JP2003086476A

JP2003086476A - 化合物半導体ウェハ及びその加工方法

Info

Publication number: JP2003086476A
Application number: JP2001278301A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 隆鈴木; Takao Murakami; 孝夫村上; Akira Suzuki; 晃鈴木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】オリエンテーションフラット又はインデック
スフラットが劈開面の位置に形成されるウェハであっ
て、従来と比較して製品信頼性が良好な化合物半導体ウ
ェハ、及び面取り加工以降の工程での加工歩留りが良好
な化合物半導体ウェハの加工方法を提供するものであ
る。【解決手段】本発明に係る化合物半導体ウェハ１１
は、化合物半導体の単結晶体を切断して得られるウェハ
４１を構成する結晶固有の劈開面の位置４８に、オリエ
ンテーションフラット１５又はインデックスフラット１
６を形成し、それらのオリエンテーションフラット１５
又はインデックスフラット１６を含むウェハ４１の外周
面４４、オモテ面４２及びウラ面４３の周縁部４５，４
５を面取り部２１，２４，３１に形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体ウェ
ハ及びその加工方法に係り、特に、オリエンテーション
フラット又はインデックスフラットを有する化合物半導
体ウェハ及びその加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体ウェハの１つであるＧａＡ
ｓウェハは、受光・発光素子、高周波素子等の基板とし
て幅広く使われている。このＧａＡｓウェハは、イオン
インプラ装置を用いてウェハに直接イオンを打ち込んだ
り、ウェハ表面にエピタキシャル層を形成すること等に
より形成される。一般に、半導体レーザやＬＥＤなどの
発光素子の基板として使用されるＧａＡｓウェハのサイ
ズは、φ２インチ、φ３インチ、φ４インチのものが多
い。

【０００３】このようなＧａＡｓウェハを構成するウェ
ハは、ＧａＡｓ単結晶体を所定の径で円筒状に研削した
後、所定の厚さにスライスして得られる。その後、図４
（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ウェハ４１の外周面
４４をＲ状に形成し、かつ、オモテ面４２及びウラ面４
３の周縁部４５，４５を面取り形成した後、ラッピング
加工でウェハ厚を調整し、ポリッシャーで鏡面に研磨す
ることでＧａＡｓウェハが得られる。一連の製造工程に
おいて、ウェハ４１の外周面４４及び周縁部４５，４５
を、Ｒ状に形成又は面取り形成する工程は、面取り加工
機によってなされる。面取り工程では、軸周りに回転す
る砥石で、スライスされたウェハ４１の外周面４４及び
周縁部４５，４５に面取り加工を施し、ウェハの外周部
に、ウェハの方向又は表裏を識別するための直線状の加
工部（それぞれ、オリエンテーションフラット（以下、
Ｏ・Ｆと示す）、インデックスフラット（以下、Ｉ・Ｆ
と示す）と呼ばれる）を形成する。

【０００４】例えば、１００ｍｍ径のＧａＡｓウェハを
形成する場合、図５、図６に示すように、ステージ５３
に真空吸着されたウェハ４１をゆっくり、例えば１〜３
ｒｐｍで回転させながら、その外周面４４及び周縁部４
５，４５を、高速で回転する砥石５１の溝６１の溝底部
６２、上面部分６３、及び下面部分６４に順次当接させ
る。これによって、外周面４４がＲ状に形成され、か
つ、オモテ面４２及びウラ面４３の周縁部４５，４５が
面取り形成されたウェハが得られる。この時、ウェハ４
１を載せているステージ５３の軸と砥石５１の軸の軸間
距離をＮＣ制御により調節することで、ウェハの径を１
００ｍｍに調節する。

【０００５】また、ウェハにＯ・ＦやＩ・Ｆを形成する
時は、ウェハ４１の外周面４４及び周縁部４５，４５の
加工を行う時に比べて、ステージ５３の軸と砥石５１の
軸の軸間距離を短くする。これらＯ・ＦやＩ・Ｆの長さ
は、予め数値を入力しておけば、それに応じて軸間距離
が調節されるようになっている。

【０００６】Ｏ・ＦやＩ・Ｆも、ウェハのその他の部分
と同様に面取り加工されている場合が殆どである。この
ようにウェハの外周面、周縁部、Ｏ・Ｆ、及びＩ・Ｆに
面取り加工を施すことで、面取り以降の加工工程や、素
子を製作する工程におけるウェハの搬送中の割れ、一部
破損を防止することができる。

【０００７】ところで、単結晶はある一定の結晶方向と
なるように成長されることから、単結晶体をスライス、
研磨して得られるウェハの面もある一定の方向を有して
いる。ＧａＡｓウェハを始めとする半導体ウェハのウェ
ハ面は、＜１００＞方向（〔１００〕方向及びこれと等
価な方向）、又はこれら２方向から若干傾いている場合
が殆どである。例えば、面方位（１００）のウェハを例
に挙げると、Ｏ・Ｆの形成位置は、＜０１１＞方向
（〔０１１〕方向及びこれと等価な方向）のいずれか
で、Ｉ・Ｆの形成位置は、これらと９０°又は２７０°
の角をなす方向である場合が多い。

【０００８】面方位（１００）のＧａＡｓウェハを用い
て半導体レーザ用基板などを製作する場合、ＧａＡｓウ
ェハ上にエピタキシャル層などを形成した後、Ｏ・Ｆや
Ｉ・Ｆを基準として、これに平行又は垂直にチップの切
り出しを行っている。ここで、面取り加工機でこれらの
Ｏ・ＦやＩ・Ｆを面取り加工した場合、砥石で研削を行
うため、砥石を回転させるモータ軸の偏心など機械的な
精度により、＜０１１＞方向に対して数秒から数分“ず
れる”ことがある。このようにずれたＯ・ＦやＩ・Ｆを
基準にした場合、チップを正確に切り出せないおそれが
ある。

【０００９】よって、このずれを避けるべく、図３に示
したウェハ３１を構成する結晶に固有の劈開面の位置
に、Ｏ・ＦやＩ・Ｆを形成する方法がある。この方法に
よれば、理論上、＜０１１＞方向とのずれが生じるおそ
れがなくなり、チップを正確に切り出すことが可能とな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（ａ）、図７（ｂ）、及び図８に示すように、劈開面の
位置にＯ・Ｆ７５（又はＩ・Ｆ７６）を形成したウェハ
７１の場合、ウェハ７１のオモテ面４２と劈開面のなす
角、及びウェハ７１のウラ面４３と劈開面のなす角が９
０°（直角）となってしまう。この場合、面取り工程後
のラッピング工程及び研磨工程において、Ｏ・Ｆ７５又
はＩ・Ｆ７６の直角部７７，７７が、ラップ機の定盤や
研磨機の研磨布に直接接触する。このため、各工程にお
いて、摩擦などにより、これらの直角部７７，７７の一
部が欠損したり、これらの直角部７７，７７を起点とし
てウェハ７１が破損するおそれがあり、Ｏ・Ｆ７５やＩ
・Ｆ７６の部分を面取りしているウェハと比較して、加
工歩留りが低いという問題があった。その結果、化合物
半導体ウェハの製造コストの上昇を招いていた。

【００１１】以上の事情を考慮して創案された本発明の
一の目的は、オリエンテーションフラット又はインデッ
クスフラットが劈開面の位置に形成されるウェハで、従
来と比較して製品信頼性が良好な化合物半導体ウェハを
提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、オリエンテー
ションフラット又はインデックスフラットが劈開面の位
置に形成されるウェハで、面取り加工以降の工程での加
工歩留りが良好な化合物半導体ウェハの加工方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る化合物半導体ウェハは、化合物半導体の単結
晶体を切断して得られるウェハに、ウェハの方位又は表
裏を識別するためのオリエンテーションフラット又はイ
ンデックスフラットを形成してなる化合物半導体ウェハ
において、上記ウェハを構成する結晶固有の劈開面の位
置に、上記オリエンテーションフラット又はインデック
スフラットを形成し、それらのオリエンテーションフラ
ット又はインデックスフラットを含むウェハの外周面、
オモテ面及びウラ面の周縁部を面取り部に形成したもの
である。

【００１４】以上の構成によれば、面取り工程以降の化
合物半導体ウェハの製造工程における加工歩留りが良好
となり、その結果、化合物半導体ウェハの製品信頼性が
良好となる。

【００１５】また、本発明に係る化合物半導体ウェハの
加工方法は、化合物半導体の単結晶体を切断して得られ
るウェハに、ウェハの方位又は表裏を識別するためのオ
リエンテーションフラット又はインデックスフラットを
形成してなる化合物半導体ウェハの加工方法において、
上記ウェハを構成する結晶固有の劈開面の位置に、上記
オリエンテーションフラット又はインデックスフラット
を形成し、それらのオリエンテーションフラット又はイ
ンデックスフラットを含むウェハの外周面、オモテ面及
びウラ面の周縁部を面取り加工機で研削して面取り形成
するものである。

【００１６】以上の方法によれば、面取り工程以降の化
合物半導体ウェハの製造工程において、欠損や破損の発
生割合が低下し、その結果、化合物半導体ウェハの加工
歩留りが良好となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基いて説明する。

【００１８】本実施の形態に係る化合物半導体ウェハの
平面図を図１（ａ）に、図１（ａ）の正面図を図１
（ｂ）に、図１（ａ）の２方向矢視拡大図を図２に、図
１（ｂ）の３方向矢視拡大図を図３に示す。尚、図４〜
図８と同様の部材には同じ符号を付している。

【００１９】図１〜図３に示すように、本実施の形態に
係る化合物半導体ウェハ１１は、化合物半導体の単結晶
体を切断して得られるウェハ４１（図４参照）を構成す
る結晶固有の劈開面の位置４８に、Ｏ・Ｆ（オリエンテ
ーションフラット）１５又はＩ・Ｆ（インデックスフラ
ット）１６のいずれか一方（図１中ではＯ・Ｆ１５）を
形成し、また、Ｏ・Ｆ１５の形成位置と９０°又は２７
０°の角をなす方向にＩ・Ｆ１６を形成し、これらのＯ
・Ｆ１５及びＩ・Ｆ１６を含むウェハの外周面４４、オ
モテ面４２及びウラ面４３の周縁部４５，４５を面取り
部２１，２４，３１に形成したものである。

【００２０】より詳細には、ウェハ１１の外周部におけ
るＯ・Ｆ１５（又はＩ・Ｆ１６）の部分においては、図
３に示すように、外周面３４はオモテ面４２及びウラ面
４３と垂直であり、面取り部３１の幅がＬ２、面取り角
度がθに形成されている。また、ウェハ１１の外周部に
おけるＯ・Ｆ１５及びＩ・Ｆ１６以外の部分において
は、図２に示すように、外周面（面取り部）２４はＲ状
に形成されており、面取り部２１の幅がＬ１、面取り角
度がθに形成されている。

【００２１】ウェハ１１を構成する化合物半導体として
は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、又はＧａ
Ｐが挙げられる。

【００２２】ウェハ１１の板厚は特に限定するものでは
なく、慣用の化合物半導体ウェハと同等の板厚を有する
ものであればよい。

【００２３】次に、本実施の形態に係る化合物半導体ウ
ェハの加工方法を説明する。

【００２４】本実施の形態に係る化合物半導体ウェハ１
１の加工方法は、先ず、化合物半導体の単結晶体を切断
して得られるウェハ４１（図４参照）を構成する結晶固
有の劈開面の位置４８に、Ｏ・Ｆ（オリエンテーション
フラット）１５又はＩ・Ｆ（インデックスフラット）１
６のいずれか一方（図１中ではＯ・Ｆ１５）を形成す
る。また、Ｏ・Ｆ１５の形成位置と９０°又は２７０°
の角をなす方向にＩ・Ｆ１６を形成する。

【００２５】その後、面取り加工機を用いて、Ｏ・Ｆ１
５及びＩ・Ｆ１６を形成したウェハ４１の外周面４４、
オモテ面４２及びウラ面４３の周縁部４５，４５に面取
り加工を施す。

【００２６】面取り加工機の研削部分は、図５、図６に
示すように、砥石５１と、砥石５１を５０００〜６００
０ｒｐｍと高速で回転させるスピンドル５２と、ウェハ
４１を真空吸着するステージ５３で基本的に構成され
る。また、面取り加工機は、砥石５１を軸方向（垂直方
向（図６中では上下方向））に移動させる砥石移動機構
（図示せず）と、ステージ５３を径方向（水平方向（図
５中では矢印Ａ，Ｂ方向））に移動させるステージ移動
機構（図示せず）を有している。これらの移動機構の制
御は、殆どの場合、ＮＣ制御によりなされている。ま
た、砥石は、図６に示すように、その外周部５１ａに断
面アーチ状の溝（図６中では２本図示）６１が形成され
ている。ここで、溝６１の本数が増える程、同時に面取
り可能なウェハ４１の枚数は多くなる。

【００２７】この砥石５１の溝６１内にウェハ４１を挿
入することで、ウェハ４１の外周面４４、オモテ面４２
及びウラ面４３の周縁部４５，４５の面取りがなされ、
面取り部の形状が決定される。

【００２８】具体的には、最初に、ウェハ４１における
Ｏ・Ｆ１５及びＩ・Ｆ１６以外の部分の外周部の面取り
を行う。

【００２９】先ず、砥石移動機構を用いて、砥石５１の
溝６１の高さ（位置）がステージ５３上のウェハ４１の
高さ（位置）と同じになるように調節した後、ステージ
移動機構を用いてゆっくり回転するウェハ４１を高速回
転する砥石５１の溝６１内に挿入する。これによって、
ウェハ４１の外周面４４を溝６１の溝底部６２に当接さ
せ、ウェハ４１の外周面４４を面取りし、Ｒ状の外周面
２４を形成する。次に、砥石移動機構を用いて、砥石５
１を軸方向下側に移動させ、溝６１の上面部分６３をウ
ェハ４１のオモテ面４２の周縁部４５に当接させ、オモ
テ面４２の周縁部４５を面取りし、面取り部２１を形成
する。次に、砥石移動機構を用いて、砥石５１を軸方向
上側に移動させ、溝６１の下面部分６４をウェハ４１の
ウラ面４３の周縁部４５に当接させ、ウラ面４３の周縁
部４５を面取りし、面取り部２１を形成する。

【００３０】この面取り部２１の形成時、砥石５１の軸
とステージ５３の軸との軸間距離を調節することによ
り、溝６１とウェハ４１の各周縁部４５，４５が当接す
る位置が変化し、これに応じて面取り部２１の幅Ｌ１及
び面取り角度θが変化する。

【００３１】次に、ウェハ４１におけるＯ・Ｆ１５及び
Ｉ・Ｆ１６の部分の外周部の面取りを行う。

【００３２】先ず、砥石移動機構を用いて、砥石５１の
溝６１の高さ（位置）がステージ５３上のウェハ４１の
高さ（位置）と同じになるように調節した後、ステージ
移動機構を用いてウェハ４１のＯ・Ｆ１５（又はＩ・Ｆ
１６）の部分を高速回転する砥石５１の溝６１内に挿入
する。この時、ウェハ４１は回転させない。次に、砥石
移動機構を用いて、砥石５１を軸方向下側に移動させ、
溝６１の上面部分６３をウェハ４１のＯ・Ｆ１５の部分
におけるオモテ面４２の周縁部４５に当接させ、オモテ
面４２の周縁部４５を面取りし、面取り部３１を形成す
る。次に、砥石移動機構を用いて、砥石５１を軸方向上
側に移動させ、溝６１の下面部分６４をウェハ４１のＯ
・Ｆ１５の部分におけるウラ面４３の周縁部４５に当接
させ、ウラ面４３の周縁部４５を面取りし、面取り部３
１を形成する。

【００３３】この面取り部３１，３１の形成時、ステー
ジ移動機構を用いてステージ５３を砥石５１の接線方向
に移動させることで、Ｏ・Ｆ１５と溝６１の上面部分６
３及び下面部分６４の当接位置が変わり、Ｏ・Ｆ１５の
全体の面取りを行うことができる。また、砥石５１の軸
とステージ５３の軸との軸間距離を調節することによ
り、溝６１とウェハ４１のＯ・Ｆ１５の部分における各
周縁部４５，４５が当接する位置が変化し、これに応じ
て面取り部３１の幅Ｌ２及び面取り角度θが変化する。

【００３４】以上、本実施の形態に係る化合物半導体ウ
ェハ１１の加工方法によれば、ウェハ４１を構成する結
晶固有の劈開面の位置４８にＯ・Ｆ１５又はＩ・Ｆ１６
を形成したウェハ４１の、外周面４４、オモテ面４２及
びウラ面４３の周縁部４５，４５に面取り加工を施すこ
とで、面取り工程後のラッピング工程及び研磨工程にお
いて、Ｏ・Ｆ１５の面取り部３１（又はＩ・Ｆ１６の面
取り部）が、ラップ機の定盤や研磨機の研磨布に直接接
触することがなくなる。このため、各工程において、摩
擦などにより、これらの面取り部の一部が欠損したり、
これらの面取り部を起点としてウェハ１１が破損するお
それがなくなる。これによって、ウェハ１１の製品信頼
性が良好となると共に、化合物半導体ウェハ１１の加工
歩留りが著しく向上する。その結果、化合物半導体ウェ
ハの製造コストの低減を図ることができる。

【００３５】

【実施例】（実施例）直径７８ｍｍ、厚さ６００μｍ、
面方位（１００）のＧａＡｓウェハを１０００枚準備
し、各ウェハの劈開面の位置（図４参照）にＯ・Ｆを形
成した。

【００３６】次に、面取り加工機を用いて各ウェハに対
して面取り加工を施し、図１〜図３に示した化合物半導
体ウェハを作製した。ここで、Ｉ・Ｆの外周部は、ウェ
ハにおけるＯ・Ｆ及びＩ・Ｆ以外の部分の外周部と同じ
形状となるように、面取り加工を行った。

【００３７】（従来例）直径７８ｍｍ、厚さ６００μ
ｍ、面方位（１００）のＧａＡｓウェハを１０００枚準
備し、各ウェハの劈開面の位置（図４参照）にＯ・Ｆを
形成した。

【００３８】次に、面取り加工機を用いて各ウェハに対
して面取り加工を施し、図７、図８に示した化合物半導
体ウェハを作製した。ここで、Ｉ・Ｆの外周部は、ウェ
ハにおけるＯ・Ｆ及びＩ・Ｆ以外の部分の外周部と同じ
形状となるように、面取り加工を行った。

【００３９】実施例及び従来例のそれぞれ１０００枚の
ウェハを、順次、ラッピング工程及び研磨工程に送給
し、厚さ４８０μｍで、両面が鏡面加工されたウェハを
得た。

【００４０】従来例の各ウェハにおいては、面取り工程
以降の工程において、ウェハのＯ・Ｆの部分に欠損・破
損が生じたウェハ枚数は２０枚であった。これに対し
て、実施例の各ウェハにおいては、ウェハのＯ・Ｆの部
分に欠損・破損が生じたウェハ枚数は僅か２枚であっ
た。つまり、実施例においては、従来例と比較して欠損
・破損の発生割合が１／１０に減少しており、このこと
から、化合物半導体ウェハの加工歩留りが著しく向上す
ることが確認できた。

【００４１】以上、本発明の実施の形態は、上述した実
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。（１）面取り工程以降の化合物半導体ウェハの製造工
程における加工歩留りが良好となり、その結果、化合物
半導体ウェハの製品信頼性が良好となる。（２）面取り工程以降の化合物半導体ウェハの製造工
程において、欠損や破損の発生割合が低下し、その結
果、化合物半導体ウェハの加工歩留りが良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本実施の形態に係る化合物半導体
ウェハの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の正面図で
ある。

【図２】図１（ａ）の２方向矢視拡大図である。

【図３】図１（ｂ）の３方向矢視拡大図である。

【図４】図４（ａ）はスライスした直後のウェハの平面
図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の正面図である。

【図５】面取り加工機における研削部分の斜視図であ
る。

【図６】図５における砥石の縦断面図である。

【図７】図７（ａ）は面取り加工を施したウェハの平面
図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の正面図である。

【図８】図７の８方向矢視拡大図である。

【符号の説明】

１１化合物半導体ウェハ１５Ｏ・Ｆ（オリエンテーションフラット）１６Ｉ・Ｆ（インデックスフラット）２１面取り部２４ウェハの外周面（面取り部）３１面取り部４１ウェハ４２ウェハのオモテ面４３ウェハのウラ面４４ウェハの外周面４５，４５ウェハの周縁部４８劈開面の位置５１砥石（面取り加工機）５２スピンドル（面取り加工機）５３ステージ（面取り加工機）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木晃茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内Ｆターム(参考） 3C049 AA03 AA09 CB03 CB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化合物半導体の単結晶体を切断して得ら
れるウェハに、ウェハの方位又は表裏を識別するための
オリエンテーションフラット又はインデックスフラット
を形成してなる化合物半導体ウェハにおいて、上記ウェ
ハを構成する結晶固有の劈開面の位置に、上記オリエン
テーションフラット又はインデックスフラットを形成
し、それらのオリエンテーションフラット又はインデッ
クスフラットを含むウェハの外周面、オモテ面及びウラ
面の周縁部を面取り部に形成したことを特徴とする化合
物半導体ウェハ。
【請求項２】化合物半導体の単結晶体を切断して得ら
れるウェハに、ウェハの方位又は表裏を識別するための
オリエンテーションフラット又はインデックスフラット
を形成してなる化合物半導体ウェハの加工方法におい
て、上記ウェハを構成する結晶固有の劈開面の位置に、
上記オリエンテーションフラット又はインデックスフラ
ットを形成し、それらのオリエンテーションフラット又
はインデックスフラットを含むウェハの外周面、オモテ
面及びウラ面の周縁部を面取り加工機で研削して面取り
形成することを特徴とする化合物半導体ウェハの加工方
法。