JP5589398B2 - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハの製造方法に関する。特に、本発明は、反りが生じている半導体発光素子ウェーハや半導体受光素子ウェーハ等を反りの影響を低減させながら所定の厚さに研削及び研磨する半導体ウェーハの製造方法に関する。

一般に、基板としてサファイア単結晶を用いる半導体発光素子は、サファイア基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層等の化合物半導体層を成膜し、その上にさらに正極や負極等を設けた後、サファイア基板の被研削面を研削及び研磨して薄板化し、その後、適当な形状に切断することにより発光素子チップとして調製される（特許文献１参照）。

特開２００８−１７７５２５号公報

ところで、サファイア基板は、化合物半導体層を成膜することにより反りが生じることが知られている。このような反りが生じたサファイア基板に研削及び研磨処理を施し薄板化すると、反りが更に大きくなる。そのため、基板にクラックが発生しやすく、また、発生したクラックによりサファイア基板が割れる場合もある。
本発明の目的は、半導体発光素子の製造方法において、サファイア基板の反りの増大を抑制し基板の割れを防止することにある。

かくして本発明によれば、下記［１］〜［６］に係る発明が提供される。
［１］半導体ウェーハの製造方法であって、基板と基板とは異なる材料で構成され且つ基板上に成膜された半導体層とを有する半導体ウェーハの反り量を測定する反り量測定工程と、反り量を測定した半導体ウェーハの基板における被研削面を研削処理する研削工程と、研削工程により研削処理された半導体ウェーハの被研削面を、第１の荷重下で第１の期間にわたってラッピング処理する第１のラッピング工程と、反り量測定工程において半導体層側が凸となり且つ基板側が凹となる反り量が得られた半導体ウェーハに関し、第１のラッピング工程によりラッピング処理された半導体ウェーハの被研削面を、第１の荷重より大きい第２の荷重下で第１の期間より短い第２の期間にわたってさらにラッピング処理する第２のラッピング工程と、を有することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
［２］反り量測定工程における半導体ウェーハの反り量が３０〜２５０μｍの範囲であるとき、第１のラッピング工程において、第１の荷重が５０ｇ／ｃｍ ^２ 〜３００ｇ／ｃｍ ^２ の範囲から選択され、第２のラッピング工程において、第２の荷重が３０ｇ／ｃｍ^２〜２３０ｇ／ｃｍ^２の範囲から選択されることを特徴とする［１］に記載の半導体ウェーハの製造方法。
［３］第１のラッピング工程において、第１の期間が５分間〜１２０分間の範囲から選択され、第２のラッピング工程において、第２の期間が１０秒間〜５分間の範囲から選択されることを特徴とする［１］又は［２］に記載の半導体ウェーハの製造方法。
［４］第１のラッピング工程と第２のラッピング工程とに跨って、板材に取り付けられた基板の被研削面が対向して配置されるラップ定盤に平均粒径１μｍ〜１５μｍの範囲から選択された粒径の遊離砥粒を供給することにより、被研削面のラッピング処理を行うことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
［５］基板は、サファイアであり、半導体層は、ＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されたもので構成されることを特徴とする［１］乃至［４］のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
［６］反り量測定工程の後、反り量を測定した半導体ウェーハの基板側が外部に露出するように半導体層側を板材に取り付ける取付工程をさらに含み、取付工程に続く研削工程、第１のラッピング工程および第２のラッピング工程が、板材に半導体ウェーハを取り付けたままの状態で行われることを特徴とする［１］乃至［５］のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。

本発明によれば、半導体発光素子の製造方法において、基板と基板とは異なる材料で構成され且つ基板上に成膜された半導体層とを有する半導体ウェーハの反り量を測定する反り量測定工程と、反り量を測定した半導体ウェーハの基板における被研削面を研削処理する研削工程と、研削工程により研削処理された半導体ウェーハの被研削面を、第１の荷重下で第１の期間にわたってラッピング処理する第１のラッピング工程と、反り量測定工程において半導体層側が凸となり且つ基板側が凹となる反り量が得られた半導体ウェーハに関し、第１のラッピング工程によりラッピング処理された半導体ウェーハの被研削面を、第１の荷重より大きい第２の荷重下で第１の期間より短い第２の期間にわたってさらにラッピング処理する第２のラッピング工程とを有することにより、ウェーハの反りの増大を抑制し、ウェーハの割れ発生率を抑制することができる。

本実施の形態が適用される半導体発光素子の製造方法の流れを説明するフローチャートである。 本実施の形態で用いる半導体発光素子の積層構造の一例を説明する図である。 本実施の形態で用いるウェーハを所定の研削機のセラミックプレートに貼着した状態を説明する図である。 ウェーハを固定したセラミックプレートをラップ定盤のラップ面の上に置いた状態を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

図１は、本実施の形態が適用される半導体発光素子の製造方法の流れを説明するフローチャートである。なお、本発明は半導体受光素子等の製造方法にも適用される。半導体発光素子の製造方法においては、先ず、基板と基板上に成膜された半導体層とを有するウェーハを調製する（ウェーハの調製工程：ステップ１００）。本実施の形態では、サファイア基板上にサファイアとは異なる材料であるＩＩＩ族窒化物半導体を含む半導体層を成膜することにより、サファイア基板に反りが生じる。次に、調製したウェーハの反り量を測定する（反り量測定工程：ステップ２００）。続いて、ウェーハの被研削面を、例えば、固定砥石を用いて所定の厚さになるまで研削する（ウェーハの研削工程：ステップ３００）。さらに、研削処理によってダメージを受けたウェーハの被研削面を、本実施の形態では、遊離砥粒を用いるラッピング処理により研磨する（第１のラッピング工程：ステップ４００）。そして、ラッピング処理の最後に、ウェーハの被研削面を、予め測定したウェーハの反り量に応じた荷重下でさらにラッピング処理を施す（第２のラッピング工程：ステップ５００）。ラッピング処理を施したウェーハは、所定の大きさに切断され、発光素子チップが得られる（チップの調製工程：ステップ６００）。次に、各ステップについて詳述する。

＜ウェーハの調製工程：ステップ１００＞
初めに、本実施の形態が適用される半導体発光素子の製造方法により製造する半導体発光素子の構成を説明する。
図２は、本実施の形態における半導体発光素子の一例である積層半導体Ｉを説明する図である。図２に示すように、積層半導体Ｉは、基板１１上に形成された中間層１２の上に、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる下地層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５、ｐ型半導体層１６が順次積層されている。ここで、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６の積層体を半導体層２０と称する。
ｎ型半導体層１４は、ｎ型コンタクト層１４ａ及びｎ型クラッド層１４ｂを有する。発光層１５は、障壁層１５ａ及び井戸層１５ｂが交互に積層された構造を有する。ｐ型半導体層１６は、ｐ型クラッド層１６ａ及びｐ型コンタクト層１６ｂが積層されている。

本発明において、基板１１を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン等が挙げられる。これらの中でも、サファイアが好ましく、本実施の形態ではサファイアを使用している。

中間層１２を構成する材料としては、一般式ＡｌＧａＩｎＮで表されるＩＩＩ族窒化物半導体であれば特に限定されない。

下地層１３に用いる材料としては、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ系化合物半導体）が用いられ、特に、ＡｌＧａＮ、又はＧａＮを好適に用いることができる。下地層１３の膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上であり、望ましくは１５μｍ以下である。

ｎ型半導体層１４は、ｎ型コンタクト層１４ａ及びｎ型クラッド層１４ｂから構成される。ｎ型コンタクト層１４ａとしては、下地層１３と同様にＧａＮ系化合物半導体が好ましく用いられる。また、下地層１３及びｎ型コンタクト層１４ａを構成する窒化ガリウム系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．２μｍμｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。

ｎ型クラッド層１４ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎ型クラッド層１４ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。

発光層１５は、窒化ガリウム系化合物半導体からなる障壁層１５ａと、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体からなる井戸層１５ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４側及びｐ型半導体層１６側に障壁層１５ａが配される順で積層して形成される。

井戸層１５ｂには、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体として、例えば、Ｇａ_１−ｓＩｎ_ｓＮ（０＜ｓ＜０．４）等の窒化ガリウムインジウムを用いることができる。
また、障壁層１５ａとしては、井戸層１５ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_ｃＧａ_１−ｃＮ（０≦ｃ≦０．３）等の窒化ガリウム系化合物半導体を好適に用いることができる。

ｐ型半導体層１６は、ｐ型クラッド層１６ａ及びｐ型コンタクト層１６ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６ａとしては、好ましくは、Ａｌ_ｄＧａ_１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
ｐ型コンタクト層１６ｂとしては、少なくともＡｌ_ｅＧａ_１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５）を含んでなる窒化ガリウム系化合物半導体層が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。

本実施の形態において、上述した積層構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子としてのウェーハは、通常、以下の手順により製造される。先ず、基板１１上に、ＩＩＩ族窒化物からなる中間層１２を成膜し、成膜した中間層１２上に、下地層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５、及びｐ型半導体層１６を順次積層する。
ここで、基板１１上にＩＩＩ族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる際、例えば、スパッタ法等を用いて、プラズマで活性化して反応した原料を基板１１上に成膜して中間層１２を形成する。
中間層１２をスパッタ法によって形成した後、その中間層１２上に、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、下地層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６を順次成膜する。

そして、基板１１上に中間層１２、下地層１３及び半導体層２０を成膜した後、半導体層２０のｐ型半導体層１６上に透光性正極（図示せず）が積層され、その上に正極ボンディングパッド（図示せず）が形成される。さらに、ｎ型半導体層１４のｎ型コンタクト層１４ａに形成された露出領域（図示せず）に負極（図示せず）が設けられたウェーハが形成される。

＜ウェーハの反り量測定工程：ステップ２００＞
次に、調製したウェーハの反り量を測定する（ウェーハの反り量測定工程：ステップ２００）。サファイア基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を成膜した場合、ウェーハ中央部がウェーハ周辺部よりも高くなる形状（上に凸）に反る。そこで、ウェーハの反り量を、水平な基準面に置いたウェーハの裏面中心部と基準面との距離と定義する。
本実施の形態において、ウェーハの反り量は、以下の方法にて測定する。先ず、半導体層が成膜された面を上にしてウェーハを基準面に置き、ウェーハ表面中心部の基準面からの高さ（Ｈ）を測定する。次にウェーハの厚さを、ウェーハ中心部１箇所と周辺部４箇所の合計５箇所において測定し、５箇所のウェーハの厚さを平均して、当該ウェーハの厚さ（ｔ）とする。そして、ウェーハ表面中心部の基準面からの高さ（Ｈ）とウェーハの厚さ（ｔ）との差（Ｈ−ｔ）を反り量とする。
本実施の形態において、サファイア製の基板１１上に、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む化合物半導体の積層構造を形成すると、基板１１の反り量は、例えば３０μｍ〜２５０μｍ程度である。これは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により化合物半導体の積層構造を形成する場合、主として、サファイア製の基板１１と化合物半導体との熱膨張係数の差により、基板１１に反りが生じることに原因があると考えられる。

＜ウェーハの研削工程：ステップ３００＞
次に、ウェーハの被研削面を研削する（ウェーハの研削工程：ステップ３００）。本実施の形態では、研削処理により、基板１１の厚さを、ウェーハ調製後の約１０００μｍ程度から約１６０μｍ程度にまで減少させる。研削処理は、例えば、ウェーハを所定の研削機に取り付け、研削機の固定砥石によりウェーハの被研削面を研削する。研削処理の時間は、特に限定されないが、本実施の形態では、通常、約５〜１２０分間程度である。
研削処理に使用する固定砥石としては、特に限定されず、例えば、メタル砥石及びビトリ砥石等が挙げられる。また、砥石の形状としては、例えば、粗研削カップホイール型研削砥石等が挙げられる。砥石粒の砥粒粒度としては、例えば、砥番（ＪＩＳ一般砥粒粒度）２７０〜１，８００の範囲から選択される。
研削処理を施すウェーハは、以下の通り所定の研削機に取り付けられる。

図３は、本実施の形態で用いるウェーハ１０を所定の研削機（図示せず）のセラミックプレート（固定板）３１に固定した状態を説明する図である。
図３に示すように、基板１１上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層２０（図２参照）を積層して形成されたウェーハ１０は、固定シート３２及び固定用ワックス（固定材）３３を介し、例えば、４個のウェーハ１０が円盤状に形成されたセラミックプレート３１のプレート面３１ａに固定されている。４個のウェーハ１０は、被研削面１０ａが露出するように（図３では、上向き）、プレート面３１ａの同心円上に固定されている。

尚、固定シート３２としては、薄葉紙又は不織布が挙げられる。ここで、薄葉紙とは、ＪＩＳ Ｐ４５００に準拠する機械すき和紙をいう。また、不織布とは、織ったり、編んだりすることなく繊維同士を結合させたシートをいう。この不織布としては、例えば、綿、麻、羊毛繊維、しゅろ繊維、ココヤシ繊維等の天然繊維；ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン等の合成繊維；ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維の無機繊維から構成されるもの等が挙げられる。また、固定用ワックス３３としては、例えば、ビニル系高分子化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂およびそれらの誘導体、パラフィンワックス等の熱可塑性を有する樹脂、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキシド又はプロピレンオキシドの付加物が挙げられる。

ウェーハ１０は、以下の手順によりセラミックプレート３１のプレート面３１ａに固定される。先ず、固定用ワックス３３を、例えば、スピンコーター等によりウェーハ１０のＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層２０（図２参照）上に均一に塗布する。次に、塗布された固定用ワックス３３上に固定シート３２を載置し、さらに固定シート３２上に固定用ワックス３３を塗布する。

続いて、所定の加熱装置（図示せず）によりベーキングすることで、固定用ワックス３３中に含まれる溶剤等の揮発分を揮散させる。次いで、所定の温度に加温されたセラミックプレート３１のプレート面３１ａに、被研削面１０ａが露出するようにウェーハ１０を貼着する。このとき、セラミックプレート３１は、通常、固定用ワックス３３の主成分の樹脂の軟化点より約２０℃〜５０℃程度高温に加熱する。その後、放冷等によりセラミックプレート３１を冷却することにより、固定用ワックス３３に含まれる樹脂が固化してウェーハ１０がプレート面３１ａに固定される。本実施の形態では、２層の固定用ワックス３３と固定シート３２との厚さは、３０μｍ〜７０μｍである。

＜第１のラッピング工程：ステップ４００＞
続いて、ウェーハ１０の被研削面はラッピング処理される（第１のラッピング工程：ステップ４００）。ここで、ラッピングは、通常、ラップ定盤と呼ばれる平面の台上にウェーハ１０を被研削面１０ａが下に向くようにして置き、ラップ定盤とウェーハ１０の被研削面１０ａとの間に、砥粒としてダイヤモンドスラリー等のラップ剤を挟み、ウェーハ１０に上から所定荷重を加え、摺動させてウェーハ１０の被研削面１０ａの研磨を行う。

図４は、ウェーハ１０を固定したセラミックプレート３１をラップ定盤３４のラップ面３４ａの上に置いた状態を説明する図である。
図４に示すように、研削処理が施されたウェーハ１０の被研削面１０ａとラップ定盤３４のラップ面３４ａとを対向させ、ウェーハ１０を固定したセラミックプレート３１をラップ定盤３４の上に置く。続いて、所定の上下動機構（図示せず）により所定の圧接手段４０を下降させセラミックプレート３１の上面に当接させ、圧接手段４０により、ウェーハ１０の被研削面１０ａを圧力Ｐでラップ面３４ａに圧接する。

本実施の形態では、圧接手段４０は、セラミックプレート３１の上面（載置面）に載置され、セラミックプレート３１を介してウェーハ１０の被研削面１０ａをラップ定盤３４のラップ面３４ａへ圧接させるものであり、例えば、錘（ウエイト）で構成されている。尚、圧接手段４０は、例えば、シリンダによる流体圧を利用する構成であってもよい。
本実施の形態では、圧力Ｐは、ラッピング処理され得る圧力範囲であればよく、ラッピング処理されるウェーハ１０の径により適宜選択され、特に限定されない。ウェーハ１０の径が、２インチ〜６インチの場合、圧力Ｐは、好ましくは、５０ｇ／ｃｍ^２〜３００ｇ／ｃｍ^２の範囲から設定される。この範囲から設定された圧力Ｐでウェーハ１０を加圧し、ウェーハ１０の被研削面１０ａをラップ面３４ａに圧接している。そして、所定の回転駆動機構（図示せず）によりセラミックプレート３１及びラップ定盤３４をＡ方向に回転させ、各ウェーハ１０の被研削面１０ａを研磨する。

本実施の形態では、各ウェーハ１０の被研削面１０ａをラッピング処理する際に、各ウェーハ１０の被研削面１０ａとラップ定盤３４のラップ面３４ａとが摺り合わされる部分に研磨材としての遊離砥粒を供給する。研磨材の種類は特に限定されず、例えば、ダイヤモンドを成分とするスラリー型（ダイヤモンド砥粒）の研磨材を使用することができる。ダイヤモンド砥粒の粒度に特に制限はないが、１μｍ〜１５μｍであることが好ましく、３μｍ〜１２μｍであることがより好ましい。
ラップ定盤３４のラップ面３４ａに遊離砥粒を供給する方法に特に制限はなく、例えば、ラップ定盤３４上に遊離砥粒を粉粒体そのまま供給する方法、遊離砥粒を水や油に分散した研磨液として供給する方法が挙げられる。研磨液の供給方法に特に制限はなく、例えば、連続的供給、間欠的供給が挙げられる。

また、ラッピングの方式としては、上述したようにスラリー型（ダイヤモンド砥粒）の研磨材をラップ定盤３４のラップ面３４ａに遊離砥粒を供給する湿式ラッピング、ラップ定盤３４のラップ面３４ａに研磨材を埋め込みラッピングを行う乾式ラッピングが挙げられる。湿式ラッピングは、熱の発生を抑制しやすい傾向がある。乾式ラッピングは、ラップ定盤３４のラップ面３４ａに埋め込まれた砥粒が、ウェーハ１０の被研削面１０ａに対し滑りながら研磨が行われるので、研磨量は少ないが、光沢のある仕上げ加工が得られやすい傾向がある。本実施の形態では、ラップ定盤３４のラップ面３４ａに遊離砥粒を供給する湿式ラッピングが好ましい。なお、本発明は乾式ラッピングにも適用することができる。

本実施の形態では、約５分間〜１２０分間程度のラッピング処理（第１のラッピング工程）、ウェーハ１０の被研削面１０ａが研磨され、ウェーハ１０の基板１１の厚さは、約１６０μｍから約１２０μｍ程度迄に減少する。

＜第２のラッピング工程：ステップ５００＞
次に、第２のラッピング工程について説明する。前述した第１のラッピング工程においてラッピング処理されたウェーハ１０の被研削面１０ａは、予め測定したウェーハ１０の反り量に応じた荷重下で、さらに、ラッピング処理が施される（第２のラッピング工程：ステップ５００）。この処理を施すことにより、ウェーハ１０の被研削面１０ａに残留するダメージの深さをコントロールし、ウェーハ１０の反りを低減させる。

本実施の形態では、研削処理及びラッピング処理を施す前に測定したウェーハ１０の反り量が３０μｍ〜２５０μｍの範囲であるとき、ウェーハ１０の被研削面１０ａは、新たに、３０ｇ／ｃｍ^２〜２３０ｇ／ｃｍ^２の範囲で設定された荷重下で、さらにラッピング処理が施される。

さらに、好ましい例示としては、平均粒径９μｍの遊離砥粒をラップ定盤３４に供給する条件下、直径４インチのウェーハ１０の反り量が３０μｍ以上６０μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、５０ｇ／ｃｍ^２以上１１０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられ、ウェーハ１０の反り量が６０μｍ以上９０μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、１１０ｇ／ｃｍ^２以上１７０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられ、さらに、ウェーハ１０の反り量が９０μｍ以上１２０μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、１７０ｇ／ｃｍ^２以上２３０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられる。

また、例えば、平均粒径９μｍの遊離砥粒をラップ定盤３４に供給する条件下、直径６インチのウェーハ１０の反り量が５０μｍ以上１００μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、５０ｇ／ｃｍ^２以上１１０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられ、ウェーハ１０の反り量が１００μｍ以上１６０μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、１１０ｇ／ｃｍ^２以上１７０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられ、さらに、ウェーハ１０の反り量が１６０μｍ以上２２０μｍ未満の場合、ウェーハ１０には、１７０ｇ／ｃｍ^２以上２３０ｇ／ｃｍ^２未満の範囲から選択された荷重が架けられる。

上記の条件下におけるラッピング処理を施しても、ウェーハ１０の反りが低減しない場合は、ラップ定盤３４に供給する遊離砥粒の平均粒径を１２μｍに変更し、さらに、上記と同様な反り量と荷重の関係に従い、ラッピング処理を施す。
ここで、第２のラッピング工程におけるウェーハ１０への荷重は、前述したように、本実施の形態では、セラミックプレート３１の上面（載置面）に載置された、例えば、錘（ウエイト）で構成された圧接手段４０により、適宜調整する。尚、圧接手段４０は、例えば、シリンダによる流体圧を利用する構成であってもよい。

本実施の形態において、第２のラッピング工程では、前述した第１のラッピング工程でラッピング処理を施したウェーハ１０の被研削面１０ａを、１０秒間〜５分間の範囲で、さらにラッピング処理を行う。
上述した条件下で行われる第２のラッピング工程におけるラッピング処理のレートは、本実施の形態では、通常、０．５μｍ／分〜５μｍ／分である。このラッピング処理により、ウェーハ１０の厚さは、さらに、０．１μｍ〜４．５μｍ程度減少し、同時にウェーハ１０の反りが低減する。

＜チップの調製工程：ステップ６００＞
上述した２段階のラッピング処理（第１のラッピング工程、第２のラッピング工程）により被研削面１０ａがラッピング処理されたウェーハ１０は、その後、例えば、３５０μｍ角の正方形に切断することにより半導体発光素子として形成される。

以上、詳述したように、本実施の形態によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体層の成膜操作により基板１１に反りが生じた場合であっても、ウェーハ１０に割れが生じることなく、基板１１を所定の厚さに研削し、被研削面をラッピング処理することが可能である。

以下に、本発明を、試験例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの試験例にのみ限定されるものではない。

（試験例１）
以下に示す方法により、基板１１と基板１１上に成膜された半導体層２０とを有するウェーハ１０を調製した。
まず、厚さが約１０００μｍ程度で径が４インチのサファイア基板１１を準備し、図２に示すように、基板１１上に、スパッタ法を用いてＡｌＮからなる中間層（バッファ層）１２を成膜し、引き続きＭＯＣＶＤ法を用いてアンドープＧａＮからなる下地層１３と、ｎ型半導体層１４、発光層１５、ｐ型半導体層１６を順次積層をした。なお、ｎ型半導体層１４は、Ｓｉドープｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１４ａとＩｎ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層１４ｂとから形成した。

発光層１５は、ｎ型半導体層１４上に、ＧａＮ障璧層とＧａ_０．９２Ｉｎ_０．０８Ｎ井戸層とを６回積層し、最後にＧａＮ障璧層を積層して多重量子井戸構造からなる発光層１５を形成した。ｐ型半導体層１６は、発光層１５上にＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１６ａとＭｇドープｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１６ｂから形成した。
次に、ｐ型半導体層１６上にスパッタ法により、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２））からなる透光性正極を積層し、その上に正極ボンディングパッドを形成した。さらに、半導体発光素子の負極を形成するためにマスクプロセスとエッチングプロセスにより、ｎ型半導体層１４のｎ型コンタクト層１４ａに露出領域を設け、負極を形成した。

次に、このようにして調製したウェーハ１０の反り量を測定した結果、７０μｍであった。

次に、ウェーハ１０を固定シート３２及び固定用ワックス（固定材）３３を介して、図３に示すようにセラミックプレート３１のプレート面３１ａに固定した後、研削機によって半導体発光素子が形成されていない裏面を研削し、基板１１の厚さが１６０μｍ程度に処理した。研削砥石としては、メタル砥石を用いた。
続いて、ウェーハ１０の裏面を、図４に示すように、前述の方法にて第１のラッピング処理をした。なお、第１のラッピング処理における圧接手段４０の圧力Ｐを１００ｇ／ｃｍ^２にして、基板１１の厚さを１６０μｍから１２０μｍ程度迄に減少させた。

最後に、第２のラッピング処理を行った。ここで、第２のラッピング処理における圧接手段４０の圧力Ｐを１３０ｇ／ｃｍ^２にして、基板１１の厚さを３μｍ減少させた。第２のラッピング処理後のウェーハ１０の反りは、４枚とも約５０μｍとなった。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

（試験例２）
試験例１と同様な条件でウェーハ１０を調製し、第２のラッピング工程における圧力Ｐを８０ｇ／ｃｍ^２にした以外は試験例１と同様な条件に設定し、ウェーハ１０に研削処理及びラッピング処理を施した。第２のラッピング処理後のウェーハ１０の反りは、４枚とも約１５０μｍとなった。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

（試験例３）
試験例１と同様な条件でウェーハ１０を調製し、ウェーハ１０の反り量を測定せずに、研削処理及びラッピング処理を施し、さらに、第２のラッピング工程における圧力Ｐを１００ｇ／ｃｍ^２にした以外は、試験例１と同様な条件に設定して比較実験した。第２のラッピング処理後の４枚のウェーハ１０の反りは、−２０００μｍ〜＋２０００μｍの間でばらついていた。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

（試験例４）
基板１１として、厚さが約１５００μｍ程度で径が６インチのサファイア基板１１を準備し、試験例１に記載の方法に準じてウェーハ１０を調製した。このようにして調製した６インチのウェーハ１０の反り量は、１２０μｍであった。さらに第１のラッピング処理における圧力Ｐを１００ｇ／ｃｍ^２にして、基板１１の厚さを約１６０μｍから約１２０μｍ迄に減少させた。
第２のラッピング処理における圧接手段４０の圧力Ｐを１３０ｇ／ｃｍ^２にして、基板１１の厚さを３μｍ減少させた。第２のラッピング処理後のウェーハ１０の反りは、４枚とも約７０μｍとなった。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

（試験例５）
試験例４と同様な条件でウェーハ１０を調製し、第２のラッピング工程における圧力Ｐを８０ｇ／ｃｍ^２にした以外は、試験例４と同様な条件に設定し、ウェーハ１０に研削処理及びラッピング処理を施した。第２のラッピング処理後のウェーハ１０の反りは、４枚とも約２１０μｍとなった。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

（試験例６）
試験例４と同様な条件でウェーハ１０を調製し、ウェーハ１０の反り量を測定せずに、第２のラッピング工程における圧力Ｐを１００ｇ／ｃｍ^２にした以外は、試験例４に記載の条件に設定して比較実験した。第２のラッピング処理後の４枚のウェーハ１０の反りは、−３０００μｍ〜＋３０００μｍの間でばらついていた。また、ウェーハ１０の割れ発生率の結果を表１に示す。

表１に示す結果から、ウェーハ（半導体ウェーハ）の製造方法において、予め、ウェーハの反り量を測定し、研削処理・ラッピング処理の後、ウェーハの反り量に応じた荷重下でさらにラッピング処理することにより（試験例１，２，４及び５）、ウェーハの反り量の増大を抑制し、ウェーハの割れ発生率を抑制できることが分かる。

１０…ウェーハ、１１…基板、１２…中間層、１３…下地層、１４…ｎ型半導体層、１５…発光層、１６…ｐ型半導体層、２０…半導体層、３１…セラミックプレート（固定板）、３２…固定シート、３３…固定用ワックス、３４…ラップ定盤、４０…圧接手段

Claims (6)

1. 半導体ウェーハの製造方法であって、
   基板と当該基板とは異なる材料で構成され且つ当該基板上に成膜された半導体層とを有する半導体ウェーハの反り量を測定する反り量測定工程と、
   前記反り量を測定した前記半導体ウェーハの前記基板における被研削面を研削処理する研削工程と、
   前記研削工程により研削処理された前記半導体ウェーハの前記被研削面を、第１の荷重下で第１の期間にわたってラッピング処理する第１のラッピング工程と、
   前記反り量測定工程において前記半導体層側が凸となり且つ前記基板側が凹となる前記反り量が得られた半導体ウェーハに関し、前記第１のラッピング工程によりラッピング処理された当該半導体ウェーハの前記被研削面を、前記第１の荷重より大きい第２の荷重下で前記第１の期間より短い第２の期間にわたってさらにラッピング処理する第２のラッピング工程と、
   を有することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 前記反り量測定工程における前記半導体ウェーハの前記反り量が３０〜２５０μｍの範囲であるとき、
   前記第１のラッピング工程において、前記第１の荷重が５０ｇ／ｃｍ ^２ 〜３００ｇ／ｃｍ ^２ の範囲から選択され、
   前記第２のラッピング工程において、前記第２の荷重が３０ｇ／ｃｍ^２〜２３０ｇ／ｃｍ^２の範囲から選択されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
3. 前記第１のラッピング工程において、前記第１の期間が５分間〜１２０分間の範囲から選択され、
   前記第２のラッピング工程において、前記第２の期間が１０秒間〜５分間の範囲から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
4. 前記第１のラッピング工程と前記第２のラッピング工程とに跨って、板材に取り付けられた前記基板の前記被研削面が対向して配置されるラップ定盤に平均粒径１μｍ〜１５μｍの範囲から選択された粒径の遊離砥粒を供給することにより、当該被研削面のラッピング処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
5. 前記基板は、サファイアであり、
   前記半導体層は、ＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されたもので構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
6. 前記反り量測定工程の後、前記反り量を測定した前記半導体ウェーハの前記基板側が外部に露出するように前記半導体層側を板材に取り付ける取付工程をさらに含み、
   前記取付工程に続く前記研削工程、前記第１のラッピング工程および前記第２のラッピング工程が、前記板材に前記半導体ウェーハを取り付けたままの状態で行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。

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