JP2012231079A - Compound semiconductor single crystal substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate which inexpensively achieves a compound semiconductor substrate with a sufficient thinness from an ingot formed using a horizontal boat method; and the compound semiconductor single crystal substrate.SOLUTION: The method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate includes the steps of: preparing a single crystal ingot 1 composed of a compound semiconductor formed with a (111) orientation by using a horizontal boat method; fixing the ingot 1 via a tool; and slicing the ingot 1 fixed via the tool by a wire 7 of a wire saw by lifting the ingot 1 fixed via the tool in a direction perpendicular to a reciprocating direction of the wire 7, while subjecting the wire 7 to reciprocating movement in a (01-1) orientation with a surface orientation of (100)±7° or (511)±7°.

Description

この発明は、化合物半導体単結晶基板およびその製造方法に関し、より特定的には、水平ボート法を用いて形成されたインゴットから製造される化合物半導体単結晶基板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a compound semiconductor single crystal substrate and a manufacturing method thereof, and more specifically to a compound semiconductor single crystal substrate manufactured from an ingot formed using a horizontal boat method and a manufacturing method thereof.

従来、化合物半導体単結晶基板を製造するために、半導体からなるインゴットをスライス加工する方法としてワイヤソーを用いた加工方法が知られている（たとえば、特開２００７−５４９０９号公報（特許文献１）参照）。特許文献１では、被加工物の切断面における面精度（たとえば平面度や面粗さなど）の低下を抑制するため、ワイヤソーのたわみ量を低減する技術が提案されている。具体的には、２つのローラの間に掛け渡されたワイヤソーについて、被加工物の表面とローラとの間に位置するワイヤソーの長さを短くする（つまり、２つのローラの間の中間点から被加工物の配置を一方のローラ側にずらす）ことにより、最大たわみ量を小さくすることが提案されている。   Conventionally, in order to manufacture a compound semiconductor single crystal substrate, a processing method using a wire saw is known as a method of slicing an ingot made of a semiconductor (see, for example, JP 2007-54909 A (Patent Document 1)). ). Patent Document 1 proposes a technique for reducing the deflection amount of a wire saw in order to suppress a decrease in surface accuracy (for example, flatness and surface roughness) on a cut surface of a workpiece. Specifically, for a wire saw stretched between two rollers, the length of the wire saw located between the surface of the workpiece and the roller is shortened (that is, from the midpoint between the two rollers). It has been proposed to reduce the maximum deflection amount by shifting the arrangement of the workpieces to one roller side.

一方、水平ボート法（例えば水平ブリッジマン法など）を用いて形成されたインゴット（たとえばＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶インゴット）については、加工スペースの制約などにより、当該インゴットをスライスして基板を得るために内周刃切断機やバンドソーを用いることが一般的である。   On the other hand, for an ingot (for example, a III-V compound semiconductor single crystal ingot such as GaAs) formed by using a horizontal boat method (for example, the horizontal Bridgman method), the ingot is sliced due to processing space restrictions. In order to obtain a substrate, it is common to use an inner peripheral cutting machine or a band saw.

特開２００７−５４９０９号公報JP 2007-54909 A

ここで、水平ボート法では以下に説明するような方法によりインゴットを形成する。図１５は水平ボート法により化合物半導体のインゴットを形成する工程を説明するための模式図である。図１５に示すように、水平ボート法では、たとえば石英製のボート３１の内部に化合物半導体の原料を入れ、ヒータ３２によって当該ボート３１内の原料を融点以上に加熱して原料を融解する。その後、ボート３１の長手方向に沿って温度勾配を形成することで、ボート３１の端部に配置した種結晶３３側から化合物半導体の単結晶３４を成長させる。温度勾配の形成方法としては、ボート３１の長手方向に並んで配置されるヒータ３２の出力を局所的に変更する（たとえば、図１５の種結晶３３側のヒータ３２は低出力とし、反対側（融液３５側）に配置されたヒータ３２を高出力としてもよい。このような温度条件で、たとえばヒータ３２に対してボート３１を種結晶３３側に徐々に移動させることにより、種結晶３３側から融液３５が固化し単結晶３４が成長する（単結晶３４と融液３５との固液界面３６が徐々に種結晶３３から離れる方向に移動する）。このようにして得られたインゴットは、図１５からも分かるようにボート３１の内周表面に沿った曲面状の表面部分と、平坦なフリー面とを有する。   Here, in the horizontal boat method, the ingot is formed by the method described below. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a process of forming an ingot of a compound semiconductor by a horizontal boat method. As shown in FIG. 15, in the horizontal boat method, for example, a raw material of a compound semiconductor is placed in a quartz boat 31, and the raw material in the boat 31 is heated to a melting point or higher by a heater 32 to melt the raw material. After that, by forming a temperature gradient along the longitudinal direction of the boat 31, the compound semiconductor single crystal 34 is grown from the seed crystal 33 side arranged at the end of the boat 31. As a method for forming the temperature gradient, the output of the heater 32 arranged side by side in the longitudinal direction of the boat 31 is locally changed (for example, the heater 32 on the seed crystal 33 side in FIG. The heater 32 disposed on the melt 35 side) may have a high output, for example, by gradually moving the boat 31 toward the seed crystal 33 with respect to the heater 32 under such temperature conditions, the seed crystal 33 side. From this, the melt 35 is solidified and a single crystal 34 is grown (the solid-liquid interface 36 between the single crystal 34 and the melt 35 gradually moves away from the seed crystal 33.) The ingot thus obtained is As can be seen from FIG. 15, the boat 31 has a curved surface portion along the inner peripheral surface of the boat 31 and a flat free surface.

上述した水平ボート法を用いて形成されたインゴットをスライスするためにたとえば内周刃切断機を用いた場合、得られる基板の厚みを薄くすることには限界があり、たとえば３００μｍ以下の厚みの基板を切り出すことは難しかった。これは、このような薄い基板を上述のような内周刃切断機を用いて切出す場合には、インゴットの切断中に基板の欠けや割れが発生する場合が多いためである。シリコンドープのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体インゴットでキャリア濃度が高いもの(例えばキャリア濃度が１．０×１０１８以上)を切り出すことはさらに難しかった。これは、シリコンのドーピング量が高くなるほど結晶の異方性が強く劈開性が大きくなるためだと考えられる。 When, for example, an inner peripheral cutting machine is used to slice the ingot formed using the horizontal boat method described above, there is a limit to reducing the thickness of the obtained substrate, for example, a substrate having a thickness of 300 μm or less. It was difficult to cut out. This is because when such a thin substrate is cut out using the above-described inner peripheral cutting machine, the substrate is often chipped or cracked during the cutting of the ingot. It was further difficult to cut out a silicon-doped III-V group compound semiconductor ingot having a high carrier concentration (for example, a carrier concentration of 1.0 × 10 18 or more). This is presumably because the higher the doping amount of silicon, the stronger the crystal anisotropy and the greater the cleaving property.

また、当該インゴットを薄くスライスするために、上述した特許文献１に開示されるようなワイヤソーを用いる方法は適用されていなかった。これは、図１５かわも分かるように、水平ボート法を用いて形成されたインゴットが、チョクラルスキー法を用いて形成されたシリコンインゴットのような円柱状といった単純な形状ではないことも一因であると考えられる。つまり、従来は水平ボート法を用いて形成されたインゴットを十分薄くスライスすることは困難であった。さらに、上記のような内周刃切断機などを用いてインゴットをスライスする場合、切り代がワイヤソーなどを用いた場合より大きくなるため、同じ大きさのインゴットから切出せる基板の枚数がワイヤソーなどを用いた場合より少なくなる。この結果、製造コストが増大することになっていた。   Moreover, in order to slice the said ingot thinly, the method using a wire saw as disclosed in Patent Document 1 described above has not been applied. As can be seen from FIG. 15, this is also because the ingot formed using the horizontal boat method is not a simple shape such as a cylindrical shape like a silicon ingot formed using the Czochralski method. It is thought that. That is, conventionally, it has been difficult to slice an ingot formed using the horizontal boat method sufficiently thinly. Furthermore, when slicing an ingot using the above inner peripheral cutting machine or the like, the cutting allowance is larger than when using a wire saw or the like, so the number of substrates that can be cut from the same size ingot is less than the wire saw or the like. Less than if used. As a result, the manufacturing cost has been increased.

一方、近年は材料コストの低減要求から、基板の厚みを減少することや、切出し時の切り代の低減が求められている。   On the other hand, in recent years, there is a demand for reducing the thickness of the substrate and reducing the cutting allowance when cutting out due to the demand for reducing the material cost.

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、この発明の目的は、水平ボート法を用いて形成されたインゴットから十分な薄さの化合物半導体単結晶基板を低コストで得ることが可能な化合物半導体単結晶基板の製造方法および当該化合物半導体単結晶基板を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the cost of a sufficiently thin compound semiconductor single crystal substrate from an ingot formed by using a horizontal boat method. It is providing the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which can be obtained by this, and the said compound semiconductor single crystal substrate.

この発明に従った化合物半導体単結晶基板の製造方法は、（１１１）方向に水平ボート法を用いて形成された化合物半導体からなる単結晶インゴットを準備する工程と、当該インゴットを治具により固定する工程と、治具により固定された前記インゴットを、ワイヤソーを用いて（１００）±７°または（５１１）±７°の面方位で、ワイヤソーのワイヤを（０１−１）方向に往復に送りながら、治具により固定されたインゴットをワイヤの往復方向と直行する方向に上昇させてスライスする工程とを備える。   The method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention includes a step of preparing a single crystal ingot made of a compound semiconductor formed using a horizontal boat method in the (111) direction, and fixing the ingot with a jig. The process and the ingot fixed by the jig are reciprocally sent in the (01-1) direction in the (01) direction with a wire saw in a (100) ± 7 ° or (511) ± 7 ° plane orientation. And slicing the ingot fixed by the jig in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the wire.

このようにすれば、水平ボート法を用いて形成されたインゴットを治具で固定することにより、ワイヤソーを用いて当該インゴットをスライスすることができるので、従来より薄い化合物半導体単結晶基板を得ることができる。また、ワイヤソーを用いてインゴットをスライスするため、従来の内周刃切断機などを用いた場合より切り代を小さくできる。このため、１つのインゴットから切り出せる化合物半導体単結晶基板の枚数を増やすことができるので、当該化合物半導体単結晶基板の製造コストを低減できる。   In this way, by fixing the ingot formed using the horizontal boat method with a jig, the ingot can be sliced using a wire saw, so that a compound semiconductor single crystal substrate thinner than the conventional one can be obtained. Can do. In addition, since the ingot is sliced using a wire saw, the cutting allowance can be made smaller than when a conventional inner peripheral cutting machine is used. For this reason, since the number of compound semiconductor single crystal substrates that can be cut out from one ingot can be increased, the manufacturing cost of the compound semiconductor single crystal substrate can be reduced.

この発明に従った化合物半導体単結晶基板は、上記化合物半導体単結晶基板の製造方法を用いて製造されたものである。このようにすれば、従来よりも厚みが薄く、低コストの化合物半導体単結晶基板を実現できる。   The compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention is manufactured using the above-described method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate. In this way, a low-cost compound semiconductor single crystal substrate can be realized that is thinner than the conventional one.

本発明によれば、従来より薄く、低コストの化合物半導体単結晶基板を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a compound semiconductor single crystal substrate that is thinner and less expensive than the conventional one.

本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention. 本発明の実施の形態である化合物半導体単結晶基板の製造方法において、インゴットを切断用治具に設置した状態を示す模式図である。In the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which is embodiment of this invention, it is a schematic diagram which shows the state which installed the ingot in the jig | tool for cutting. 本発明の実施の形態である化合物半導体単結晶基板の製造方法において、インゴットを切断用治具に設置した状態を示す模式図である。In the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which is embodiment of this invention, it is a schematic diagram which shows the state which installed the ingot in the jig | tool for cutting. 本発明による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by this invention. 本発明による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by this invention. 本発明による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by this invention. 本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法により得られた化合物半導体単結晶基板を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the compound semiconductor single crystal substrate obtained by the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate by this invention. インゴットを固定する治具の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the jig | tool which fixes an ingot. 本発明の比較例である化合物半導体単結晶基板の製造方法において、インゴットを切断用治具に設置した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which installed the ingot in the jig | tool for a cutting | disconnection in the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which is a comparative example of this invention. 本発明の比較例である化合物半導体単結晶基板の製造方法において、インゴットを切断用治具に設置した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which installed the ingot in the jig | tool for a cutting | disconnection in the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which is a comparative example of this invention. 本発明の比較例による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by the comparative example of this invention. 本発明の比較例による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by the comparative example of this invention. 本発明の比較例による切断工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cutting process by the comparative example of this invention. 実験例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of an example of an experiment. 水平ボート法により化合物半導体のインゴットを形成する工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the process of forming the ingot of a compound semiconductor by a horizontal boat method.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図１を参照して、本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法を説明する。
図１に示すように、本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法では、まずインゴット準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、図２および図３に示すように、ＧａＡｓからなるインゴット１を準備する。なお、このＧａＡｓからなるインゴット１から切出された化合物半導体単結晶基板は赤外ＬＥＤなどの製造に用いられる。ＧａＡｓからなるインゴット１としては、たとえば面方位が（１００）±７°または（５１１）±７°、キャリア濃度が０．１×１０１７以上５．０×１０１８以下のシリコンドープＧａＡｓインゴットを用いることができる。 With reference to FIG. 1, the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate by this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention, first, an ingot preparation step (S10) is performed. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, an ingot 1 made of GaAs is prepared. The compound semiconductor single crystal substrate cut out from the ingot 1 made of GaAs is used for manufacturing an infrared LED or the like. As the ingot 1 made of GaAs, for example, a silicon-doped GaAs ingot having a plane orientation of (100) ± 7 ° or (511) ± 7 ° and a carrier concentration of 0.1 × 10 17 to 5.0 × 10 18 is used. be able to.

このインゴット１は、水平ボート法によって（１１１）方向に成長されたものである。インゴット１の外形は、平坦なフリー面１３と、このフリー面１３に連なり、互いに対向する１組の端面１２と、この端面１２の間をつなぐ曲面状の側壁１１とからなる。端面１２においてフリー面１３との境界部は直線状の外周線を有しており、また端面１２において側壁１１との境界部である外周部は曲線状になっている。側壁１１は端面１２に対して傾斜した方向に延びている。   The ingot 1 is grown in the (111) direction by the horizontal boat method. The outer shape of the ingot 1 includes a flat free surface 13, a pair of end surfaces 12 that are continuous with the free surface 13 and face each other, and a curved side wall 11 that connects the end surfaces 12. A boundary portion between the end surface 12 and the free surface 13 has a linear outer peripheral line, and an outer periphery portion that is a boundary portion between the end surface 12 and the side wall 11 is curved. The side wall 11 extends in a direction inclined with respect to the end surface 12.

このようなインゴット１を後述する切断工程においてワイヤソーで切断するため、切断用治具２の上部表面上に下部補助板３および側面補助板４を用いてインゴット１を固定する。具体的には、切断用治具２の上部表面上に下部補助板３が配置される。下部補助板３はインゴット１のフリー面１３とほぼ同じ幅である。そして、インゴット１の１組の端面１２を切断用治具２の上部表面に対して垂直に配置するとともに、フリー面１３が切断用治具２の上部表面と対向するように配置する。この場合、下部補助板３の上部表面は、傾斜したフリー面１３に沿った方向に延びるように形成されている。下部補助板３の上部表面は、インゴット１のフリー面１３と接続固定されている。このようにすることで、スライス後に切出された化合物半導体単結晶基板がばらばらになることを防止できる。   In order to cut such an ingot 1 with a wire saw in a cutting step to be described later, the ingot 1 is fixed on the upper surface of the cutting jig 2 using the lower auxiliary plate 3 and the side auxiliary plate 4. Specifically, the lower auxiliary plate 3 is disposed on the upper surface of the cutting jig 2. The lower auxiliary plate 3 has substantially the same width as the free surface 13 of the ingot 1. The pair of end faces 12 of the ingot 1 are arranged perpendicular to the upper surface of the cutting jig 2, and the free surface 13 is arranged so as to face the upper surface of the cutting jig 2. In this case, the upper surface of the lower auxiliary plate 3 is formed so as to extend in a direction along the inclined free surface 13. The upper surface of the lower auxiliary plate 3 is connected and fixed to the free surface 13 of the ingot 1. By doing in this way, it can prevent that the compound semiconductor single crystal substrate cut out after slicing separates.

また、側面補助板４は、インゴット１の端面１２に接触するように、インゴット１を端面１２側から挟むように配置されている。側面補助板４の下部は、下部補助板３の側面と接触している。図２から分かるように、側面補助板４の幅はインゴット１の端面１２の幅とほぼ同じになっている。このように、切断用治具２の上部表面上に配置された下部補助板３および側面補助板４によりインゴット１が固定される。なお、側面補助板４は、ワイヤ７の断線対策として重要である。なお、側面補助板４は図３からわかるように、下部補助板３側での厚みが相対的に厚く、上部に向かうほどその厚みが薄くなる。つまり、側面補助板４はテーパー状の外周側面を有し、かつ、側面補助板４におけるインゴット１側の内周側面は切断用治具２の上部表面に対して垂直に延びている。   Further, the side auxiliary plate 4 is disposed so as to sandwich the ingot 1 from the end surface 12 side so as to contact the end surface 12 of the ingot 1. The lower portion of the side auxiliary plate 4 is in contact with the side surface of the lower auxiliary plate 3. As can be seen from FIG. 2, the width of the side auxiliary plate 4 is substantially the same as the width of the end surface 12 of the ingot 1. Thus, the ingot 1 is fixed by the lower auxiliary plate 3 and the side auxiliary plate 4 arranged on the upper surface of the cutting jig 2. The side surface auxiliary plate 4 is important as a measure against disconnection of the wire 7. As can be seen from FIG. 3, the side auxiliary plate 4 has a relatively large thickness on the lower auxiliary plate 3 side, and the thickness decreases toward the upper side. That is, the side auxiliary plate 4 has a tapered outer peripheral side surface, and the inner peripheral side surface of the side auxiliary plate 4 on the ingot 1 side extends perpendicularly to the upper surface of the cutting jig 2.

次に、図１に示した切断工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、図４〜図６に示すように、ワイヤソーを用いてインゴット１をスライスすることにより、図７に示すような化合物半導体単結晶基板２０を得る。化合物半導体単結晶基板２０の厚みはたとえば３００μｍ以下であり、そり量はたとえば１５μｍ以下である。なお、ここで化合物半導体単結晶基板２０のそり量とは、ろ波最大うねりＷＣＭ（ＪＩＳＢ０６１０に規定される）のことを指す。 Next, the cutting step (S20) shown in FIG. 1 is performed. Specifically, as shown in FIGS. 4 to 6, the compound semiconductor single crystal substrate 20 as shown in FIG. 7 is obtained by slicing the ingot 1 using a wire saw. Compound semiconductor single crystal substrate 20 has a thickness of, for example, 300 μm or less, and a warpage amount of, for example, 15 μm or less. Here, the amount of warpage of the compound semiconductor single crystal substrate 20 refers to the maximum waviness of filtering W CM (defined in JIS B0610).

ワイヤソーとしては、たとえば加工対象物上昇型のワイヤソーを用いることができる。ワイヤソーは、インゴット１を切断するためのワイヤ７と、ワイヤ７を掛け渡してワイヤ７の位置決めを行なうとともにワイヤ７に張力を付加するための１組のガイドローラ５、６と、ガイドローラ５、６を駆動するための駆動部（図示せず）と、加工対象物であるインゴットをワイヤ７に対して相対的に移動させるための移動機構（図示せず）とを備える。インゴット１は、図４および図５に示すように、ガイドローラ５、６の間に張られたワイヤ７によって切断される。このとき、ガイドローラ５の中心線８と、もう一方のガイドローラ６の中心線９との間の中間点にインゴット１の中心軸１０が位置するように、インゴット１を配置する。インゴット１のフリー面１３（図３参照）と端面１２との境界を示す境界線（図４のインゴット１の下端）は、ガイドローラ５、６の間に位置するワイヤ７の延びる方向と平行に配置されている。また、異なる観点から言えば、１対のガイドローラ５、６の間の中間点を通るとともにワイヤ７の延在方向に対して垂直な方向に伸びる平面（中心軸１０を含む図４の紙面に垂直な平面）を対称面とした面対称にインゴット１の外形がなるように、インゴット１は配置されている。   As the wire saw, for example, a workpiece raising type wire saw can be used. The wire saw includes a wire 7 for cutting the ingot 1, a pair of guide rollers 5, 6 for positioning the wire 7 while laying the wire 7 and applying tension to the wire 7, 6 is provided with a drive unit (not shown) for driving 6 and a moving mechanism (not shown) for moving an ingot as a workpiece relative to the wire 7. As shown in FIGS. 4 and 5, the ingot 1 is cut by a wire 7 stretched between the guide rollers 5 and 6. At this time, the ingot 1 is arranged so that the center axis 10 of the ingot 1 is positioned at an intermediate point between the center line 8 of the guide roller 5 and the center line 9 of the other guide roller 6. The boundary line (the lower end of the ingot 1 in FIG. 4) indicating the boundary between the free surface 13 (see FIG. 3) and the end surface 12 of the ingot 1 is parallel to the extending direction of the wire 7 located between the guide rollers 5 and 6. Has been placed. From a different point of view, a plane passing through an intermediate point between the pair of guide rollers 5 and 6 and extending in a direction perpendicular to the extending direction of the wire 7 (on the paper surface of FIG. 4 including the central axis 10). The ingot 1 is arranged so that the outer shape of the ingot 1 is symmetrical with respect to a plane that is a vertical plane.

このようにすれば、図４に示すように、インゴット１の切断時にインゴット１の表面と、ガイドローラ５側のワイヤ７がガイドローラ５の表面から離れる位置（すなわち上述した中心線８の位置）との間の距離ａ（すなわちインゴット１のガイドローラ５側に位置するワイヤ７の長さ）は、インゴット１の表面と、ガイドローラ６の表面からワイヤ７が離れる位置（すなわち中心線９の位置）との間の距離ｂ（インゴット１のガイドローラ６側に位置するワイヤ７の長さ）と同じになる。そして、上記のようにインゴット１の位置がワイヤ７に対して設定されていることから、上記のようなインゴット１の左右におけるワイヤ７の長さの関係は切断工程の間維持される。   In this way, as shown in FIG. 4, when the ingot 1 is cut, the surface of the ingot 1 and the wire 7 on the guide roller 5 side are separated from the surface of the guide roller 5 (that is, the position of the center line 8 described above). The distance a between the first and second surfaces (that is, the length of the wire 7 positioned on the guide roller 5 side of the ingot 1) is a position where the wire 7 is separated from the surface of the ingot 1 and the surface of the guide roller 6 (that is, the position of the center line 9 ) (The length of the wire 7 located on the guide roller 6 side of the ingot 1). Since the position of the ingot 1 is set with respect to the wire 7 as described above, the relationship between the lengths of the wires 7 on the left and right sides of the ingot 1 as described above is maintained during the cutting process.

たとえば、図５に示すように、インゴット１の切断工程の別の時点においても、図４に示した距離ａに対応する図５の距離ｃと、図４の距離ｂに対応する図５の距離ｄとは同じになる。この結果、インゴット１を挟んで左右に位置するワイヤ７の撓み量がほぼ同じになるため、当該たわみ量がインゴット１の左右で大きく異なるため切り出された化合物半導体単結晶基板２０の形状精度が劣化することを抑制で切る。したがって、切り出された化合物半導体単結晶基板２０の形状精度や面精度を良好に保つことができる。   For example, as shown in FIG. 5, at another point in the cutting process of ingot 1, distance c in FIG. 5 corresponding to distance a shown in FIG. 4 and distance in FIG. 5 corresponding to distance b in FIG. It becomes the same as d. As a result, the amount of bending of the wires 7 positioned on the left and right sides of the ingot 1 is substantially the same, so that the amount of deflection differs greatly between the left and right sides of the ingot 1, and the shape accuracy of the compound semiconductor single crystal substrate 20 cut out is deteriorated. Cut off with restraint. Accordingly, the shape accuracy and surface accuracy of the cut-out compound semiconductor single crystal substrate 20 can be kept good.

また、図６に示すように、インゴット１を上側（切断時にインゴット１が移動する方向側）から見た場合に、インゴット１の側壁１１の形状は、図４や図５に示した中心軸１０を中心としてワイヤ７の延在方向において対称になっている。そのため、図６に示すようにインゴット１を一度に複数枚の基板へとスライスする場合に、インゴット１をスライスしている各ワイヤ７について上述のような関係が成り立つ。具体的には、図４に示した距離ａに対応する図６の距離ｅと、図４の距離ｂに対応する図６の距離ｆとは同じに保たれる。また、同様に図６の距離ｇと距離ｈとも同一に保たれる。   As shown in FIG. 6, when the ingot 1 is viewed from the upper side (the direction side in which the ingot 1 moves during cutting), the shape of the side wall 11 of the ingot 1 is the central axis 10 shown in FIGS. Is symmetrical in the extending direction of the wire 7. Therefore, as shown in FIG. 6, when the ingot 1 is sliced into a plurality of substrates at a time, the relationship described above is established for each wire 7 slicing the ingot 1. Specifically, the distance e in FIG. 6 corresponding to the distance a shown in FIG. 4 and the distance f in FIG. 6 corresponding to the distance b in FIG. 4 are kept the same. Similarly, the distance g and the distance h in FIG. 6 are kept the same.

このようにすれば、１回の切断工程（Ｓ２０）により得られる複数の化合物半導体単結晶基板２０において、良好な形状精度を実現できる。そして、上述した切断工程（Ｓ２０）を実施した後、切り出された各化合物半導体単結晶基板２０について端面処理や表面の研摩処理、洗浄処理などを行なうことにより、本発明による化合物半導体単結晶基板を得ることができる。   In this way, good shape accuracy can be realized in the plurality of compound semiconductor single crystal substrates 20 obtained by one cutting step (S20). Then, after performing the above-described cutting step (S20), the compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention is obtained by performing end face treatment, surface polishing treatment, cleaning treatment, and the like for each of the compound semiconductor single crystal substrates 20 cut out. Can be obtained.

ここで、図２および図３に示したように治具を用いてインゴット１を固定した場合、特に図３に示すようにインゴット１の傾斜した側壁１１においてワイヤ７が最初に切込む場合には、ワイヤ７の切込み方向（図３の下向き方向）に対してインゴット１の側壁１１が傾斜しているため、ワイヤ７の切込み時にワイヤ７の位置がずれる（ワイヤ７がうねる）場合があった。これは、ワイヤ７の切込み方向とインゴット１の側壁１１の方向とが図３に示すように傾斜している（たとえば５４．７°だけ傾斜している）ため、ワイヤ７がうまくインゴット１の側壁１１に噛み込めないことに起因する。したがって、このようなワイヤ７の切込み時の初期におけるうねりを防止するため、たとえば図８に示すようにインゴット１の側壁１１の上部（つまりワイヤ７が最初に接触するインゴット１の表面）に上部補助板１５を配置してもよい。図８を参照して、インゴットを固定する治具の変形例を説明する。なお、図８は図３に対応する。   Here, when the ingot 1 is fixed using a jig as shown in FIGS. 2 and 3, particularly when the wire 7 is cut first in the inclined side wall 11 of the ingot 1 as shown in FIG. Since the side wall 11 of the ingot 1 is inclined with respect to the cutting direction of the wire 7 (downward direction in FIG. 3), the position of the wire 7 may be displaced (the wire 7 swells) when the wire 7 is cut. This is because the cutting direction of the wire 7 and the direction of the side wall 11 of the ingot 1 are inclined as shown in FIG. 3 (for example, inclined by 54.7 °). 11 is caused by being unable to bite. Therefore, in order to prevent such undulation in the initial stage when the wire 7 is cut, for example, as shown in FIG. 8, the upper portion of the side wall 11 of the ingot 1 (that is, the surface of the ingot 1 with which the wire 7 first comes into contact) A plate 15 may be arranged. With reference to FIG. 8, the modification of the jig | tool which fixes an ingot is demonstrated. FIG. 8 corresponds to FIG.

図８に示すように、インゴット１の側壁１１の上側に、上部補助板１５を配置する。上部補助板１５は、インゴット１の側壁１１と対向する面が、当該側壁１１と同じ方向に延びるような傾斜面となっている一方、その上部表面は、インゴット１の上部に配置したときに、切断用治具２の上部表面と平行になる（すなわち水平方向に延びる）ように形成されている。このようにすれば、ワイヤ７が上部補助板１５の上部表面に切込む場合には、当該上部表面が水平方向に延びている(傾斜していない）ため、ワイヤ７がうねるといった問題の発生を抑制できる。   As shown in FIG. 8, the upper auxiliary plate 15 is disposed on the upper side of the side wall 11 of the ingot 1. The upper auxiliary plate 15 has a surface facing the side wall 11 of the ingot 1 that is inclined so as to extend in the same direction as the side wall 11, while its upper surface is disposed at the top of the ingot 1. It is formed to be parallel to the upper surface of the cutting jig 2 (that is, to extend in the horizontal direction). In this way, when the wire 7 cuts into the upper surface of the upper auxiliary plate 15, the upper surface extends in the horizontal direction (is not inclined), so that the problem that the wire 7 swells is generated. Can be suppressed.

なお、下部補助板３、側面補助板４、上部補助板１５はそれぞれ任意の材料で形成することができるが、好ましくはカーボンを用いることができる。カーボンは、価格が安くまた加工が容易であるためこのような治具の材料として適している。   The lower auxiliary plate 3, the side auxiliary plate 4, and the upper auxiliary plate 15 can be formed of any material, but preferably carbon can be used. Carbon is suitable as a material for such a jig because it is inexpensive and easy to process.

ここで、本発明の実施の形態として上述した化合物半導体単結晶基板の製造方法の効果を説明するため、比較例として、ワイヤソーの切断方向に対してインゴットの向きを９０°回転させた場合を考える。図９および図１０を参照して、本発明の比較例である化合物半導体単結晶基板の製造方法では、図１に示したインゴット準備工程（Ｓ１０）と同様の形状であるインゴット１０１を準備する。そして、当該インゴット１０１を、切断用治具１０２上に固定する。このとき、切断用治具１０２の上部表面上には直方体状の下部補助板１０３が配置され、この下部補助板１０３上に当該インゴット１０１が配置されている。インゴット１０１のフリー面１１３は、下部補助板１０３の上部表面に対して垂直な方向に延びるように、インゴット１０１が配置されている。つまり、インゴット１０１の側壁が下部補助板１０３の上部表面に接触するように、インゴット１０１は配置されている。そして、このインゴット１０１の端面１１２を挟むように、側面補助板１０４が配置されている。   Here, in order to explain the effect of the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate described above as an embodiment of the present invention, as a comparative example, a case where the direction of the ingot is rotated by 90 ° with respect to the cutting direction of the wire saw is considered. . With reference to FIG. 9 and FIG. 10, in the manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate which is a comparative example of this invention, the ingot 101 which is the same shape as the ingot preparation process (S10) shown in FIG. 1 is prepared. Then, the ingot 101 is fixed on the cutting jig 102. At this time, a rectangular parallelepiped lower auxiliary plate 103 is disposed on the upper surface of the cutting jig 102, and the ingot 101 is disposed on the lower auxiliary plate 103. The ingot 101 is disposed so that the free surface 113 of the ingot 101 extends in a direction perpendicular to the upper surface of the lower auxiliary plate 103. That is, the ingot 101 is arranged so that the side wall of the ingot 101 contacts the upper surface of the lower auxiliary plate 103. And the side surface auxiliary | assistant board 104 is arrange | positioned so that the end surface 112 of this ingot 101 may be pinched | interposed.

このようなインゴット１０１を、図１に示した切断工程（Ｓ２０）と同様に、ワイヤソーを用いて切断する。この場合、図１１および図１２に示すように、切断用治具１０２上に配置されたインゴット１０１の、切断時にワイヤ７が延びる方向に沿った方向での中心軸１１０（具体的には、図９に示したインゴット１０１の幅方向の中央を通り、切断用治具１０２の上部表面に垂直な線分）を考える。当該中心軸１１０が、図４〜図６に示した本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法の場合と同様にガイドローラ５、６の中心線８、９の間の中間点を通るようにインゴット１０１を配置する。この場合、図１１に示すように、インゴット１０１の切断時にインゴット１０１の表面と、ガイドローラ５側のワイヤ７がガイドローラ５の表面から離れる位置（すなわち上述した中心線８の位置）との間の距離ａ（すなわちインゴット１０１のガイドローラ５側に位置するワイヤ７の長さ）は、インゴット１０１の表面と、ガイドローラ６の表面からワイヤ７が離れる位置（すなわち中心線９の位置）との間の距離ｂ（インゴット１０１のガイドローラ６側に位置するワイヤ７の長さ）と比較してインゴット１０１の切断時においてほとんどの場合その長さが異なった状態となる。たとえば、図１２に示すように、インゴット１０１の切断工程の別の時点においても、図１１に示した距離ａに対応する図１２の距離ｃと、図１１の距離ｂに対応する図１２の距離ｄとは異なっている。つまり、上記距離ａと距離ｂとの比（ａ／ｂ）または距離ｃと距離ｄとの比（ｃ／ｄ）は、インゴット１０１の切断が進むにつれて順次変わっていく。   Such an ingot 101 is cut | disconnected using a wire saw similarly to the cutting process (S20) shown in FIG. In this case, as shown in FIGS. 11 and 12, the center axis 110 (specifically, the figure) of the ingot 101 arranged on the cutting jig 102 in the direction along the direction in which the wire 7 extends at the time of cutting. 9 is a line segment passing through the center of the ingot 101 in the width direction and perpendicular to the upper surface of the cutting jig 102). The central axis 110 passes through an intermediate point between the center lines 8 and 9 of the guide rollers 5 and 6 as in the case of the compound semiconductor single crystal substrate manufacturing method according to the present invention shown in FIGS. An ingot 101 is arranged. In this case, as shown in FIG. 11, when the ingot 101 is cut, it is between the surface of the ingot 101 and the position where the wire 7 on the guide roller 5 side separates from the surface of the guide roller 5 (that is, the position of the center line 8 described above). Distance a (that is, the length of the wire 7 positioned on the guide roller 5 side of the ingot 101) is the distance between the surface of the ingot 101 and the position where the wire 7 is separated from the surface of the guide roller 6 (that is, the position of the center line 9). Compared to the distance b (the length of the wire 7 positioned on the guide roller 6 side of the ingot 101), the length is almost always different when the ingot 101 is cut. For example, as shown in FIG. 12, the distance c in FIG. 12 corresponding to the distance a shown in FIG. 11 and the distance in FIG. 12 corresponding to the distance b in FIG. It is different from d. That is, the ratio (a / b) between the distance a and the distance b or the ratio (c / d) between the distance c and the distance d changes sequentially as the cutting of the ingot 101 proceeds.

このようにインゴット１０１の左右方向で露出している（自由に移動可能な）ワイヤ７の部分の長さ（たとえば図１１の距離ａおよび距離ｂ）が異なると、切断された基板の表面形状に悪影響を及ぼす。すなわち、インゴット１０１の左右方向で露出しているワイヤ７の部分の長さが長いほどワイヤ７のたわみが大きくなり得る。そして、図１１に示すようにインゴット１０１の左右において自由に移動可能なワイヤ７の部分の長さに対応する距離ａと距離ｂとが異なるということは、インゴット１０１の左右におけるワイヤ７とインゴット１０１との接触部における接触角度や圧力条件などが異なることを意味する。さらに、図１１と図１２とを比較すればわかるように、インゴット１０１の切断が進むにつれて、インゴット１０１の左右における露出したワイヤ７の長さ(たとえば図１１の距離ａおよび距離ｂ）が変化することから、上述した接触角度や圧力条件なども切断が進むにつれて順次変化することになる。この結果、切り出された基板の表面性状やそりなどの特性がばらつくことになる。   If the lengths of the portions of the wire 7 exposed (movable freely) in the left-right direction of the ingot 101 (for example, the distance a and the distance b in FIG. 11) are different, the surface shape of the cut substrate is changed. Adversely affect. That is, the deflection of the wire 7 can increase as the length of the portion of the wire 7 exposed in the left-right direction of the ingot 101 increases. As shown in FIG. 11, the distance a and the distance b corresponding to the length of the portion of the wire 7 that can freely move on the left and right of the ingot 101 are different from each other. This means that the contact angle and the pressure condition at the contact portion with each other are different. Furthermore, as can be seen by comparing FIG. 11 and FIG. 12, the length of the exposed wire 7 on the left and right of the ingot 101 (for example, distance a and distance b in FIG. 11) changes as the cutting of the ingot 101 progresses. For this reason, the above-described contact angle, pressure condition, and the like also change sequentially as cutting progresses. As a result, characteristics such as the surface properties and warpage of the cut substrate vary.

また、図１３に示すように、本発明の比較例による化合物半導体単結晶基板の製造方法では、一度にインゴット１０１を複数枚の基板へスライスする場合においても、インゴット１０１の左右方向において露出したワイヤ７の長さの比（たとえば距離ｅ／距離ｆ）がインゴットの場所によって異なっている。具体的には、図１３のインゴット１０１の厚み方向における一方端側での距離ｅと距離ｆとの比と、当該厚み方向における他方端での距離ｇと距離ｈとの比とは異なる値となっている。このため、インゴット１０１の厚み方向においても、得られる基板の撓みや表面状態が基板ごとに異なる。   Further, as shown in FIG. 13, in the method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the comparative example of the present invention, even when slicing the ingot 101 into a plurality of substrates at a time, the wire exposed in the left-right direction of the ingot 101 The length ratio of 7 (for example, distance e / distance f) varies depending on the location of the ingot. Specifically, the ratio of the distance e and the distance f on one end side in the thickness direction of the ingot 101 in FIG. 13 is different from the ratio of the distance g and the distance h on the other end in the thickness direction. It has become. For this reason, also in the thickness direction of the ingot 101, the bending and surface state of the obtained substrate differ from substrate to substrate.

一方、本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法によれば、図４〜図７を参照して説明したように良好な形状精度の化合物半導体単結晶基板２０を得ることができる。   On the other hand, according to the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention, the compound semiconductor single crystal substrate 20 with good shape accuracy can be obtained as described with reference to FIGS.

以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。   Hereinafter, although there is a part which overlaps with embodiment mentioned above, the characteristic structure of this invention is enumerated.

この発明に従った化合物半導体単結晶基板の製造方法は、水平ボート法を用いて形成された化合物半導体単結晶からなるインゴット１を準備する工程（インゴット準備（Ｓ１０））と、当該インゴット１を治具（切断用治具２、下部補助板３、側面補助板４）により固定する工程（インゴット準備工程（Ｓ１０））と、治具により固定されたインゴット１を、ワイヤソーを用いてスライスする工程（切断工程（Ｓ２０））とを備える。インゴット準備工程（Ｓ１０）では、（１１１）方向に水平ボート法を用いて形成された化合物半導体からなる単結晶インゴットを準備する。切断工程（Ｓ２０）では、治具により固定されたインゴット１を、ワイヤソーを用いて（１００）±７°または（５１１）±７°の面方位で、ワイヤソーのワイヤ７を（０１−１）方向に往復に送りながら、治具により固定されたインゴット１をワイヤ７の往復方向と直行する方向に上昇させてスライスする。   The method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention includes a step of preparing an ingot 1 made of a compound semiconductor single crystal formed using a horizontal boat method (preparing an ingot (S10)), and curing the ingot 1. A step (ingot preparation step (S10)) of fixing with the tool (cutting jig 2, lower auxiliary plate 3, side auxiliary plate 4) and a step of slicing the ingot 1 fixed with the jig using a wire saw ( Cutting step (S20)). In the ingot preparation step (S10), a single crystal ingot made of a compound semiconductor formed using the horizontal boat method in the (111) direction is prepared. In the cutting step (S20), the ingot 1 fixed by the jig is oriented in a (100) ± 7 ° or (511) ± 7 ° plane orientation using a wire saw, and the wire 7 of the wire saw is in the (01-1) direction. Then, the ingot 1 fixed by the jig is raised in a direction orthogonal to the reciprocating direction of the wire 7 and sliced.

このようにすれば、水平ボート法を用いて形成されたインゴット１を、切断用治具２、下部補助板３、側面補助板４などの治具で固定したうえで、ワイヤソーを用いて当該インゴット１をスライスするので、従来より薄い化合物半導体単結晶基板２０を得ることができる。また、ワイヤソーを用いてインゴット１をスライスするため、従来の内周刃切断機などを用いた場合より切り代を小さくできる。このため、１つのインゴット１から切り出せる化合物半導体単結晶基板２０の枚数を増やすことができるので、当該化合物半導体単結晶基板２０の製造コストを低減できる。   If it does in this way, after fixing the ingot 1 formed using the horizontal boat method with jigs, such as the jig | tool 2 for a cutting | disconnection, the lower auxiliary | assistant board 3, the side auxiliary | assistant board 4, and the said ingot using a wire saw Since 1 is sliced, a compound semiconductor single crystal substrate 20 thinner than the conventional one can be obtained. Moreover, since the ingot 1 is sliced using a wire saw, the cutting allowance can be made smaller than when a conventional inner peripheral cutting machine is used. For this reason, since the number of compound semiconductor single crystal substrates 20 that can be cut out from one ingot 1 can be increased, the manufacturing cost of the compound semiconductor single crystal substrate 20 can be reduced.

上記化合物半導体単結晶基板の製造方法において、スライスする工程（切断工程（Ｓ２０））では、１対のローラ（ガイドローラ５、６）の間に張られたワイヤソー（ワイヤ７）を用いてもよい。さらに、上記化合物半導体単結晶基板の製造方法では、１対のガイドローラ５、６の間の中間点を通るとともにワイヤソー（ワイヤ７）の延在方向に対して垂直な方向に伸びる平面（図４において中心軸１０を通り紙面に垂直な平面）を対称面とした面対称にインゴット１の外形がなるように、インゴット１が配置された状態で切断工程（Ｓ２０）が実施されてもよい。   In the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate, in the slicing step (cutting step (S20)), a wire saw (wire 7) stretched between a pair of rollers (guide rollers 5, 6) may be used. . Furthermore, in the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate, a plane that passes through an intermediate point between the pair of guide rollers 5 and 6 and extends in a direction perpendicular to the extending direction of the wire saw (wire 7) (FIG. 4). In step S20, the cutting step (S20) may be performed in a state where the ingot 1 is arranged so that the outer shape of the ingot 1 is symmetrical with respect to a plane of symmetry that passes through the central axis 10 and is perpendicular to the paper surface.

この場合、１対のガイドローラ５、６とインゴット１との間において、インゴット１の左右にそれぞれ位置するワイヤ７の部分の長さ（図４の距離ａおよび距離ｂ）を同じにできるので、当該ワイヤ７の部分におけるたわみ量もインゴット１の左右においてほぼ同じにすることができる。この結果、インゴット１から切り出された化合物半導体単結晶基板２０の、ワイヤソーのたわみに起因する形状不良（たとえばそり）を低減することができる。   In this case, between the pair of guide rollers 5 and 6 and the ingot 1, the lengths of the portions of the wire 7 positioned on the left and right of the ingot 1 (distance a and distance b in FIG. 4) can be made the same. The amount of deflection in the portion of the wire 7 can be made substantially the same on the left and right sides of the ingot 1. As a result, it is possible to reduce shape defects (for example, warpage) due to wire saw deflection of the compound semiconductor single crystal substrate 20 cut out from the ingot 1.

上記化合物半導体単結晶基板の製造方法において、治具により固定する工程（インゴット準備工程（Ｓ１０））では、スライスする工程（切断工程（Ｓ２０））の開始時点にてワイヤソー（図８のワイヤ７）と対向するインゴット１の表面上に補助部材（上部補助板１５）が配置されてもよい。また、スライスする工程（切断工程（Ｓ２０））において、インゴット１に対してワイヤ７が近づくように相対的に移動するときに上部補助板１５においてワイヤ７と最初に接触する面は、ワイヤ７の延在方向に沿うとともにワイヤ７の移動方向（図７における下向きの方向）に対して垂直な面と平行になっていてもよい。   In the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate, in the step of fixing with a jig (ingot preparation step (S10)), a wire saw (wire 7 in FIG. 8) at the start of the slicing step (cutting step (S20)). An auxiliary member (upper auxiliary plate 15) may be disposed on the surface of the ingot 1 that faces the surface. In the slicing step (cutting step (S20)), the surface of the upper auxiliary plate 15 that first contacts the wire 7 when the wire 7 moves relative to the ingot 1 is It may be parallel to a plane along the extending direction and perpendicular to the moving direction of the wire 7 (downward direction in FIG. 7).

この場合、切断工程（Ｓ２０）の開始時に、当該上部補助板１５にワイヤ７が接触したときに、ワイヤ７が上部補助板１５の表面に位置ずれすることなく切り込むことができる。このため、ワイヤ７の切り込み時における位置ずれに起因する化合物半導体単結晶基板２０の形状不良（たとえば化合物半導体単結晶基板２０の厚みのばらつきやそり）の発生を抑制できる。   In this case, when the wire 7 comes into contact with the upper auxiliary plate 15 at the start of the cutting step (S20), the wire 7 can be cut without being displaced on the surface of the upper auxiliary plate 15. For this reason, generation | occurrence | production of the shape defect (for example, the dispersion | variation in the thickness of the compound semiconductor single crystal substrate 20, and a curvature) resulting from the position shift at the time of cutting of the wire 7 can be suppressed.

上記化合物半導体単結晶基板の製造方法において、インゴット１は、結晶成長時に容器と接触しないフリー面１３を含んでいてもよく、スライスする工程（切断工程（Ｓ２０））において、図２〜図５に示すようにインゴット１の当該フリー面１３がワイヤソー（ワイヤ７）の延在方向に沿った方向に伸びるように、インゴット１は配置されていてもよい。この場合、厚みのばらつきやそりの発生が少ない化合物半導体単結晶基板２０を得ることができる。   In the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate, the ingot 1 may include a free surface 13 that does not come into contact with the container during crystal growth. In the slicing step (cutting step (S20)), FIG. As shown, the ingot 1 may be arranged so that the free surface 13 of the ingot 1 extends in a direction along the extending direction of the wire saw (wire 7). In this case, it is possible to obtain the compound semiconductor single crystal substrate 20 with less thickness variation and less warping.

この発明に従った化合物半導体単結晶基板２０は、上記化合物半導体単結晶基板の製造方法を用いて製造されたものである。このようにすれば、従来よりも厚みが薄く、低コストの化合物半導体単結晶基板２０を実現できる。   The compound semiconductor single crystal substrate 20 according to the present invention is manufactured using the above-described method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate. In this way, it is possible to realize a compound semiconductor single crystal substrate 20 that is thinner and less expensive than the conventional one.

上記化合物半導体単結晶基板２０は、厚みが３００μｍ以下であってもよい。この場合、従来の内周刃切断機を用いてインゴット１をスライスすることにより得られる化合物半導体単結晶基板より化合物半導体単結晶基板２０の厚みを薄くできるため、１つのインゴット１から得られる化合物半導体単結晶基板２０の数を従来の内周刃切断機を用いた場合より多くできる。つまり、低コストの化合物半導体単結晶基板２０が得られる。   The compound semiconductor single crystal substrate 20 may have a thickness of 300 μm or less. In this case, since the thickness of the compound semiconductor single crystal substrate 20 can be made thinner than the compound semiconductor single crystal substrate obtained by slicing the ingot 1 using a conventional inner peripheral blade cutting machine, the compound semiconductor obtained from one ingot 1 The number of single crystal substrates 20 can be increased as compared with the case where a conventional inner peripheral cutting machine is used. That is, a low-cost compound semiconductor single crystal substrate 20 is obtained.

上記化合物半導体単結晶基板２０は、そりが１５μｍ以下であってもよい。この場合、良好な平坦性を有するために、その主表面に高品質な半導体層をエピタキシャル成長させることが可能となる。   The compound semiconductor single crystal substrate 20 may have a warp of 15 μm or less. In this case, since it has good flatness, a high-quality semiconductor layer can be epitaxially grown on the main surface.

（実験例）
本発明の効果を確認するため以下のような実験を行なった。 (Experimental example)
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.

（試料）
本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法の実施例として、図２および図３に示すようにＧａＡｓ結晶のインゴットを切断用治具２上に固定した。なお、当該インゴットのサイズは、図３に示したインゴットの端面１２の高さが７０ｍｍであり、図２に示したインゴットの幅が７５ｍｍである。 (sample)
As an example of the method for producing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention, an ingot of GaAs crystal was fixed on a cutting jig 2 as shown in FIGS. As for the size of the ingot, the height of the end face 12 of the ingot shown in FIG. 3 is 70 mm, and the width of the ingot shown in FIG. 2 is 75 mm.

また、比較例として、同じ形状およびサイズのＧａＡｓ結晶からなるインゴットを、図９および図１０に示すような形態で切断用治具１０２上に固定した。   As a comparative example, an ingot made of GaAs crystal having the same shape and size was fixed on the cutting jig 102 in the form as shown in FIGS.

（実験条件）
上述した切断用治具上に固定されたインゴットを、ワイヤソーを用いてスライスした。なお、ワイヤソーによるスライスの条件としては、以下のような条件を用いた。すなわち、設備としては株式会社安永製のＵ４００を用い、ワイヤ（ソーワイヤ）としてはブラスめっきφ１２０μｍソーワイヤを用いた。また、スラリー（砥液）の組成については、含有される砥粒がＧＣ＃１２００、オイルが油性オイル、砥粒とオイルとの配合比がオイル１リットルに対して砥粒１．１１１ｋｇとした。また、加工速度を１５０μｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送り量を１５ｍ／ｍｉｎ、ワイヤ平均線速を３２０ｍ／ｍｉｎとした。 (Experimental conditions)
The ingot fixed on the above-mentioned cutting jig was sliced using a wire saw. The following conditions were used as the conditions for slicing with a wire saw. That is, U400 manufactured by Yasunaga Co., Ltd. was used as the equipment, and brass plated φ120 μm saw wire was used as the wire (saw wire). As for the composition of the slurry (abrasive liquid), the abrasive grains contained were GC # 1200, the oil was oily oil, and the blending ratio of abrasive grains to oil was 1.111 kg of abrasive grains per liter of oil. The processing speed was 150 μm / min, the wire feed amount was 15 m / min, and the wire average linear velocity was 320 m / min.

そして、スライスして得られた基板のそり量を測定した。なお、そり量の測定方法は、ＪＩＳＢ０６１０に規定するろ波最大うねりＷＣＭの測定方法に従った。 Then, the amount of warpage of the substrate obtained by slicing was measured. The method of measuring the warpage amount, in accordance with the method of measuring the filtered maximum waviness W CM prescribed in JISB0610.

（結果）
測定結果を図１４に示す。図１４に示したグラフの横軸はインゴットにおいて基板が採取された位置（インゴット位置）を示しており、縦軸はそり量（単位：μｍ）を示している。また、グラフ中の丸印が本発明の実施例の試料に関するデータであり、四角印が比較例の試料に関するデータである。なお、横軸のインゴット位置は、図３に示したインゴット１（または図１０に示したインゴット１０１）の端面１２（図１０に示した端面１１２）の一方からの厚み方向での位置を示している。 (result)
The measurement results are shown in FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 14 indicates the position (ingot position) where the substrate is sampled in the ingot, and the vertical axis indicates the amount of warpage (unit: μm). Moreover, the circle mark in a graph is the data regarding the sample of the Example of this invention, and a square mark is the data regarding the sample of a comparative example. The ingot position on the horizontal axis indicates the position in the thickness direction from one end face 12 (end face 112 shown in FIG. 10) of the ingot 1 shown in FIG. 3 (or the ingot 101 shown in FIG. 10). Yes.

図１４からわかるように、本発明の実施例の試料に関するそりの値は、全体として比較例の試料に関するそりの値より小さくなっていることがわかる。つまり、本発明による化合物半導体単結晶基板の製造方法によれば、得られた基板のそりがインゴットの位置のほぼ全体にわたって比較例の方法を用いた場合よりも低減されている。   As can be seen from FIG. 14, the value of the warp relating to the sample of the example of the present invention as a whole is smaller than the value of the warp relating to the sample of the comparative example. That is, according to the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to the present invention, warpage of the obtained substrate is reduced over the entire ingot position as compared with the case of using the method of the comparative example.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、特に水平ボート法により形成されたインゴットを用いた化合物半導体単結晶基板の製造方法に特に有利に適用される。   The present invention is particularly advantageously applied to a method of manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate using an ingot formed by a horizontal boat method.

１，１０１ インゴット、２，１０２ 切断用治具、３，１０３ 下部補助板、４，１０４ 側面補助板、５，６ ガイドローラ、７ ワイヤ、８，９ 中心線、１０，１１０ 中心軸、１１ 側壁、１２，１１２ 端面、１３，１１３ フリー面、１５ 上部補助板、２０ 化合物半導体単結晶基板。   1,101 Ingot, 2,102 Cutting jig, 3,103 Lower auxiliary plate, 4,104 Side auxiliary plate, 5,6 Guide roller, 7 Wire, 8,9 Center line, 10,110 Center axis, 11 Side wall , 12, 112 end face, 13,113 free surface, 15 upper auxiliary plate, 20 compound semiconductor single crystal substrate.

Claims (7)

（１１１）方向に水平ボート法を用いて形成された化合物半導体からなる単結晶インゴットを準備する工程と、
前記インゴットを治具により固定する工程と、
前記治具により固定された前記インゴットを、ワイヤソーを用いて（１００）±７°または（５１１）±７°の面方位で、前記ワイヤソーのワイヤを（０１−１）方向に往復に送りながら、前記治具により固定された前記インゴットを前記ワイヤの往復方向と直行する方向に上昇させて、スライスする工程とを備える、化合物半導体単結晶基板の製造方法。 Preparing a single crystal ingot made of a compound semiconductor formed in the (111) direction using a horizontal boat method;
Fixing the ingot with a jig;
While feeding the wire of the wire saw back and forth in the (01-1) direction in a plane orientation of (100) ± 7 ° or (511) ± 7 ° using a wire saw, the ingot fixed by the jig, And a step of slicing by raising the ingot fixed by the jig in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the wire. 前記スライスする工程では、１対のローラの間に張られた前記ワイヤを用い、さらに、
前記１対のローラの間の中間点を通るとともに前記ワイヤの延在方向に対して垂直な方向に伸びる平面を対称面とした面対称に前記インゴットの外形がなるように、前記インゴットが配置された状態で前記スライスする工程が実施される、請求項１に記載の化合物半導体単結晶基板の製造方法。 In the slicing step, using the wire stretched between a pair of rollers,
The ingot is arranged so that the outer shape of the ingot is symmetrical with respect to a plane that passes through an intermediate point between the pair of rollers and extends in a direction perpendicular to the extending direction of the wire. The method for producing a compound semiconductor single crystal substrate according to claim 1, wherein the slicing step is performed in a state where the semiconductor device is in a slicing state. 前記治具により固定する工程では、前記スライスする工程の開始時点にて前記ワイヤと対向する前記インゴットの表面上に補助部材が配置され、
前記スライスする工程において、前記インゴットに対して前記ワイヤが近づくように相対的に移動するときに前記補助部材において前記ワイヤと最初に接触する面は、前記ワイヤの延在方向に沿うとともに前記ワイヤの移動方向に対して垂直な面と平行になっている、請求項１または２に記載の化合物半導体単結晶基板の製造方法。 In the step of fixing with the jig, an auxiliary member is disposed on the surface of the ingot facing the wire at the start of the slicing step,
In the slicing step, a surface of the auxiliary member that first comes into contact with the wire when the wire moves relative to the ingot is along the extending direction of the wire and the wire. The manufacturing method of the compound semiconductor single crystal substrate of Claim 1 or 2 which is parallel to the surface perpendicular | vertical with respect to a moving direction. 前記インゴットは、結晶成長時に容器と接触しないフリー面を含み、
前記スライスする工程において、前記インゴットの前記フリー面が前記ワイヤソーの延在方向に沿った方向に伸びるように、前記インゴットは配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の化合物半導体単結晶基板の製造方法。 The ingot includes a free surface that does not contact the container during crystal growth;
The said ingot is arrange | positioned so that the said free surface of the said ingot may extend in the direction along the extension direction of the said wire saw in the said process to slice, The compound of any one of Claims 1-3 A method for manufacturing a semiconductor single crystal substrate. 請求項１に記載の化合物半導体単結晶基板の製造方法を用いて製造された化合物半導体単結晶基板。   A compound semiconductor single crystal substrate manufactured using the method for manufacturing a compound semiconductor single crystal substrate according to claim 1. 厚みが３００μｍ以下である、請求項５に記載の化合物半導体単結晶基板。   The compound semiconductor single crystal substrate according to claim 5, wherein the thickness is 300 μm or less. そりが１５μｍ以下である、請求項５または６に記載の化合物半導体単結晶基板。   The compound semiconductor single crystal substrate according to claim 5 or 6, wherein the warp is 15 µm or less.
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