JP2009182243A - 半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法およびその方法で得られるウェハ - Google Patents

Abstract

【課題】キズ、カケを発生させず、バッチ処理が可能な半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法およびその方法で得られるウェハを提供する。
【解決手段】インゴットをスライスして得られたウェハの外周を砥石で面取加工した後、そのウェハを、複数枚同時にウェハにウエットエッチングを施して面取部の鏡面加工を行うものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法およびその方法で得られるウェハに関するものである。

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製される。

鏡面ウェハは、次の手順で作成される。

まず、引上げ法またはボート法によりＧａＡｓ単結晶インゴットを成長する。その単結晶インゴットをワイヤーソースライス法または内周刃スライス法にてウェハ状に切り出す。

このスライスウェハを＃８００〜＃３０００のアルミナ砥粒でラップ加工し、スライスの過程で発生したソーマークを除去した後、鏡面加工を行う。

鏡面加工は、面取部端面の鏡面研磨と表面部の鏡面研磨とに分かれる。いずれも次亜塩素酸水溶液を用い、研磨布には表面に多孔質層を有するものを用いて研磨することで鏡面状態に仕上げることができる。

特開平１１−２０４４９３号公報

しかしながら、従来技術で述べた方法で面取部の鏡面加工を行うと、加工工程が煩雑となる上、加工中におけるキズ、カケ等が発生し、歩留を低下させる問題がある。また、面取部の研磨は、表面の研磨と異なり、複数枚のバッチ処理が出来ないことから、１枚ずつの加工となる。１枚あたり３〜５分を要するため、製造スループットを大幅に低下させる主な原因となる。

また、特許文献１では、半導体ウェハにスピンエッチングすることで、ウェハ表面と面取部の鏡面加工を行うことが提案されているが、これも１枚ずつの加工となる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、キズ、カケを発生させず、バッチ処理が可能な半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法およびその方法で得られるウェハを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、インゴットをスライスして得られたウェハの外周を砥石で面取加工した後、そのウェハを、複数枚同時にウエットエッチングを施して面取部の鏡面加工を行うことを特徴とする半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法である。

請求項２の発明は、面取加工は、＃８００以上の砥石を用いて加工する請求項１記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法である。

請求項３の発明は、面取加工した後のウェハをエッチング用ウェハキャリアに複数枚収納し、そのエッチング用ウェハキャリアにウェハを収納した状態で、面取部をエッチング加工する請求項１又は２記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法である。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法で、面取部が鏡面加工されたことを特徴とする半導体結晶ウェハものである。

本発明によれば、砥石で面取加工したウェハの面取部をエッチングにより複数枚同時に鏡面加工することで、高品質でウェハを高いスループットで得ることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。

本発明は、インゴットをスライスして得られたウェハの外周を＃８００以上、＃３０００以下の砥石で面取加工し、そのウェハの複数枚（例えば２０枚）をエッチング用ウェハキャリアに収納し、その状態でエッチング液に浸すことで、ウェハの表面と面取部にウエットエッチングを施して鏡面加工を行うようにしたものである。ここで、＃は、ＪＩＳ Ｒ６０１０「研磨布紙用研磨材の粒度」で定められた規格である。

従来技術で述べたように、面取部の鏡面研磨方式が、面取部のキズ、カケの発生要因になっている。これは研磨布にウェハを接触させて加工するという研磨の特性上、必ず生じてしまう問題である。また、面取部という最も加工しにくい箇所を研磨することから、ウェハを複数枚同時に処理できるような装置設計は困難とされている。

この問題を解決するために本発明は、面取部の鏡面加工方式を、問題の多い研磨方式ではなく、上述のようにエッチング方式にするものである。

従来よりエッチングの役割として、前加工の加工ダメージ（インゴットからスライスしたときの加工キズ）を除去することが主であるが、本発明においては、エッチング液として、硫酸と過酸化水素水と超純水の混合液を用いることで、加工ダメージの除去と同時に鏡面化も実現できる。

このように本発明では、エッチング方式で面取部の鏡面加工を行うのでメカニカル作用がないため、ウェハにキズ、カケを発生させることはない。更に、ウェハを複数枚同時にバッチ処理できることから、従来の面取加工と比較しても格段にスループットを上げることができる。

また、エッチング液の組成のみの改良であるため、特別な装置を新たに製作する必要が無く、新たな研磨プロセスを構築する必要も無いため経済的に有利である。

エッチング液としては、硫酸、過酸化水素水、超純水の混合液であり、その組成は、硫酸：過酸化水素水：超純水＝３〜５：１：１が好ましい。

実施例１
ＧａＡｓインゴットをワイヤーソースライスしたウェハを、まず＃８００砥石で面取加工した後、エッチング用ウェハキャリアに面取加工後のウェハを２０枚収納し、それを、硫酸：過酸化水素水：超純水＝５：１：１の混合液でエッチングを実施した。

エッチング量は、ウェハの中心厚さで片面１５μｍとした。エッチングの結果、面取部が鏡面状態となった。加工後の面取部を×５０顕微鏡にて目視観察したところ、キズ、カケは１枚も発生していなかった。

図１は鏡面加工前の面取部と鏡面エッチング後の面取部を、×５０顕微鏡で観察したもので、エッチングにより面取部が鏡面状態となっていることが判る。

また、面取部をＺｙｇｏ社製の非接触３次元表面形状粗さ測定機（ＮｅｗＶｉｅｗ６２００）で面取部の表面粗さを測定したところ、図２に示すように、Ｒａ＝１．１１３ｎｍと高い鏡面状態であることが確認できた。

２０枚のウェハを処理するのにかかった時間は１０ｍｉｎであり、１枚あたりにかかる加工時間は０．５ｍｉｎとなった。

実施例２
硫酸：過酸化水素水：超純水＝３：１：１の混合液を用いて、実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１と同程度の結果が得られた。

実施例３
ＧａＡｓインゴットをワイヤーソースライスしたウェハを、＃２０００砥石で面取加工した後、実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１と同程度の結果が得られた。

比較例１
ＧａＡｓインゴットをワイヤーソースライスしたウェハを、＃４００砥石で面取加工した後、実施例１と同様の実験を行ったところ、面取部にスクラッチが認められ、良好な鏡面状態を得ることができなかった。

以上より、ウェハの面取加工は、＃８００砥石以上で面取するのがよい。

本発明において、ウェハの面取部のエッチング前後の顕微鏡で観察した図である。 本発明において、鏡面加工後の面取部を非接触３次元表面形状粗さ測定機で表面粗さを測定した結果を示す図である。

Claims (4)

1. インゴットをスライスして得られたウェハの外周を砥石で面取加工した後、そのウェハを、複数枚同時にウエットエッチングを施して面取部の鏡面加工を行うことを特徴とする半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法。
2. 面取加工は、＃８００以上の砥石を用いて加工する請求項１記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法。
3. 面取加工した後のウェハをエッチング用ウェハキャリアに複数枚収納し、そのエッチング用ウェハキャリアにウェハを収納した状態で、面取部をエッチング加工する請求項１又は２記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法。
4. 請求項１〜３のいずれか記載の半導体結晶ウェハの面取部の鏡面加工方法で、面取部が鏡面加工されたことを特徴とする半導体結晶ウェハ。

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