JP2015170648A - 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法及び半導体エピタキシャルウェーハ - Google Patents
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Abstract
Description
半導体装置として使用するウェーハ中央部でシリコン系基板の反りとエピタキシャル成長層の応力が最適になるように、エピタキシャル成長層の各層の厚みなどの条件が選択されている。このため、上記クラウンが発生すると、エピタキシャル成長層に生じる応力と基板の反りのバランスが崩れてエピタキシャル成長層に影響を与え、外周部近傍のエピタキシャル成長層に亀甲模様のクラックなどが生じる。
また、クラック対策としては、Si基板エッジ近傍を粗面化してからエピタキシャル成長を行うこと(特許文献2)や、<111>方向を回転軸として、<110>方向を左回りに30°、90°、150°のいずれかの角度だけ回転させた方向にオリフラを有する(111)面を主面とするシリコン基板をヘテロエピタキシャル成長用基板として使用すること(特許文献3)や、シリコン系基板の周辺部をリングで覆った状態でエピタキシャル成長を行うこと(特許文献4)等が提案されている。
このような反応痕への対策としては、SOI基板上にバッファ膜(AlN膜)を介して厚膜のGaN膜をエピタキシャル成長させることが提案されている(特許文献5)。
このように、エピタキシャルウェーハのシリコン系基板の外径を変えず、クラック、エピタキシャル層剥れ、及び、反応痕の部分を研削することで、後工程においてエピタキシャルウェーハの直径の変化を考慮する必要がなく、研削前のシリコン系基板の直径に対応した同一の装置、治具を使用することができる。
このようにエピタキシャルウェーハの研削面を混酸エッチングにより鏡面又は準鏡面にすることで、研削部分からの発塵を抑制することができる。
このようにエピタキシャル層の庇部を面取りにより除去することで後工程での庇部分の欠けを防止することができる。
エピタキシャル成長させる半導体層として、窒化物半導体を好適に用いることができる。
エピタキシャル成長させる半導体層に用いる窒化物半導体として、上記のような材料を好適に用いることができる。
このような構成により、除去部分からの発塵を抑制することができる。
このような構成により、半導体エピタキシャルウェーハの外周部に発生するクラック、エピタキシャル層剥れ、及び、反応痕の部分をより確実に取り除かれたものとすることができる。
窒化物半導体のエピタキシャルウェーハでは、周辺部にクラック、エピタキシャル層剥れ、反応痕が必ず発生するので、エピタキシャル成長させる半導体層が窒化物半導体である場合に本発明は特に有益である。
エピタキシャル成長させる半導体層に用いる窒化物半導体として上記のような材料を用いた半導体エピタキシャルウェーハに適用した場合に、より効果的に完全なクラックフリーの半導体エピタキシャルウェーハとすることができる。
前述のように、「クラックフリー」と呼ばれるエピタキシャルウェーハにおいても、クラウンの発生に起因して外周部から数mm程度の領域にはクラックが存在しているのが現状であり、このクラックはデバイスの製造工程において伸張したり、エピタキシャル成長層の剥離を誘発して製造ラインを汚染したりすることが懸念される。このため、完全にクラックフリーなエピタキシャル基板が望まれている。
その結果、作製されたエピタキシャルウェーハの外周部を観察し、観察されたクラック、エピタキシャル層剥れ、及び、反応痕の部分を取り除くことで、容易に完全なクラックフリーの半導体エピタキシャルウェーハを得ることができ、デバイス製造工程等の後工程において、クラックが伸張したり、エピタキシャル成長層の剥離を誘発して製造ラインを汚染したりすることが抑制できることを見出し、本発明をなすに至った。
まず、図1(a)に示すようにシリコン系基板を準備し、エピタキシャル成長炉に設置する。シリコン系基板は、例えばシリコン(Si)基板やシリコンカーバイド(SiC)基板などである。
このエピタキシャル層の組成は特に限定されないが、窒化物半導体とすることができ、また、この窒化物半導体を、AlN、GaN、InN、又はそれらの混晶のいずれか1つ以上とすることができる。例えば、AlN層を形成した後、AlGaN層とGaN層を交互に積層したバッファ層を成長させ、その表面にGaN層を形成することができ、全体として3〜10μm程度の厚さで成長させる。
このとき、エピタキシャルウェーハのシリコン系基板の外径を変えず、クラック、エピタキシャル層剥れ、反応痕の部分を研削することが好ましい。
このように、エピタキシャルウェーハのシリコン系基板の外径を変えず、クラック、エピタキシャル層剥れ、反応痕の部分を研削することで、後工程においてエピタキシャルウェーハの直径の変化を考慮する必要がなく、研削前のシリコン系基板の直径に対応した同一の装置、治具を使用することができる。
ここで研削は市販の研削用ホイールを用いてウェーハ外周部を幅1〜15mmの範囲で、深さをエピタキシャル層の厚さより1〜250μm程度深く研削することができる。
この場合、エピタキシャル層を完全に除去した研削面はシリコン系基板が露出した状態となるが、クラック等の欠陥が無くなれば必ずしもエピタキシャル層を完全に除去する必要はない。
また、除去方法も研削に限定されず、エッチングや研磨を用いてもよい。
なお、細かな番手の研削ホイールを使った場合は、研削面の表面粗さが低減されているので、必ずしもエッチングする必要はない。
また、鏡面化はCMP(化学的機械的研磨)を用いてもよい。
本発明の半導体エピタキシャルウェーハは、シリコン系基板上に半導体層がエピタキシャル成長された半導体エピタキシャルウェーハであって、半導体エピタキシャルウェーハの外周部において、半導体層の少なくとも一部が除去されているものである。
このような構成により、除去部分からの発塵を抑制することができるものとなる。
このような構成により、半導体エピタキシャルウェーハの外周部に発生するクラック、エピタキシャル層剥れ、及び、反応痕の部分がより確実に取り除かれたものとなる。
窒化物半導体のエピタキシャルウェーハでは、周辺部にクラック、エピタキシャル層剥れ、反応痕が必ず発生するので、エピタキシャル成長させる半導体層が窒化物半導体である場合に本発明は特に有益である。
エピタキシャル成長させる半導体層に用いる窒化物半導体として上記のような材料を用いた半導体エピタキシャルウェーハに適用した場合に、より効果的に完全なクラックフリーの半導体エピタキシャルウェーハとすることができる。
直径150mmで厚さ1mmのシリコン基板上に、エピタキシャル成長によりAlN層を形成した後、AlGaN層とGaN層を交互に積層したバッファ層を成長させ、その表面にGaN層を形成した。
エピタキシャル層の厚さは全体で10μmであった。
また、エピタキシャル層剥がれが全周に散在し、反応痕が全周にまばらに散在した。
図3に上記のようにして作製した半導体エピタキシャルウェーハの周辺部のクラック及び反応痕の様子を示す。
比較例と同様にして、半導体エピタキシャルウェーハを作製した。
作製された半導体エピタキシャルウェーハの外周部を集光灯で観察した後、半導体エピタキシャルウェーハ外周部のクラック部分、エピタキシャル層剥れ(エピタキシャル層捲くれ)部分、及び、反応痕部分を研削用ホイールで幅10mm、深さ50μmで研削(テラス面取り)した。
研削後の半導体エピタキシャルウェーハを図2に示す。
図2(a)は研削後の半導体エピタキシャルウェーハを斜め上から見た写真であり、図2(b)は研削後の半導体エピタキシャルウェーハの周辺部の断面図であり、図2(c)及び図2(d)は研削後の半導体エピタキシャルウェーハの周辺部のエピタキシャル層部とテラス面取り部との境界付近の拡大写真である。
図2からわかるように、ウェーハ外周部のクラック部分、エピタキシャル層剥れ(エピタキシャル層捲くれ)部分、反応痕部分が全て綺麗に除去されていることがわかる。
その後、テープ面取りにより混酸エッチングで形成されたエピタキシャル層の庇部分を取り除いた。
Claims (11)
- シリコン系基板上に半導体層をエピタキシャル成長させて、エピタキシャルウェーハを作製する工程と、
前記作製されたエピタキシャルウェーハの外周部を観察する観察工程と、
前記観察工程において観察されたクラック、エピタキシャル層剥れ、及び、反応痕の部分を取り除く除去工程と
を有することを特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記除去工程において、前記エピタキシャルウェーハの前記シリコン系基板の外径を変えず、前記クラック、前記エピタキシャル層剥れ、及び、前記反応痕の部分を研削することを特徴とする請求項1に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記除去工程の後に、前記エピタキシャルウェーハの研削面を混酸エッチングにより鏡面又は準鏡面にすることを特徴とする請求項2に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記混酸エッチングにより前記シリコン系基板がエッチングされたことで形成される前記エピタキシャル層の庇部を、面取りにより除去することを特徴とする請求項3に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記半導体層が窒化物半導体からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記窒化物半導体が、AlN、GaN、InN、又はそれらの混晶のいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項5に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- シリコン系基板上に半導体層がエピタキシャル成長された半導体エピタキシャルウェーハであって、
前記半導体エピタキシャルウェーハの外周部において、前記半導体層の少なくとも一部が除去されているものであることを特徴とする半導体エピタキシャルウェーハ。 - 前記半導体層の少なくとも一部が除去されている部分が鏡面又は準鏡面になっていることを特徴とする請求項7に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
- 前記半導体層の少なくとも一部が除去されている部分は、前記シリコン系基板が露出していることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
- 前記半導体層が窒化物半導体からなることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
- 前記窒化物半導体が、AlN、GaN、InN、又はそれらの混晶のいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項10に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
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US15/121,177 US9938638B2 (en) | 2014-03-05 | 2015-02-10 | Method for producing semiconductor epitaxial wafer and semiconductor epitaxial wafer |
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DE112015000781.4T DE112015000781B4 (de) | 2014-03-05 | 2015-02-10 | Verfahren zum Herstellen eines epitaktischen Halbleiterwafers |
TW104105871A TWI604094B (zh) | 2014-03-05 | 2015-02-24 | 半導體磊晶晶圓的製造方法及半導體磊晶晶圓 |
US15/902,418 US20180245240A1 (en) | 2014-03-05 | 2018-02-22 | Method for producing semiconductor epitaxial wafer and semiconductor epitaxial wafer |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019046859A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
WO2022168572A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 信越半導体株式会社 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
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Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6157381B2 (ja) * | 2014-03-04 | 2017-07-05 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ |
KR20180069403A (ko) * | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 삼성전자주식회사 | 질화 갈륨 기판의 제조 방법 |
CN111699287A (zh) * | 2018-02-08 | 2020-09-22 | 住友化学株式会社 | 半导体晶圆 |
CN115635380B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-03-17 | 华芯半导体研究院(北京)有限公司 | 一种气相外延生长辅助装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03295235A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-26 | Toshiba Corp | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2007197302A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii族窒化物結晶の製造方法および製造装置 |
JP2009073710A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | Panasonic Corp | 窒化ガリウム基板の製造方法、および窒化ガリウム基板ならびに半導体装置 |
JP2011044505A (ja) * | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2011091143A (ja) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
WO2011161975A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | エピタキシャル成長基板及び半導体装置、エピタキシャル成長方法 |
JP2012142485A (ja) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Sumco Corp | エピタキシャルウェーハの製造方法、エピタキシャルウェーハ |
JP2013171898A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Sanken Electric Co Ltd | エピタキシャル基板及び半導体装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59227117A (ja) | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPH11245151A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Speedfam Co Ltd | ワークの外周研磨装置 |
US7968859B2 (en) | 2003-07-28 | 2011-06-28 | Lsi Corporation | Wafer edge defect inspection using captured image analysis |
JP2007246289A (ja) | 2004-03-11 | 2007-09-27 | Nec Corp | 窒化ガリウム系半導体基板の作製方法 |
JP5029234B2 (ja) * | 2006-09-06 | 2012-09-19 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP5428504B2 (ja) * | 2009-04-30 | 2014-02-26 | 株式会社Jvcケンウッド | 光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法 |
JP2011161975A (ja) | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | 車両のパワートレーン |
JP5417211B2 (ja) | 2010-02-10 | 2014-02-12 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | エピタキシャル成長基板及び半導体装置、エピタキシャル成長方法 |
JP2012156246A (ja) | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Hitachi Cable Ltd | 半導体ウェハ及び半導体デバイスウェハ |
US20150084057A1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Raytheon Company | Method and structure for reducing the propagation of cracks in epitaxial films formed on semiconductor wafers |
-
2014
- 2014-03-05 JP JP2014042815A patent/JP6261388B2/ja active Active
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2015
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- 2015-02-10 US US15/121,177 patent/US9938638B2/en active Active
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-
2018
- 2018-02-22 US US15/902,418 patent/US20180245240A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03295235A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-26 | Toshiba Corp | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2007197302A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii族窒化物結晶の製造方法および製造装置 |
JP2009073710A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | Panasonic Corp | 窒化ガリウム基板の製造方法、および窒化ガリウム基板ならびに半導体装置 |
JP2011044505A (ja) * | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2011091143A (ja) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
WO2011161975A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | エピタキシャル成長基板及び半導体装置、エピタキシャル成長方法 |
JP2012142485A (ja) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Sumco Corp | エピタキシャルウェーハの製造方法、エピタキシャルウェーハ |
JP2013171898A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Sanken Electric Co Ltd | エピタキシャル基板及び半導体装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019046859A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
JP7125252B2 (ja) | 2017-08-30 | 2022-08-24 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
WO2022168572A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 信越半導体株式会社 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
WO2022168573A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 信越半導体株式会社 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
KR20230137921A (ko) | 2021-02-05 | 2023-10-05 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 질화물 반도체기판 및 그의 제조방법 |
KR20230142717A (ko) | 2021-02-05 | 2023-10-11 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 질화물 반도체기판 및 그의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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