JP4370824B2 - 化合物半導体ウェハの加工方法 - Google Patents

化合物半導体ウェハの加工方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化合物半導体ウェハの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。これら化合物半導体ウェハには直接イオンをイオンインプラ装置で打ち込んだり、ウェハ表面にエピタキシャル層を形成して半導体素子を製作する。
【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フラットまたはインデクスフラット部分を面取り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】
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有する円形ウェハは、劈開面を除くウェハ外周部が円形に研削加工され、劈開面と円形に加工されたウェハ外周部が直接接続する形状となっている。また、劈開面を除くウェハ外周部は、ウェハ表裏面側が面取り加工されているのが一般的である。
【0005】
ところで、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。
【0006】
このような問題の対策としては、ウェハの劈開面を含むウェハの全周を面取り加工する方法(例えば、特許文献1参照)や、オリエンテーションフラットをなす劈開面の表裏面側の角部を面取り加工する方法(例えば、特許文献2参照)が知られている。
【0007】
【特許文献1】
特開平2003−86476号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平2002−052448号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記以外の原因によってもウェハにチッピング(欠け)が生じ得る。
【0010】
例えば、図4に示したように、劈開面9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有する円形ウェハ(面取前ウェハ1)は、面取り加工によって、劈開面9を除くウェハ外周部が円形に研削加工され、劈開面9と円形に加工されたウェハ外周部8が直接接続する形状となっている。
【0011】
このように劈開面9と円形に加工されたウェハ外周部8が直接接続する形状となっているウェハ(面取後ウェハ7)の場合、劈開面9とウェハ外周部8とが接続する部分は、図5に示すように角が立った状態であり、面取り工程後のラッピング加工及び研磨加工で、この角の部分が、加工中に欠けたり、この角の部分を起点としてウェハが破損する場合もある。
【0012】
また、劈開面9を除くウェハ外周部8は、ウェハ表裏面側が面取り加工されている場合、劈開面9のウェハ外周部側は、ウェハ外周部8の面取り断面形状であるテーパー状またはR形状(図6参照)となり、面取り工程後のラッピング加工、及び研磨加工で欠けやウェハの破損がさらに多く発生しやすくなり、加工歩留が低くウェハの製造コストが高くなるという課題がある。
【0013】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、オリエンテーションフラットが劈開面で形成されるウェハ、あるいはインデクスフラットが劈開面で形成されるウェハにおいて、面取り工程以降のウェハの加工工程でのチッピングの発生を防止し、素子製作工程での歩留を向上させることのできる、化合物半導体ウェハの加工方法を提供することにある。
【0014】
【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。
【0018】
請求項に係る化合物半導体ウェハは、化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハをスクライブして結晶を劈開し、その劈開面をウェハの方位又は表裏を識別するためのオリエンテーションフラット又はインデクスフラットを付け、回転するウェハを高速回転する砥石の溝内に挿入しウェハの外周面を溝の溝底部に当接させることによって、劈開面を除くウェハ外周部を面取り加工すると共に、劈開面とウェハ外周部とが接続する部分を、ウェハを回転させずに回転する前記砥石の溝内に挿入し溝内に当接させ、ウェハを前記砥石の軸と直交する方向に移動させることにより、ウェハ外周とは別の円弧から成る形状に研削加工することを特徴とする。
【0019】
<発明の要点>
本発明の化合物半導体ウェハは、オリエンテーションフラットが劈開面で形成される円形ウェハ、あるいはインデクスフラットが劈開面で形成される円形ウェハにおいて、劈開面とウェハ外周部との接続部分がウェハ外周とは別の円弧で形成されている形状、あるいは、劈開面とは別の直線で形成されている形状としたものであり、これにより従来生じていた劈開面とウェハ外周部とが接続する部分の角を低くし、従来この部分から生じていたチッピング(欠け)の発生を防止して、面取り工程以降のウェハの加工工程、及び素子製作工程での歩留を向上させたものである。
【0020】
本発明は、化合物半導体ウェハの材料がGaAs、InP、InSb、InAs、又はGaPのいずれであっても適用することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付した図面に従い説明する。
【0022】
図1は劈開面によるオリエンテーションフラットを有する面取り前のウェハの形状を示した図、図2は面取り後のウェハの形状を示す図、そして図3は面取り後のウェハの劈開面とウェハ外周部との接続部分の形状を示す拡大図である。
【0023】
本発明の実施形態に係る化合物半導体ウェハの加工方法は、まず化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハ(面取前ウェハ1)を、図1に点線で示すウェハ劈開位置にてスクライブして結晶を劈開し、その劈開面をウェハの方位(又は表裏)を識別するためのオリエンテーションフラット(又はインデクスフラット)を付ける。
【0024】
次に、面取り加工機を用いて、図2に示すように、この面取前ウェハ1の劈開面4を除くウェハ外周部5を面取り加工すると共に、劈開面4とウェハ外周部5との接続する部分を、ウェハ外周とは別の円弧又は劈開面とは別の直線から成る形状に研削加工する。ここでは、図3に示すように、ウェハ外周とは別のより小さい円弧、例えば半径5mmから成る形状の円弧6a、6bに研削加工する。
【0025】
このうち、面取前ウェハ1における劈開面4を除くウェハ外周部5の面取り加工は、次のようにして行う。すなわち、ゆっくり回転するウェハ1を高速回転する砥石の溝内に挿入する。これによって、ウェハ1の外周面を溝の溝底部に当接させ、ウェハ1の外周面を面取りし、R状の外周面を形成する。次に、砥石を軸方向下側に移動させ、ウェハのオモテ面の周縁部を面取りする。次に、砥石を軸方向上側に移動させ、ウェハのウラ面の周縁部を面取りする。
【0026】
また、劈開面4とウェハ外周部5とが接続する部分を、ウェハ外周とは別の円弧に研削する面取り加工は、次のようにして行う。すなわち、劈開面4とウェハ外周部5とが接続する部分を、高速回転する砥石の溝内に挿入する。この時、ウェハは回転させない。次に、ウェハの劈開面4とウェハ外周部5とが接続する部分を溝内に当接させ、ウェハを砥石の軸と直交する方向にゆっくりと移動させ、所定の円弧となるように仕上げる。これによりウェハ外周とは別のより小さい半径5mmの円弧6a、6bに研削加工する。
【0027】
このようにすると、劈開面4とウェハ外周部5の接続する部分は、図3に示すように角が立たなくなり、面取り工程後のラッピング加工、及び研磨加工で欠けやウェハの破損が発生しなくなる。従って、面取り工程以降のウェハの加工工程、及び素子製作工程での歩留を向上させ、ウェハの製造コストを低くすることができる。
【0028】
[実施例]
実施例の化合物半導体ウェハを次のようにして作成した。すなわち、まず面方位(100)のGaAsウェハであって、厚さ600μm、直径78mmにスライスしたGaAsウェハを1,000枚準備し、これら面取前ウェハ1を図1に点線で示すウェハ劈開位置2でスクライブして、オリエンテーションフラットとなる部分を劈開した。
【0029】
これらの面取前ウェハ1を面取り機にかけ、図2、図3に示す形状の面取後ウェハ3となるように、研削加工を行った。このときの劈開面4とウェハ外周部5とは、半径5mmの円弧6a(6b)で接続するように加工した。また、ウェハ外周部5とウェハ3の表裏面との稜線には面取り加工を施した。
【0030】
これら面取り後の1,000枚の面取後ウェハ3を、ラッピング工程及び研磨工程に送り、厚さ480μmの両面を鏡面加工したウェハを製作した。面取り工程以降の工程で、劈開面とウェハ外周部との接続する部分の欠けやそこを起点とするウェハの破損は見られなかった。
【0031】
[比較例]
比較例の化合物半導体ウェハを次のようにして作成した。すなわち、面方位(100)のGaAsウェハであって、厚さ600μm、直径78mmのスライスしたGaAsウェハを1,000枚準備し、まず図1で説明したように、これら面取前ウェハ1を点線で示すウェハ劈開位置2でオリエンテーションフラットとなる部分を劈開した。
【0032】
これらのウェハ面取り前ウェハ1を面取り機にかけ、図4に示す形状の面取後ウェハ7となるように面取り加工を行った。ウェハ外周部8とウェハ7の表裏面との稜線には、実施例と同じ形状で面取り加工を施した。しかし、図5に示すように、劈開面9とウェハ外周部8との接続する部分には面取り加工は施さず、劈開面9とウェハ外周部8が直接接続する形状のままとした。このときウェハ7の劈開面9とウェハ外周部8が直接接続する部分10は図6に示す形状となる。
【0033】
これら面取り後の1,000枚のウェハを、ラッピング工程及び研磨工程に送り、厚さ480マイクロの両面を鏡面加工したウェハを製作した。面取り工程以降の工程での劈開面とウェハ外周部との接続部分10に欠けやそこを起点とするウェハの破損が発生したウェハは15枚であった。
【0034】
上記実施例と比較例との結果から、オリエンテーションフラットが劈開面で形成されるウェハで、劈開面とウェハ外周部との接続部分がウェハ外周とは別の円弧で形成されている形状とすることで、面取り工程以降の加工歩留を向上させることが可能であり、製造費の低減に有効であることが判る。
【0035】
上記実施例では、劈開面とウェハ外周部との接続部分が、ウェハ外周とは別の円弧で形成されている形状である場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、劈開面とウェハ外周部とが接続する部分の形状は、劈開面とは別の直線から成る形状に研削加工することができ、これによっても同様に、従来生じていた劈開面とウェハ外周部とが接続する部分の角を低くして、面取り工程後のラッピング加工及び研磨加工での欠けや破損の発生をなくすことができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オリエンテーションフラット又はインデクスフラットが劈開面で形成される円形ウェハにおいて、劈開面とウェハ外周部とが接続する部分を、ウェハ外周とは別の円弧又は劈開面とは別の直線で形成し、これにより従来生じていた劈開面とウェハ外周部とが接続する部分の角を低くしているので、従来、面取り工程後のラッピング加工や研磨加工で生じていたチッピング(欠け)や破損の発生を防止し、面取り工程以降のウェハの加工工程、及び素子製作工程での歩留を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加工方法における面取り前のウェハを示した平面図である。
【図2】本発明の加工方法で面取り加工した後のウェハの外形形状を示す平面図である。
【図3】図2の面取り加工後のウェハにおける劈開面とウェハ外周部とが接続する部分を示す拡大図ある。
【図4】比較例1の方法での、面取り加工したウェハの外形形状を示す平面図である。
【図5】図4の面取り加工後のウェハにおける劈開面とウェハ外周部とが接続する部分を示す拡大図ある。
【図6】比較例1の方法におけるウェハの劈開面とウェハ外周部が直接接続する部分の形状を示す図である。
【符号の説明】
1 面取前ウェハ
2 ウェハ劈開位置
3 面取後ウェハ
4 劈開面(オリエンテーションフラット部)
5 ウェハ外周部
6a、6b 劈開面とウェハ外周部を接続する円弧
10 劈開面とウェハ外周部の接続部分

Claims (1)

  1. 化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハをスクライブして結晶を劈開し、その劈開面をウェハの方位又は表裏を識別するためのオリエンテーションフラット又はインデクスフラットを付け、
    回転するウェハを高速回転する砥石の溝内に挿入しウェハの外周面を溝の溝底部に当接させることによって、劈開面を除くウェハ外周部を面取り加工すると共に、劈開面とウェハ外周部とが接続する部分を、ウェハを回転させずに回転する前記砥石の溝内に挿入し溝内に当接させ、ウェハを前記砥石の軸と直交する方向に移動させることにより、ウェハ外周とは別の円弧から成る形状に研削加工することを特徴とする化合物半導体ウェハの加工方法。
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