JPH11111670A

JPH11111670A - 半導体ウエハの厚さ調整方法

Info

Publication number: JPH11111670A
Application number: JP26524997A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kashiwa; 幹雄柏; Masaya Onishi; 正哉大西
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な設備や技術的習熟を必要とせずに、nmオ
ーダーの厚さの調整を高い均一性で行える半導体ウエハ
の厚さ調整方法を提供することにある。【解決手段】半導体ウエハの最表面部をＵＶオゾン法に
より酸化させて所望の厚さの酸化膜を形成し、次いでそ
の酸化膜の部分を除去することにより、半導体ウエハの
最表面部より所望の厚さ分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスを
作製する工程等で行われる半導体ウエハの厚さを調整す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの作製工程等において
は、半導体ウエハの全面又は特定した場所の厚さを、微
小な厚さだけ高均一に調整したい場合がある。

【０００３】かかる半導体ウエハの厚さ調整には、従来
より、次の方法が知られている。

【０００４】その第１は、エッチング法により半導体ウ
エハの厚さを調整するもので、これには液相中で半導体
ウエハをエッチングするウェットエッチング法を用いる
場合と、気相中で半導体ウエハをエッチングするドライ
エッチング法を用いる場合とがある。

【０００５】第２は、研磨法により半導体ウエハの厚さ
を調整するもので、これにはメカニカル的な研磨法を用
いる場合とケミカル的な研磨法を用いる場合とがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェッ
トエッチング法による場合は、高価な設備を必要とせず
手軽にできる利点があるものの、半導体ウエハ面内で除
去厚さに不均一を生じやすく、均一にある所望の厚さ分
を除去するのには、そのエッチング処理の間、半導体ウ
エハを回転させる等の新たな仕掛けや技術的習熟が必要
である。また、僅かな厚さの調整にも不向きで、nm（ナ
ノメートル）オーダーの厚さを調整するのは困難であ
る。

【０００７】一方、ドライエッチング法による場合は、
僅かな厚さの調整や均一性の点では大きな問題はない
が、設備が高価で、特殊な反応ガスを必要とするため手
軽な方法とは言い難い。

【０００８】研磨法による場合は、研磨法が僅かな厚さ
の調整には一般的に不向きであるため、半導体ウエハの
厚さ調整においてnmオーダーの均一性を得るのは難し
い。また研磨法による場合は、高価で大掛かりな設備を
必要とし、μｍ（マイクロメートル）オーダーの均一性
を得るにも、その研磨条件を得るには技術的習熟を要す
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、高価な設備や技
術的習熟度を要せずに、nmオーダーの厚さの調整を高い
均一性で行える半導体ウエハの厚さ調整方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、半導体ウエハの最表面部から高い均一
性でnmオーダーで所望の厚さを除去するため、最表面部
を均一に酸化し、その酸化層のみを溶解して除去して当
該半導体ウエハの厚さを高い均一性で、nmオーダーで減
ずる方法を採用した。

【００１１】（１）請求項１に記載の発明は、半導体ウ
エハの最表面部より所望の厚さ分を除去する厚さ調整方
法において、半導体ウエハの最表面部を酸化させて所望
の厚さの酸化膜を形成する工程と、その酸化膜の部分を
除去する工程とを含むものである。

【００１２】この半導体ウエハの厚さ調整方法は、最表
面部を均一に酸化し、その酸化層のみを溶解して除去す
るものであり、当該半導体ウエハの厚さを高い均一性
で、ｎｍオーダーで減ずることができる。従来のエッチ
ング法及び研磨法のいずれにも属さない方法で半導体ウ
エハの厚さを調整するものであり、ウェットエッチング
法の場合のように、半導体ウエハ面内での除去厚さを均
一化するために、エッチング処理の間、半導体ウエハを
回転させる等の新たな仕掛けを必要としない。またドラ
イエッチング法の場合のように、高価な設備や特殊な反
応ガスを必要としない。更に、研磨法のような研磨条件
を得るための技術的習熟を必要としない。

【００１３】（２）請求項２に記載の発明は、半導体ウ
エハの最表面部より所望の厚さ分を除去する厚さ調整方
法において、半導体ウエハの最表面部をＵＶオゾン法に
より酸化させて所望の厚さの酸化膜を形成する工程と、
その酸化膜の部分を除去する工程とを含むものである。

【００１４】これは半導体ウエハの最表面部を酸化させ
る工程にＵＶオゾン法を用いるものである。ＵＶオゾン
法は、それ自体、高価な設備も技術的習熟度も要せず
に、容易に最表面部を均一に酸化することができる特長
を有する。従って、この発明は、半導体ウエハの最表面
部の厚さを、高い均一性で、ｎｍオーダーで減ずるとい
う目的を達成する上で、極めて有効な手段となる。

【００１５】（３）請求項３に記載の発明は、半導体ウ
エハの最表面部より所望の厚さ分を除去する厚さ調整方
法において、半導体ウエハの最表面部をＵＶオゾン法に
より酸化させて所望の厚さの酸化膜を形成する工程と、
この酸化膜の形成された半導体ウエハを、当該半導体の
酸化膜を溶解して除去するのに適した特性を有する液体
に浸すことにより、上記酸化膜の部分を除去する工程と
を含むものである。

【００１６】この半導体ウエハの厚さ調整方法は、半導
体ウエハの最表面部を酸化させる工程にＵＶオゾン法を
用いると共に、酸化膜の部分を除去する工程に、半導体
の酸化膜を溶解除去する液体を用いるものである。ＵＶ
オゾン法を用いるため、高価な設備も技術的習熟度も要
せずに、容易に最表面部を均一に酸化することができ
る。従って、その酸化層のみを溶解して除去すると、当
該半導体ウエハの厚さを高い均一性で、nmオーダーで減
ずることができる。

【００１７】従来のエッチング法及び研磨法のいずれに
も属さない方法で半導体ウエハの厚さ調整するものであ
り、ウェットエッチング法の場合のように、半導体ウエ
ハ面内での除去厚さを均一化するために、エッチング処
理の間、半導体ウエハを回転させる等の新たな仕掛けを
必要としない。またドライエッチング法の場合のよう
に、高価な設備や特殊な反応ガスを必要としない。更
に、研磨法のような研磨条件を得るための技術的習熟も
必要としない。従って、工業的に安価な新たな厚さ調整
方式を提供するものである。

【００１８】この請求項４記載の半導体ウエハの厚さ調
整方法において、上記アルカリ性の液体としては、セミ
コクリーン（商品名、フルウチ化学製）がある。

【００１９】（４）請求項３記載の半導体ウエハの厚さ
調整方法において、上記液体はアルカリ性の液体を用
い、該アルカリ性の液体に浸してから、純水に浸すとよ
い（請求項４）。この純水は流水状態のものが好ましい
（請求項５）。

【００２０】（５）請求項１、２、３、４又は５記載の
半導体ウエハの厚さ調整方法においては、上記半導体の
最表面部はエピタキシャル成長により形成された化合物
半導体層である形態が含まれる（請求項６）。この化合
物半導体はその元素の１つがＧａからなる物質であって
よい（請求項７）。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】半導体ウエハの最表面部より所望の厚さ分
を除去して半導体ウエハの厚さを調整するため、ＵＶオ
ゾン法により半導体ウエハの最表面部を酸化させ、その
酸化部分を除去する。ここで半導体ウエハの最表面部は
化合物半導体であり、代表的には当該化合物半導体の元
素の１つがＧａからなる物質である。

【００２３】まず、ＵＶオゾン法により、２００nmより
短い波長を含む光を、酸素を含む雰囲気中にある半導体
ウエハの最表面部に照射して、処理対象物である半導体
ウエハの最表面（化合物半導体）に酸化膜を形成する。
ＵＶオゾン法は、高価な設備も技術的習熟度も要せず
に、容易に最表面部を均一に酸化することができる特長
を有する。

【００２４】次に、上記酸化膜を有する半導体ウエハ
を、当該半導体の酸化膜を溶解して除去するのに適した
特性を有する液体に必要時間だけ浸す。正確には、アル
カリ性の液体に必要時間だけ浸してから、純水に浸す。
この純水には流水状態の純水を用いる。使用し得るアル
カリ性の液体としては「セミコクリーン」（商品名、フ
ルウチ化学（株）社製）がある。

【００２５】上記方法は、ＵＶオゾン法を採用している
ため、高価な設備や技術的習熟度を要せずに、容易に、
最表面部における半導体の厚さをnmオーダーで且つ高均
一に減ずることが可能である。また多数枚同時処理が可
能であるため、この面から処理コストの低減を図ること
もできる。

【００２６】

【実施例】

（１）直径３インチＧａＡｓ単結晶ウエハ表面に、Ａｌ
ＧａＡｓ層、ｎ−ＧａＡｓ層を順次有機金属気相エピタ
キシャル法（ＭＯＶＰＥ法）で成長した。本実施例で
は、このｎ−ＧａＡｓ層を半導体ウエハ全面に渡り４nm
薄くすることを目的とする。この処理前のｎ−ＧａＡｓ
層の当該膜厚をフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）に
より測定した結果を図２に示す。半導体ウエハの中心を
含む１３個の測定点について、平均＝４００．２nm、標
準偏差＝２．９nm、バラツキ〔＝（標準偏差／平均値）
×１００〕＝０．７％であった。

【００２７】（２）このｎ−ＧａＡｓ層を、半導体ウエ
ハ全面に渡り、４nm薄くするため、次のような操作を行
った。

【００２８】（３）使用するＵＶオゾン装置の処理時間
と酸化膜厚の関係を調査した。その測定結果例（対象物
質：ＧａＡｓ）を図１に示す。図１のグラフは縦軸に酸
化膜厚（nm）を、横軸に処理時間（分）をとってある。
図１の特性曲線から分かるように、目標とする４nmの酸
化膜厚を得ようとすると、ここで用いたＵＶオゾン装置
の場合には３０分の処理時間が必要である。

【００２９】（４）次に、当該半導体ウエハをこのＵＶ
オゾン装置内にセットし、当該ＵＶオゾン装置により、
３０分間（この処理時間は図１にて決定した）酸化処理
し、最表面部に酸化膜を形成した。そして、この酸化膜
の形成された半導体ウエハを、商品名「セミコクリー
ン」から成るアルカリ性の液体に５分間浸してから、流
水状態の純水に５分間浸し、その後で、当該半導体ウエ
ハから水分を除くためスピン乾燥機で乾燥した。

【００３０】（５）処理を完了した当該半導体ウエハの
ｎ−ＧａＡｓ層の厚さをＦＴＩＲにて測定した。処理後
のｎ−ＧａＡｓ層の膜厚測定結果を図３に示す。半導体
ウエハの中心を含む１３個の測定点について、平均＝３
９６．５nm、標準偏差＝２．９nm、バラツキ〔＝（標準
偏差／平均値）×１００〕＝０．７％であった。

【００３１】図２及び図３の比較から分かるように、半
導体ウエハ全面に渡りｎ−ＧａＡｓ層を４nm薄くするこ
とを目的とした上記処理により、ｎ−ＧａＡｓ層を平均
で３．７nm除去することができた。面内バラツキ〔＝
（標準偏差／平均値）×１００〕は、処理前後とも０．
７％と変化がなく、処理後も高い均一性のｎ−ＧａＡｓ
層を維持することができた。

【００３２】＜最適条件の設定＞ＵＶオゾン装置による
処理時間は、使用する装置及び対象物質によって異なる
ので、最適条件を設定するのには、使用する装置毎、対
象物質毎に、図１に示すような処理時間と酸化膜厚の関
係を予め調査し把握しておく必要がある。

【００３３】また、ＵＶオゾン装置による酸化膜厚は、
図１に示すように処理時間に比例せず飽和してくるの
で、１０nm以上の厚さを除去する場合は、実施例の上記
ステップ（４）の処理を繰り返す。

【００３４】＜変形例＞半導体ウエハ１枚当りの処理工
数を低減するためには、大型のＵＶオゾン装置を採用
し、多数枚を同時に処理する。酸化膜を溶解する処理に
関しては、半導体ウエハを浸す槽を大型化することで、
容易に同時に多数枚を処理することができる。このよう
に多数枚同時処理を可能とすることで、処理コストを低
減することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。

【００３６】（１）請求項１〜７に記載の発明は、半導
体ウエハの最表面部を酸化させて所望の厚さの酸化膜を
形成し、次いでその酸化膜の部分を除去することによ
り、半導体ウエハの最表面部より所望の厚さ分を除去す
る厚さ調整方法であるので、半導体ウエハの厚さを高い
均一性で、nmオーダーで減ずることができる。また、従
来エッチング法及び研磨法のいずれにも属さない方法で
半導体ウエハの厚さを調整するものであり、ウェットエ
ッチング法の場合のように、エッチング処理の間、除去
厚さの均一化のために半導体ウエハを回転させる必要が
なく、また、ドライエッチング法の場合のように、高価
な設備や特殊な反応ガスを必要としない。更に、研磨法
のような研磨条件を得るための技術的習熟を必要としな
い。

【００３７】（２）請求項２に記載の発明は、半導体ウ
エハの最表面部を酸化させる工程にＵＶオゾン法を用い
るものであるので、高価な設備も技術的習熟度も要せず
に、容易に最表面部を均一に酸化することができる。従
って、半導体ウエハの最表面部の厚さを、高い均一性
で、nmオーダーで減ずるという目的を容易に達成するこ
とができる。

【００３８】（３）請求項３に記載の発明は、半導体ウ
エハの最表面部を酸化させる工程にＵＶオゾン法を用い
ると共に、酸化膜の部分を除去する工程に、半導体の酸
化膜を溶解除去する液体を用いるものである。ＵＶオゾ
ン法によるため、高価な設備も技術的習熟度も要せず
に、容易に最表面部を均一に酸化することができ、その
酸化層のみを溶解して除去することにより、当該半導体
ウエハの厚さを高い均一性で、nmオーダーで減ずること
ができる。従って、微小な厚さを高均一に調整するのに
は、極めて有効な手段である。

【００３９】また、従来のエッチング法及び研磨法のい
ずれにも属さない方法で半導体ウエハの厚さを調整する
ものでＰあり、ウェットエッチング法の場合のように、
エッチング処理の間、除去厚さの均一化のために半導体
ウエハを回転させる必要がなく、また、ドライエッチン
グ法の場合のように、高価な設備や特殊な反応ガスを必
要としない。更に、研磨法のような研磨条件を得るため
の技術的習熟を必要としない。従って、工業的に安価な
方式を提供する新たな技術として評価されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いたＵＶオゾン装置の処理時間と酸
化膜厚の関係の測定結果例（対象物質：ＧａＡｓ）を示
した図である。

【図２】本発明による処理前のｎ−ＧａＡｓ層の膜厚測
定結果を示した図である

【図３】本発明による処理後のｎ−ＧａＡｓ層の膜厚測
定結果を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハの最表面部より所望の厚さ分
を除去する厚さ調整方法において、半導体ウエハの最表
面部を酸化させて所望の厚さの酸化膜を形成する工程
と、その酸化膜の部分を除去する工程とを含むことを特
徴とする半導体ウエハの厚さ調整方法。
【請求項２】半導体ウエハの最表面部より所望の厚さ分
を除去する厚さ調整方法において、半導体ウエハの最表
面部をＵＶオゾン法により酸化させて所望の厚さの酸化
膜を形成する工程と、その酸化膜の部分を除去する工程
とを含むことを特徴とする半導体ウエハの厚さ調整方
法。
【請求項３】半導体ウエハの最表面部より所望の厚さ分
を除去する厚さ調整方法において、半導体ウエハの最表
面部をＵＶオゾン法により酸化させて所望の厚さの酸化
膜を形成する工程と、この酸化膜の形成された半導体ウ
エハを、当該半導体の酸化膜を溶解して除去するのに適
した特性を有する液体に浸すことにより、上記酸化膜の
部分を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体ウ
エハの厚さ調整方法。
【請求項４】上記液体がアルカリ性の液体であり、該ア
ルカリ性の液体に浸してから、純水に浸すことを特徴と
する請求項３記載の半導体ウエハの厚さ調整方法。
【請求項５】上記純水が流水状態の純水であることを特
徴とする請求項４記載の半導体ウエハの厚さ調整方法。
【請求項６】上記半導体の最表面部がエピタキシャル成
長により形成された化合物半導体層であることを特徴と
する請求項１、２、３、４又は５記載の半導体ウエハの
厚さ調整方法。
【請求項７】上記化合物半導体の元素の１つがＧａから
なる物質であることを特徴とする請求項６記載の半導体
ウエハの厚さ調整方法。