JP2005032804A - Semiconductor wafer processing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの加工方法、特にオリエンテーションフラット部又はインデクスフラット部となる劈開面を有するウェハを鏡面ウェハとする加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
化合物半導体は、ショットキーゲート電界効果トランジスタ(MESFET)、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)、種々の受光、発光デバイスの作製に用いられている。これらの素子の能動層は、鏡面ウェハの表面に分子線エピタキシャル成長(MBE)法、有機金属気相エピタキシャル成長(MOVPE)法およびイオン打ち込み法などにより作成される。
【0003】
半導体レーザ用の基板として使用される化合物半導体ウェハでは、オリエンテーションまたはインデクスフラット部分を面取加工せずに劈開面で形成している場合がある。これは、レーザ等を製作する場合、ウェハ上にエピタキシャル層等を形成した後、正確に劈開面に沿ってチップに切り出す必要があり、劈開面で形成されたオリエンテーションフラット、またはインデクスフラットを基準とし、角度合わせを行うためである。
【0004】
上記の鏡面ウェハ(半導体ウェハ)は、次のような一連の製造プロセス(図2にその一部を示す)を経て製造されるのが一般的である。すなわち、VGF法やボート法により製造された単結晶インゴットの外周研削を行った後、内周刃ソーあるいはワイヤソーにてスライシングを行いスライスウェハ1を得る(スライス工程A)。
【0005】
次に、このスライスウェハ1に、結晶方向の位置決めの為の例えばオリエンテーションフラット(OF)部5を、結晶の劈開面を利用して作成する。すなわち、ダイヤモンドペンを用い、ウェハにキズをつけスクライブすることにより結晶を劈開し、その劈開面をOF部とする(スクライブ工程B)。
【0006】
このウェハの劈開面4を除いたウェハ外周部を円形に研削加工し、この円形外周部6に対しベベリングによる面取りを行った後(面取り工程C)、両面ラッピング加工により均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つまでに仕上げる(両面ラップ工程D)。具体的には、平坦性および厚さ精度を高めるためにラップを行い、30〜50μm研削してラップドウェハとする。ラップは、#1000〜1500のアルミナ砥粒を用い、鋳物定盤やガラス定盤の上でラップする。
【0007】
上記により得られたラップドウェハを、加工歪除去及び清浄化のために、酸またはアルカリにてエッチング加工を行い加工ダメージ層を除去し(エッチング工程)、その後、メカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行う(片面1次鏡面研磨工程、片面仕上げ鏡面研磨工程)。
【0008】
しかし、ウェハの劈開面を加工せずにそのままオリエンテーションフラットとして結晶方位の判別や位置合わせに利用すると、ウェハの劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部がウェハの処理工程中に欠け易く、すなわちチッピングが生じ易く、このチッピング(欠け)によりウェハが割れ易く、ウェハの不良率が高くなり、歩留まりが低下するという問題がある。
【0009】
このような問題が起こらないようにするため、ウェハの劈開面を含むウェハの全周を研削加工する方法が知られている。しかし、これは劈開面も含むウェハ全周を同時に研削加工する方法であるため、研削機の状態やオペレータの技量に左右され、劈開面を加工せずにそのままオリエンテーションフラットとする場合と比べて、オリエンテーションフラットによるウェハの結晶方位の判別や位置合わせの精度が悪くなるという問題がある。
【0010】
また、ウェハを半導体レーザなどに利用する場合には、その共振面が良好な平坦度を有する必要がある等の理由から、その共振面として劈開面を利用しているので、上記の面取り加工方法は、このような用途に使用することができない。
【0011】
そこで、図3(a)および図3(b)に示すように、ウェハ10の外周に劈開面12を形成してオリエンテーションフラットを形成した後、面取り加工装置を用いてオリエンテーションフラットの角部の面取り加工を行って面取り部14を形成することが提案されている(特許文献1参照)。この面取り加工では、ウェハ10の表面と面取り部14との間の角度が22度をなす治具を用いて、劈開面12の部分が厚さ300μmだけ残るように面取り加工を行う。
【0012】
このように、ウェハの劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部を面取り加工すれば、オリエンテーションフラットによるウェハの結晶方位の判別や位置合わせの精度を低下させることなく、ウェハの処理工程中にチッピングや割れなどのウェハの損傷を防止して、ウェハの不良率を低減することができる。
【0013】
【特許文献1】
特開平2002−052448号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1のように、ウェハの劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部を面取り加工する方法では、劈開面に残される所定の厚さが、半導体ウェハの厚さに対して1/2乃至9/10の厚さになるように、面取り加工を行う必要がある。例えば、ウェハ10の表面と面取り部14との間の角度が22度をなす治具を用いて、劈開面12の部分が厚さ300μmだけ残るように面取り加工を行う必要がある。
【0015】
そこで、ウェハ劈開面の角部を面取り加工することなく、ウェハの処理工程中におけるチッピングや割れなどのウェハの損傷を防止して、ウェハの不良率を低減する方法の提供が望まれる。
【0016】
ここで上述した図2の方法を吟味してみる。化合物半導体ウェハは、半導体レーザなどに利用される場合、その共振面が良好な平坦度を有する必要があることや、結晶方位の判別や位置合わせ、焦点合わせ等の理由から、その共振面として劈開面を利用している。そのため、レーザ用途の製品はオリエンテーションフラット(OF)部(又はインデクスフラット(IF)部)が劈開仕様となる。このOF部の劈開は、上記したようにダイヤモンドペンを用い、ウェハにキズをつけスクライブすることにより形成している(スクライブ工程B)。また、スクライブ作業は通常スライス後に行い、その後、劈開面を除いて面取りしたあと(面取り工程C)、両面ラップ作業を行う(両面ラップ工程D)。つまり、スライス工程A→スクライブ工程B→面取り工程C→両面ラップ工程Dの順に行っている。
【0017】
しかし、この順序で行った場合の問題点は、両面ラップ作業(両面ラップ工程D)において、OF劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部が、定盤や研磨剤、異物等によりダメージを受け、約7%(参考値)の割合でチッピング(欠け)が生じ、歩留まり低下の大きな要因となっていることである。
【0018】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ウェハ劈開面の角部を面取り加工しないという前提の下に、両面ラップ作業にて、OF劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部に発生するチッピング不良を防止することのできる半導体ウェハの加工方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
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。
【0020】
請求項1の発明に係る半導体ウェハの加工方法は、半導体単結晶インゴットからスライスされたウェハに対し、両面ラップ工程、劈開面を形成するスクライブ工程、該劈開面の部分を除いたウェハ外周部の面取り工程の順序で、加工することを特徴とする。
【0021】
請求項2の発明は、半導体単結晶インゴットをウェハ状にスライスする工程と、このスライスウェハを両面ラッピング加工により均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つラップドウェハに仕上げる工程と、このラップドウェハをスクライブして結晶を劈開し、その劈開面をオリエンテーションフラット部又はインデクスフラット部とする工程と、このウェハの上記劈開部を除いたウェハ外周部に対し、ベベリングによる面取りを行う工程とを有することを特徴とする半導体ウェハの加工方法。
【0022】
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の半導体ウェハの加工方法において、上記半導体ウェハが、IV族半導体であるか、GaAs、導電性GaAs又はInPのいずれかから成るIII−V族化合物半導体であるか、又はII−VI族化合物半導体であることを特徴とする。
【0023】
<発明の要点>
本発明は、劈開面を有する半導体ウェハの加工方法において、[両面ラップ→劈開面スクライブ→面取り]の順に加工する方法である(図1参照)。通常の加工方法は[劈開面スクライブ→面取り→両面ラップ]の順である(図2参照)。
【0024】
劈開面を有するウェハの両面ラップ作業においては、OF劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部にチッピング(欠け)を生じやすい。これを防止する方法として、本発明では、両面ラップ→劈開面スクライブ→面取りの順に加工する。この方法によれば、チッピングの発生する両面ラップ後にスクライブにより劈開面を形成するため、チッピングを完全に防止することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【0026】
本発明による半導体ウェハの加工方法では、図1に示すように、半導体単結晶インゴットからウェハ状にスライスし(スライス工程A)、このスライスウェハ1に対し両面ラッピング加工を行い(両面ラップ工程D)、スクライブすることで劈開面を形成し(スクライブ工程B)、該劈開面の部分を除いたウェハ外周部を面取りする(面取り工程C)、という順序で加工する。従来行われている通常の加工方法は、スライス工程A、劈開面スクライブ工程B、面取り工程C、両面ラップ工程Dの順である(図2参照)。本発明による半導体ウェハの加工方法は、劈開面スクライブ工程Bの前に両面ラップ工程Dが行われる点で、従来と異なる。
【0027】
詳述するに、図1のスライス工程Aでは、半導体単結晶インゴットをウェハ状にスライスし、スライスウェハ1とする。
【0028】
VGF法やボート法によって製造された半導体単結晶インゴットを、内周刃ソーあるいはワイヤソーにてスライシングを行いアズスライスウェハ1を得る。
【0029】
次に、このスライスウェハ1に対し両面ラッピング加工を行う(両面ラップ工程D)。この両面ラップ工程Dでは、スライスウェハ1を両面ラッピング加工により均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つウェハ(ラップドウェハ2)にまでに仕上げる。具体的には、平坦性および厚さ精度を高めるために30〜50μm研削してラップドウェハとする。ラップは、#1000〜1500のアルミナ砥粒を用い、鋳物定盤やガラス定盤の上でラップする。
【0030】
次に、スクライブ工程Bでは、このラップドウェハ2を図1の点線3の位置でスクライブして結晶を劈開し、その劈開面4をオリエンテーションフラット(OF)部とする。
【0031】
次に、面取り工程Cでは、このウェハの劈開面4を残してウェハ外周部を円形に研削加工し、更に、この劈開部(オリエンテーションフラット部5)を除いたウェハの円形外周部6に対し、正確にはウェハ外周部6とウェハの表裏面との稜線に対し、研削砥石によるベベリングにより面取りを行う。
【0032】
<実施例1>
導電性GaAs単結晶のアズスライスウェハ500枚をエッチング後、両面ラップ工程D→スクライブ工程B→面取り工程Cの順で加工した。そのウェハのOF劈開面4がウェハの表裏面と直角をなす角部を、50倍顕微鏡及び蛍光灯下目視にて観察したところ、両面ラップ工程Dの後にスクライブ工程Bを行っているため、全てのウェハ表裏両面でいずれもチッピングは見られなかった。その他のOF方位ズレ、割れ、エッチングムラ、キズ不良等も1枚も見られなかった。
【0033】
次に、エッチング後、高精度に仕上げられた表面平坦度を持つ貼付プレートにワックスを用いてウェハを貼付け、一次研磨、仕上げ研磨を行い、その後ウェハを取り外し、ワックス除去洗浄を行った。その後、もう一度500枚全数のウェハ劈開部を50倍顕微鏡及び蛍光灯下目視にて検査したが、チッピング不良及びその他のOF方位ズレ、割れ、エッチングムラ、キズ不良等も1枚も見られなかった。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、従来の劈開面を有するウェハの両面ラップ作業において、OF劈開面がウェハの表裏面と直角をなす角部に生じやすいチッピング(欠け)を防止する手段として、両面ラップ→劈開面スクライブ→面取りの順に加工する。すなわち、本発明の加工方法によれば、チッピングの発生する両面ラップ工程の後にスクライブ工程により劈開面を形成するため、従来の両面ラップ作業の際に生じていたチッピングを完全に防止することができる。
【0035】
本発明の効果をまとめれば次の通りである。
【0036】
(1)本発明の加工方法を用いることにより、ウェハ劈開面のチッピング不良を完全に防止することができる。
【0037】
(2)本発明の加工方法を用いることにより、高精度の結晶方位の判別や位置合わせ、焦点合わせが可能となり、素子の生産歩留まりを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体ウェハの加工方法を示した図である。
【図2】従来の半導体ウェハの加工方法を示した図である。
【図3】従来の半導体ウェハの他の加工方法を示した図である。
【符号の説明】
1 アズスライスウェハ
2 ラップドウェハ
3 点線(スクライブ位置)
4 劈開面
5 オリエンテーションフラット部
6 外周部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer processing method, and more particularly to a processing method in which a wafer having a cleavage plane serving as an orientation flat portion or an index flat portion is used as a mirror surface wafer.
[0002]
[Prior art]
Compound semiconductors are used to fabricate Schottky gate field effect transistors (MESFET), high electron mobility transistors (HEMT), heterojunction bipolar transistors (HBT), various light receiving and light emitting devices. The active layer of these elements is formed on the surface of a mirror wafer by molecular beam epitaxy (MBE), metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE), ion implantation, or the like.
[0003]
In a compound semiconductor wafer used as a substrate for a semiconductor laser, an orientation or index flat portion may be formed by a cleaved surface without chamfering. When manufacturing a laser, etc., after forming an epitaxial layer on the wafer, it is necessary to accurately cut the chip along the cleavage plane, and the orientation flat or index flat formed on the cleavage plane is used as a reference. This is because angle adjustment is performed.
[0004]
The above mirror wafer (semiconductor wafer) is generally manufactured through the following series of manufacturing processes (parts of which are shown in FIG. 2). That is, after the outer periphery of a single crystal ingot manufactured by the VGF method or the boat method is performed, slicing is performed with an inner peripheral saw or a wire saw to obtain a slice wafer 1 (slicing step A).
[0005]
Next, for example, an orientation flat (OF)
[0006]
After grinding the wafer outer periphery excluding the
[0007]
The wrapped wafer obtained as described above is subjected to etching with acid or alkali to remove the processing strain and remove the processing damage layer (etching process), and then mirror finished by mechanochemical polishing (single side) Primary mirror polishing process, single-sided mirror polishing process).
[0008]
However, if the cleaved surface of the wafer is used as it is for orientation flattening and alignment as it is without processing the cleaved surface of the wafer, the corner where the cleaved surface of the wafer makes a right angle with the front and back surfaces of the wafer is easily missing during the wafer processing process. That is, there is a problem that chipping is likely to occur, and the wafer is liable to break due to this chipping (chip), the defect rate of the wafer is increased, and the yield is lowered.
[0009]
In order to prevent such a problem from occurring, a method of grinding the entire circumference of the wafer including the cleaved surface of the wafer is known. However, since this is a method of grinding the entire circumference of the wafer including the cleavage plane at the same time, it depends on the state of the grinding machine and the skill of the operator, compared to the case where the orientation plane is left as it is without machining the cleavage plane. There is a problem that the accuracy of discrimination and alignment of the crystal orientation of the wafer by the orientation flat deteriorates.
[0010]
Further, when the wafer is used for a semiconductor laser or the like, the chamfered surface is used as the resonance surface because the resonance surface needs to have good flatness. Cannot be used for such applications.
[0011]
Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, after cleaving surface 12 is formed on the outer periphery of
[0012]
In this way, if the chamfered corners where the cleaved surface of the wafer is perpendicular to the front and back surfaces of the wafer are chamfered, the wafer is in the process of processing without reducing the crystal orientation and alignment accuracy of the wafer by the orientation flat. In addition, it is possible to prevent wafer damage such as chipping and cracking, and to reduce the wafer defect rate.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-052448 [0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, as disclosed in
[0015]
Therefore, it is desirable to provide a method for preventing wafer damage such as chipping and cracking during the wafer processing process and reducing the wafer defect rate without chamfering the corners of the wafer cleavage surface.
[0016]
Now consider the method of FIG. 2 described above. When a compound semiconductor wafer is used for a semiconductor laser or the like, the resonance surface needs to have a good flatness, the crystal orientation is discriminated, alignment, focusing, etc. Use the surface. For this reason, the orientation flat (OF) part (or index flat (IF) part) of the product for laser use has a cleavage specification. The cleavage of the OF portion is formed by using a diamond pen as described above and scratching and scribing the wafer (scribing step B). The scribing operation is usually performed after slicing, and then chamfering is performed except for the cleaved surface (chamfering step C), and then the double-sided lapping operation is performed (double-sided lapping step D). That is, the slicing process A → the scribing process B → the chamfering process C → the double-sided lapping process D is performed in this order.
[0017]
However, the problem with this sequence is that in the double-sided lapping operation (double-sided lapping process D), the corner where the OF cleaved surface is perpendicular to the front and back surfaces of the wafer is damaged by a surface plate, abrasive, foreign matter, etc. In response to this, chipping (missing) occurs at a rate of about 7% (reference value), which is a major factor in yield reduction.
[0018]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and, on the premise that the corner portion of the wafer cleavage surface is not chamfered, the corner portion where the OF cleavage surface forms a right angle with the front and back surfaces of the wafer in a double-sided lapping operation. It is an object of the present invention to provide a method for processing a semiconductor wafer that can prevent chipping defects occurring in the semiconductor wafer.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0020]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer processing method comprising: a double-sided lapping step, a scribing step for forming a cleaved surface, and a wafer outer peripheral portion excluding the cleaved surface portion of a wafer sliced from a semiconductor single crystal ingot. It processes in the order of a chamfering process, It is characterized by the above-mentioned.
[0021]
The invention of
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor wafer processing method according to the first or second aspect, the semiconductor wafer is a group IV semiconductor, or a group III-V compound comprising any one of GaAs, conductive GaAs, and InP. It is a semiconductor or a II-VI group compound semiconductor.
[0023]
<Key points of the invention>
The present invention is a method of processing a semiconductor wafer having a cleavage plane in the order of [double-sided lapping → cleavage plane scribing → chamfering] (see FIG. 1). The usual processing method is [cleaved surface scribe → chamfering → double-sided lapping] (see FIG. 2).
[0024]
In a double-sided lapping operation for a wafer having a cleavage plane, the OF cleavage plane is likely to be chipped (notched) at the corners perpendicular to the front and back surfaces of the wafer. As a method for preventing this, in the present invention, processing is performed in the order of double-sided lapping → cleavage surface scribe → chamfering. According to this method, since the cleavage plane is formed by scribing after double-sided lapping in which chipping occurs, chipping can be completely prevented.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0026]
In the semiconductor wafer processing method according to the present invention, as shown in FIG. 1, a semiconductor single crystal ingot is sliced into a wafer (slice process A), and double-sided lapping is performed on the slice wafer 1 (double-sided lapping process D). Then, a cleaved surface is formed by scribing (scribing step B), and the wafer outer peripheral portion excluding the cleaved surface portion is chamfered (chamfering step C). Conventional processing methods that are conventionally performed include a slicing step A, a cleavage surface scribing step B, a chamfering step C, and a double-sided lapping step D (see FIG. 2). The semiconductor wafer processing method according to the present invention is different from the conventional method in that the double-sided lapping step D is performed before the cleavage plane scribing step B.
[0027]
In detail, in the slicing step A of FIG. 1, the semiconductor single crystal ingot is sliced into a wafer to obtain a
[0028]
A semiconductor single crystal ingot manufactured by the VGF method or the boat method is sliced with an inner peripheral saw or a wire saw to obtain an as-sliced
[0029]
Next, double-sided lapping is performed on the slice wafer 1 (double-sided lapping process D). In this double-sided lapping process D, the
[0030]
Next, in the scribing step B, the wrapped
[0031]
Next, in the chamfering step C, the outer peripheral portion of the wafer is ground into a circle while leaving the
[0032]
<Example 1>
After etching 500 conductive GaAs single crystal as-sliced wafers, they were processed in the order of double-sided lapping process D → scribing process B → chamfering process C. When the corner part of the wafer's OF cleaved
[0033]
Next, after etching, the wafer was attached to a sticking plate having a surface flatness finished with high accuracy using wax, primary polishing and finish polishing were performed, and then the wafer was removed and the wax was removed and cleaned. After that, all 500 wafer cleaved parts were inspected by visual observation under a 50 × microscope and a fluorescent lamp. However, no chipping defects and other OF orientation misalignments, cracks, etching unevenness, scratch defects, etc. were found. .
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in a conventional double-sided lapping operation for a wafer having a cleavage plane, as a means for preventing chipping (chips) that are likely to occur at corners where the OF cleavage plane is perpendicular to the front and back surfaces of the wafer, Machining in the order of double-sided wrapping → cleavage scribe → chamfering. That is, according to the processing method of the present invention, since the cleavage surface is formed by the scribing process after the double-sided lapping process in which chipping occurs, the chipping that has occurred in the conventional double-sided lapping work can be completely prevented. .
[0035]
The effects of the present invention are summarized as follows.
[0036]
(1) By using the processing method of the present invention, it is possible to completely prevent chipping defects on the wafer cleavage plane.
[0037]
(2) By using the processing method of the present invention, it becomes possible to discriminate, align and focus the crystal orientation with high accuracy, and to increase the production yield of the element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a method for processing a semiconductor wafer according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a conventional method for processing a semiconductor wafer.
FIG. 3 is a view showing another processing method of a conventional semiconductor wafer.
[Explanation of symbols]
1 As-sliced
4
Claims (3)
このスライスウェハを両面ラッピング加工により均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つラップドウェハに仕上げる工程と、
このラップドウェハをスクライブして結晶を劈開し、その劈開面をオリエンテーションフラット部又はインデクスフラット部とする工程と、
このウェハの上記劈開部を除いたウェハ外周部に対し、ベベリングによる面取りを行う工程とを有することを特徴とする半導体ウェハの加工方法。Slicing a semiconductor single crystal ingot into a wafer;
Finishing this slice wafer into a lapped wafer having a uniform thickness, parallelism, flatness and a certain degree of surface roughness by double-sided lapping,
Scribing the wrapped wafer to cleave the crystal, and making the cleavage plane into an orientation flat part or an index flat part,
And a step of chamfering the wafer outer peripheral portion excluding the cleavage portion of the wafer by beveling.
上記半導体ウェハが、IV族半導体であるか、GaAs、導電性GaAs又はInPのいずれかから成るIII−V族化合物半導体であるか、又はII−VI族化合物半導体であることを特徴とする半導体ウェハの加工方法。In the processing method of the semiconductor wafer of Claim 1 or 2,
A semiconductor wafer characterized in that the semiconductor wafer is a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor made of GaAs, conductive GaAs or InP, or a group II-VI compound semiconductor. Processing method.
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