から切断し始めるようにして半導体単結晶ウェハにスライスした。スライスした半導体単結晶ウェハの厚さのばらつき（「ウェハの最大厚さ」−「ウェハの最小厚さ」、図２Ｂ参照）および反り値（図３Ｂ参照）を評価した。
【００２２】
結果を図５、図６に示す。図５は、本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法において、製造された半導体単結晶ウェハの反り値および厚さのばらつきと、補助治具の幅との関係を示したグラフである。図６は、本発明に係る半導体単結晶ウェハの製造方法において、製造された半導体単結晶ウェハの反り値および厚さのばらつきと、補助治具の最小高さとの関係を示したグラフである。
【００２３】
図５に示すように、補助治具の幅を増大させるにつれてウェハの反り値および厚さのばらつきが共に小さくなり、幅が25 mm以上になると安定して小さい値を示すことが判った。また、そのときの反り値および厚さのばらつきの値は、補助治具を取り付けなかったものと比して、それぞれ約40％および約30％と大きく低減することが確認された。一方、幅が50 mmを超える補助治具では、スライス途中で補助治具がインゴットから部分的に剥がれる場合があった。この結果から、補助治具の幅は25 mm以上50 mm以下（すなわち、半導体単結晶インゴットの直径に対して1/6以上1/3以下）が好ましいことが判った。なお、図５の実験おいては、補助治具の最小高さを10 mmとした。
【００２４】
図６に示すように、補助治具の最小高さを増大させるにつれてウェハの反り値および厚さのばらつきが共に小さくなり、最小高さが8 mm以上になると安定して小さい値を示すことが判った。一方、最小高さが30 mmを超える補助治具では、スライス途中で補助治具がインゴットから部分的に剥がれる場合があった。この結果から、補助治具の最小高さは8 mm以上30 mm以下が好ましいことが判った。なお、図６の実験おいては、補助治具の幅を45 mmとした。
【００２５】
（実施例２）
補助治具としてウレタン樹脂製のものを用いて、実施例１と同様にGaAs単結晶インゴットをスライスする実験を行った。補助治具の材質以外の条件は、実施例１と同じとした。スライスした半導体単結晶ウェハの厚さのばらつきおよび反り値を同様に評価したところ、実施例１と同等の効果を得られることが確認された。
【符号の説明】
【００２６】
1…半導体単結晶インゴット、2…支持台、3…ワイヤー、4…半導体単結晶ウェハ、
5…補助治具。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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