JP2008177287A - 化合物半導体ウェハ - Google Patents

Abstract

【課題】外周部にノッチを有するウェハで、表裏識別が可能な化合物半導体ウェハ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は、外周部に方位を識別するためのノッチ３を有すると共に、ウェハ両面１５，１６の外周部に面取部１４を有しており、ウェハ両面１５，１６の面取部１４に、研削方向が互いに異なる研削痕１７，１８を形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、化合物半導体ウェハに係り、特にノッチを有するノッチ付ウェハに関するものである。

化合物半導体ウェハの一つであるＧａＡｓウェハは、受光素子、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。これらＧａＡｓウェハにイオンを打ち込んだり、エピタキシャル層を形成して半導体素子を製作するには、その製作コストを考えた場合、Ｓｉウェハと同様に、より大径のウェハを使用した方が製造コストを抑えることができる。このため、ＧａＡｓウェハでも６インチ（１５０ｍｍ）径のウェハを使用する場合が多くなってきている。

Ｓｉウェハでは、大径化が進むにつれて、ウェハの方向性を特定するオリエンテーションフラット、及びインデックスフラットをウェハに付ける代わりに、ウェハの外周部に、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すＶ型のノッチ３と呼ばれる切欠きを付けたノッチ付ウェハ１が、デバイスメーカーで使用されるようになった。ＧａＡｓウェハでも、φ６インチウェハの登場に伴い、Ｓｉウェハと同様に、ノッチ付ウェハがデバイスメーカーで使用されるようになっている。ノッチを付けるのは、ウェハの径が大きくなると、その分、オリエンテーションフラット、インデックスフラットの長さが長くなり、使用可能なウェハの面積が減るためである。また、素子作製のプロセスでウェハを回転させたりした場合、径が大きくなると、回転時の慣性モーメントが大きくなることで、位置がずれるためである。

こうしたノッチ付ウェハの加工は、以下のような順序でなされる。

1) 成長した結晶の表面を研削し、円柱状のインゴットに加工する。

2) インゴットの側面における特定の方向（位置）に、Ｖ型の溝を付ける（この溝がウェハをスライスした時の仮のノッチとなる）。

3) インゴットを、スライサ、ワイヤーソー等で所定の厚さのウェハにスライスする。

4) ウェハ端面研削機（面取機）で、仮ノッチの付いたウェハ（ウェハ本体）のノッチ部分及びその他の端面の面取りを行う。

5) 面取りしたウェハを研磨し、研磨面を鏡面に仕上げる。

ここで、一般的なウェハ端面研削機（面取機）では、図２（ａ）に示すように、面取り加工前のウェハ５をウェハ吸着台６に真空吸着させ、高速で回転する面取加工用砥石４に、ウェハ５自体を回転させながら、そのノッチ部分及びその他の端面を当てる。これによって、ウェハ５の外周部の面取加工がなされ、図２（ｂ）に示すように、ウェハ両面１５，１６の外周部が面取され、面取部１４を有する面取ウェハ７が得られる。

ウェハ本体に面取加工を施す場合、面取機には２つの研削用砥石があり、図２（ａ）に示した面取加工用砥石４でウェハ外周部全体の端面の面取加工をし、次いで、ノッチ部分研削用の砥石（図示せず）にてノッチ部の面取加工がなされる。それぞれの部分の面幅、面取形状（テーパー部角度、Ｒ（アール）形状）は、端面研削機がＮＣ機であるため、数値データを入力することで調節が可能である。

図２（ａ）に示したように、ウェハ５の端面を研削する面取加工用砥石４は、溝１１の付いた形状を有しており、溝１１の部分はＲ部１２とテーパ部１３で構成されている。これらの部分に特定の粒度のダイヤモンド砥粒が付いている。

この溝１１の部分にウェハ５の外周部を当てることにより、ウェハ５が面取される。具体的には、ウェハ５の上側の面は溝１１の上側のテーパ部１３に、ウェハ５の下側の面は溝１１の下側のテーパ部１３に当てることにより、図２（ｂ）に示した面取ウェハ７が得られる。

ノッチ部分研削用の砥石は、その径が面取加工用砥石４に比べてかなり小さいことを除き、面取方法、手順、ウェハと砥石との位置関係は面取加工用砥石４の場合と同様である。

ノッチ付ウェハを加工する場合、Ｓｉウェハを始めとして、上記の順序で加工がなされる。ここで、ノッチ付ウェハは、ウェハ表（オモテ）面と裏（ウラ）面との形状が全く同じであるため、表裏の区別が必要であるウェハでは、各工程において表裏を間違えないようにする注意が必要である。

面取までの工程では、ウェハの一方の面に薬品で印を付ける等、ウェハ表裏の識別を可能にする方法があるが、面取加工後に、この薬品で印を付けた部分を研磨してしまえば、ウェハ表裏の区別が付かなくなり、研磨以降の工程でウェハの表裏を取り違える可能性がある。

こうしたウェハ表裏の取り違えを防止する方法として、ウェハ表裏において面取部分の形状が異なるウェハが提案されている（特許文献１，２）。

特開２００１−４４０８４号公報 特開２００２−１５９６６号公報

しかしながら、ウェハ面取部分の径方向長さ（幅）は数百μｍと非常に短いので、一瞥しただけでは、ウェハ表裏の面取部分の形状の違いを見分けることは困難である。

そこで本発明の目的は、外周部にノッチを有するウェハで、表裏識別が可能な化合物半導体ウェハを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周部に方位を識別するためのノッチを有すると共に、ウェハ両面の外周部に面取部を有した化合物半導体ウェハにおいて、ウェハ両面の上記面取部に、研削方向が互いに異なる研削痕を形成したことを特徴とする化合物半導体ウェハである。

請求項２の発明は、ウェハ材料がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、又はＧａＰである請求項１記載の化合物半導体ウェハである。

請求項３の発明は、一方の面の面取部にウェハ周方向に延びる上記研削痕を形成し、他方の面の面取部にウェハ径方向に放射状に延びる上記研削痕を形成した請求項１又は２記載の化合物半導体ウェハである。

本発明によれば、ウェハ製造工程においてノッチ付ウェハの表裏の識別が可能で、ウェハの表裏の取り違えによる歩留まりの低下を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。

本実施の形態に係る化合物半導体ウェハは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示したノッチ付ウェハ１と基本的な構成は同じであり、その外周部に方位を識別するためのノッチ３を有し、また、図４に示すように、ウェハオモテ面１５及びウェハウラ面１６の各外周部に面取部１４を有する。ウェハウラ面１６の面取部１４には、図２（ａ）に示した面取加工用砥石４による研削痕１８が形成されている。一方、ウェハオモテ面１５の面取部１４には、後述する仕上げ用砥石８による研削痕１７が形成されている。

ウェハウラ面１６に形成される研削痕１８とウェハオモテ面１５に形成される研削痕１７は研削方向が互いに異なり、研削痕１８は研削の痕跡がウェハ周方向に延びており、研削痕１７は研削の痕跡がウェハ径方向に放射状に延びている。

化合物半導体ウェハのウェハ材料は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、又はＧａＰが挙げられ、特に限定するものではない。

本実施の形態に係る化合物半導体ウェハの製造方法を説明する。

化合物半導体からなるインゴットを作製し、そのインゴットの端面（周面）における特定の方向（位置）に、Ｖ型の溝を付ける。このインゴットをスライサ、ワイヤーソー等で所定の厚さのウェハにスライスし、仮ノッチの付いたウェハ（ウェハ本体）を作製する。

次に、ウェハ本体の両面１５，１６の各外周部、すなわちノッチ部分及びノッチ部分以外の端面に、面取加工を施す。これによって、ウェハ両面１５，１６の各外周部に面取部１４が形成された面取ウェハ７を作製する。また、この面取加工によって、各面取部１４に研削の痕跡がウェハ周方向に延びる研削痕１８を形成する。

その後、図３に示すように、ウェハ外周部に対して垂直に、より好ましくは、ウェハ面に対して垂直に、かつ、ウェハの径方向延長上に配置された仕上げ用砥石８により、ウェハオモテ面１５の面取部１４のみに仕上げ加工を施す。これによって、図４に示すように、ウェハオモテ面１５の面取部１４に、研削の痕跡がウェハ径方向に放射状に延びる研削痕１７を有する仕上げウェハ９を作製する。ウェハウラ面１６には仕上げ加工を施さないので、ウェハウラ面１６の面取部１４には研削痕１８が残っている。仕上げ研削を行う面取ウェハ７の面は、ウェハオモテ面１５ではなく、ウェハウラ面１６であってもよい。

仕上げ加工後の仕上げウェハ９に研磨加工を施して研磨面を鏡面に仕上げ、最終製品である化合物半導体ウェハ（ノッチ付ウェハ）を作製する。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る化合物半導体ウェハは、ウェハ両面１５，１６の各ウェハ外周部に面取加工を施した後、ウェハオモテ面１５の面取部１４のみに仕上げ加工を施すことによって、ウェハオモテ面１５の面取部１４に、ウェハウラ面１６の面取部１４に形成された研削痕１８とは異なる研削痕１７を備える。

このように、本実施の形態の化合物半導体ウェハは、ウェハ両面１５，１６の各面取部１４における研削痕１７，１８が互いに異なるため、各面取部１４に光が当たった時に光の反射のされ方（光の反射方向）が異なってくる。その結果、一瞥で、仕上げウェハ９の表裏の識別が可能となり、仕上げウェハ９の表裏の取り違えによる歩留まりの低下を防ぐことができる。

本実施の形態においては、化合物半導体ウェハに研削痕１７，１８を形成した場合を例に挙げて説明を行ったが、ノッチを有するＳｉウェハに対して研削痕１７，１８を形成しても、同様の効果が得られる。

また、研削痕１７の研削の痕跡方向は、ウェハ径方向に対して傾いていてもよい。しかし、傾角があまり大きすぎると、例えば、４５°を超えると、研削痕１７の痕跡方向が研削痕１８の痕跡方向に近づき、光の反射方向が変わらなくなるため、好ましくない。

（実施例１）
（１００）方向に仮のノッチが付いた、厚さ７５０μｍ、直径１５２ｍｍの（１００）ＧａＡｓウェハ１，０００枚を準備した。これらのウェハの外周部の端面を、図２（ａ）に示したウェハ端面研削機（面取機）で面取加工し、図２（ｂ）に示した面取ウェハ７を作製した。その後、図３に示すように、ウェハ７を吸着台１０に真空吸着させ、仕上げ用砥石８を、ウェハ７の外周部に対して垂直に配置すると共に高速で回転させ、仕上げ用砥石８をウェハオモテ面１５の面取部１４のみに当て、仕上げ加工した。このようにして、ノッチの付いた直径１５０ｍｍの（１００）仕上げウェハ９を得た。

仕上げウェハ９のウェハオモテ面１５及びウェハウラ面１６の各面取部１４を、顕微鏡（倍率１００倍）で観察した際のスケッチを基にした説明図を図４に示すように、本実施例の仕上げウェハ９は、ウェハ両面１５，１６の各面取部１４における研削痕１７，１８が互いに異なっている。これら１，０００枚の仕上げウェハ９は、面取後に研磨工程に送られ、研磨加工がなされるが、ウェハ両面１５，１６の各面取部１４における研削痕１７，１８が互いに異なっていることから、各面取部１４における光の反射方向は異なり、面の表裏を容易に識別することができた。よって、これ以降の工程でウェハの表、裏の取り違えは皆無であった。
（比較例１）
（１００）方向に仮のノッチが付いた、厚さ７５０μｍ、直径１５２ｍｍの（１００）ＧａＡｓウェハ１，０００枚を準備した。これらのウェハの外周部の端面を、図２（ａ）に示したウェハ端面研削機で面取加工し、図２（ｂ）に示した面取ウェハ７（ノッチの付いた直径１５０ｍｍの（１００）ウェハ）を作製した。

面取ウェハ７のウェハ両面１５，１６の各面取部１４を、顕微鏡（倍率１００倍）で観察した際のスケッチを基にした説明図を図５に示すように、本比較例の面取ウェハ７は、ウェハ両面１５，１６の各面取部１４における研削痕１８，１８が共に同じである。これら１，０００枚の面取ウェハ７は、面取後に研磨工程に送られ、研磨加工がなされるが、ウェハ両面１５，１６の各面取部１４における研削痕１８，１８が共に同じであることから、各面取部１４における光の反射方向は同じであり、面の表裏の識別が困難であった。よって、これ以降の工程でウェハの表、裏の取り違えが１０枚発生した。

実施例１及び比較例１の結果から、ノッチ付ウェハを加工する際、ウェハ両面の各外周部における面取部の研削方向を変えることは、ウェハの表、裏の識別を容易にするために有効であり、ウェハ製造時においてウェハ表裏の管理を確実に行えることがわかった。

ノッチ付ウェハの外観図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線断面図である。 図２（ａ）は面取加工用砥石でウェハの面取加工を行う様子を示す図であり、図２（ｂ）は面取加工された面取ウェハの断面図である。 本発明の好適一実施の形態に係る化合物半導体ウェハの、仕上げ加工の様子を示す図である。 実施例１の仕上げウェハの、ウェハ外周部のスケッチを基にした説明図である。 比較例１の面取ウェハの、ウェハ外周部のスケッチを基にした説明図である。

符号の説明

３ ノッチ
１４ 面取部
１５ ウェハオモテ面
１６ ウェハウラ面
１７，１８ 研削痕

Claims (3)

1. 外周部に方位を識別するためのノッチを有すると共に、ウェハ両面の外周部に面取部を有した化合物半導体ウェハにおいて、ウェハ両面の上記面取部に、研削方向が互いに異なる研削痕を形成したことを特徴とする化合物半導体ウェハ。
2. ウェハ材料がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、又はＧａＰである請求項１記載の化合物半導体ウェハ。
3. 一方の面の面取部にウェハ周方向に延びる上記研削痕を形成し、他方の面の面取部にウェハ径方向に放射状に延びる上記研削痕を形成した請求項１又は２記載の化合物半導体ウェハ。

Images