JP3581145B1 - 窒化物半導体基板の加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】直径が45mm以上で、反りがなく、平坦性、平滑性にすぐれたGaAs自立基板を提供する。
【解決手段】 粗研磨では上定盤3を引き上げ、無荷重の状態で研磨することによりGaN基板2を反りをR≧50mとする。精密研磨ではペルオキソ2硫酸カリウム、水酸化カリウムと紫外線によって化学的にGaNを研磨する。遊離砥粒による機械的研磨と合わせることによりGaNの化学的機械的研磨(CMP)が可能となる。これらの方法により、表面および裏面の面粗度をそれぞれ0.1nm≦RMS≦0.5nmおよび0.1nm≦RMS≦2nmとすることができる。
【選択図】 図5
Description
GaNは六方晶系でありc軸の廻りに3回対称性を備えている。大きいGaN結晶がないのでGaAs(111)単結晶を基板にして、その上にラテラルオーバーグロース法とファセット法を併用してGaNの単結晶を成長させるようになっている。そしてGaAsの単結晶基板を除去してGaNの自立膜とする。それは表面と裏面の性質が異なり反りも大きいものである。GaAsとGaNでは格子不整合・熱膨張係数差があり、GaAsを除去するとGaNが反ってしまう。
(1)Hm≦12μm、(45mmφの場合) R≧21m
(2)Hm≦5μm、 (45mmφの場合) R≧50m
ということである。曲率半径Rに関する限定はウエハの寸法に依存する。しかしHm≦12μm及びHm≦5μmという限定は反りの数によらない限定である。
極大点、極小点が同一直線上にあれば話は簡単であるが、必ずしもそうでないこともある。ウエハ上に想定された正方形の頂点に極大、極小点がある鞍点型の場合もある。その場合、一つの直径上には二つの極小点と、三つの極大点が並ぶことになり三重の反りとなる。図10に三つの極小点K1、K2、K3と二つの極大点T1、T2をもつような複雑な反りのあるウエハを示す。これはたまたま直径上に5つの極値が並ぶ場合である。前記の4点鞍点型の場合を直径にそって切るとこのような三重反りとなる。この場合は、T1、K2、T2を反りの凸部とする反りが三つ存在するのであるから、一重反りの場合に比較して、同じ高さHであっても、許容曲率半径Rはぐっと小さくなる。直径が3分の1に減るので同じ反り高さHに対して曲率半径は9分の1となる。だからH≦12μmに対して、R≧2.3mであるし、H≦5μmに対して、R≧5.6mとなる。
図9によって一様反りのウエハの反りを曲率半径Rで表現したものと、ウエハの直径Dが決まっているときの中央部高さHによって表現したものの関係を説明する。ウエハ直径をFG=Dとする。それが曲率半径Rで彎曲している面の一部であるから、OF=OM=OG=Rである。D=FG=2RsinΘである。ウエハの中央部の撓みHはMNであるが、それは
となる。それは近似式であるが、D/Rは極めて小さいので誤差の少ない近似である。2インチウエハであればD=50mmであるから、R=26mのときに、H=12μmとなる。曲率半径R=62mのときに、H=5μmとなる。
0.5M K2S2O8(ペルオキソ2硫酸カリウム)
研磨材 コロイダルシリカ 粒径50nm〜450nm
(精密研磨に最適の粒径200nmφ)
紫外線光源 波長254nmの水銀(Hg)ランプ
10mW/cm2
研磨材:シリコンカーバイド(GC)、
平均粒径 第一段階15μm(#800)、
第二段階6μm(#2500)、
第三段階2μm(#6000)、
油性スラリー
上定盤: 鋳鉄 380mmφ
下定盤: 鋳鉄 380mmφ
研磨条件: 定盤回転数 20〜60rpm
太陽ギヤ回転数 10〜30rpm
研磨材供給量: 500cc/分 (循環)
荷重: 30〜60g/cm2
研磨速度: 第一段階0.3μm/分、
第二段階0.05μm/分、
第三段階0.02μm/分
研磨代: Total 60〜80μm
研磨材: コロイダルシリカ平均粒径 0.2μm
KOH+K2S2O8+254nm水銀(Hg)ランプの光
パッド: 不織布
研磨条件: 定盤回転数 20〜60rpm
太陽ギヤ回転数 10〜30rpm
研磨材供給量: 1000cc/分
3 上定盤
4 下定盤
7 研磨布
8 研磨布
9 研磨液
20 太陽歯車
22 テンプレート
23 インターナルギヤ
25 ウエハ通し穴
26 上回転軸
27 下回転軸
Claims (6)
- 直径が45mm以上で、一つの極大点または極小点をもつ一様反りがあり中央部での高さHが12μm以下もしくは反りの曲率半径が21m以上であって、CMP研磨によって表面粗さが0.1nm≦RMS≦5nmで、裏面粗さが0.1nm≦RMS≦5000nmにしてあり、0.1mm毎に測定点を取って測定した面内厚さばらつき(TTV)が10μm以下であることを特徴とする窒化物半導体基板。
- 直径が45mm以上で、一つの極大点または極小点をもつ一様反りがあり中央部での高さHが5μm以下もしくは反りの曲率半径が50m以上であって、CMP研磨によって表面粗さが0.1nm≦RMS≦0.5nmで、裏面粗さが0.1nm≦RMS≦2nmにしてあり、0.1mm毎に測定点を取って測定した面内厚さばらつき(TTV)が10μm以下であることを特徴とする窒化物半導体基板。
- 2以上の極大点および極小点をもつ鞍点型の反りをもち極小点を平面に接触させたときの極大点の高さHの最大値Hmが12μm以下(Hm≦12000nm)で、CMP研磨によって表面粗さが0.1nm≦RMS≦5nmで、裏面粗さが0.1nm≦RMS≦5000nmにしてあり、0.1mm毎に測定点を取って測定した面内厚さばらつき(TTV)が10μm以下であることを特徴とする窒化物半導体基板。
- 2以上の極大点および極小点をもつ鞍点型の反りをもち極小点を平面に接触させたときの極大点の高さHの最大値Hmが5μm以下(Hm≦5000nm)で、CMP研磨によって表面粗さが0.1nm≦RMS≦0.5nmで、裏面粗さが0.1nm≦RMS≦2nmにしてあり、0.1mm毎に測定点を取って測定した面内厚さばらつき(TTV)が10μm以下であることを特徴とする窒化物半導体基板。
- 面粗度を向上させるために、光励起反応を利用したCMP研磨を行うことを特徴とする窒化物半導体基板の加工方法。
- 穴のあるテンプレートに窒化物半導体基板を入れて、上定盤を持ち上げた状態で、上定盤、下定盤で挟み、研磨液を供給しながら上下定盤を回転させて荷重を基板にかけないようにして粗研磨して反りを取るようにすることを特徴とする窒化物半導体基板の加工方法。
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