(57)【要約】【課題】  ラッピング後エッチングした半導体ウェハ裏面の粗さを短時間で客観的に評価する方法及びそれによるエピタキシャル特性の安定した半導体ウェハを提供することにある。【解決手段】  ラッピング後、エッチングした半導体ウェハを、露出時間が数値表示される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該導体ウェハの裏面についての露出時間を計測し、予め把握されている上記露出時間とエッチング量との相関から、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価する。簡便には、目標とする標準の裏面粗さを有する半導体ウェハについてその裏面の標準露出時間を測定しておき、実際に評価をすべき半導体ウェハの裏面についての実際の露出時間を測定し、この実際の露出時間を上記標準露出時間と比較して、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッピング後、エッチングした半導体ウェハを、露出時間が数値表示される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該導体ウェハの裏面についての露出時間を計測し、
予め把握されている上記露出時間とエッチング量との相関から、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価することを特徴とする半導体ウェハ裏面粗さ評価方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法において、
一方で、目標とする標準の裏面粗さを有する半導体ウェハについてその裏面の標準露出時間を測定しておき、
他方で、実際に評価をすべき半導体ウェハの裏面についての実際の露出時間を測定し、
この実際の露出時間を上記標準露出時間と比較し、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価することを特徴とする半導体ウェハ裏面粗さ評価方法。
【請求項３】
上記請求項１又は２の評価方法により半導体ウェハ裏面粗さの良否を判定し、その判定結果に基づいて上記エッチング量を加減し、所定範囲の裏面粗さに調整したことを特徴とする半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラッピング後エッチングした半導体ウェハの裏面の粗さを評価する方法及び半導体ウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体は、ショットキーゲート電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）等、種々の受発光デバイスの作製に用いられている。これらの素子の能動層は、鏡面ウェハの表面に分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法などにより作成される。
【０００３】
この鏡面ウェハ（半導体ウェハ）は、図９に示す一連の製造プロセスを経て製造されるのが一般的である。
【０００４】
すなわち、単結晶引き上げ法によって製造された単結晶インゴットの外周研削を行なった後、結晶方向の位置決めの為の例えばオリエンテーションフラット加工を施し、内周刃ソーあるいはワイヤソーにてスライシングを行いスライスウェハを得る（スライス工程Ａ）。このスライスウェハを、研削砥石によるベベリングにより外周部の面取りを行なった後（面取り工程Ｂ）、両面ラッピング加工により均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つまでに仕上げる（平面研削・ラッピング工程Ｃ）。具体的には、平坦性および厚さ精度を高めるために平面研削もしくはラップを行い、３０〜５０μm研削してラップドウェハとする。平面研削は、ダイヤモンド砥粒をボンドにより固定した砥石で研削する。ラップは、＃１０００〜＃２０００のアルミナやジルコニアなどの砥粒を用い、鋳物定盤やガラス定盤の上でラップする。得られたラップドウェハを、加工歪除去及び清浄化のために、酸またはアルカリにてエッチング加工を行ない加工ダメージ層を除去し（エッチング工程Ｄ）、その後、片面（オモテ面）についてのみメカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行う（ポリッシング工程Ｅ）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、半導体ウェハは、結晶成長後スライスし、その後、面取りやフラットな辺（オリエンテーションフラット）等の加工を行い、ウェハ形状を整える。その後、ポリッシングの前に、半導体ウェハ間の厚さばらつきや半導体ウェハの平坦性を向上させるためラッピング工程を行う。ラッピング工程は主にアルミナやジルコニアなどの材料からなる粒度＃１０００〜＃２０００を用いて行う。次に、ラッピング後、加工歪み層を除去するため、エッチングを行う。その後、エピタキシャル成長するウェハオモテ面についてはポリッシングを行うが、裏面は、主に導電性ウェハに対してラッピング後エッチングした面がそのまま用いられる。
【０００６】
この半導体ウェハ裏面の粗さは、その粗さレベルによってエピタキシャル成長時における温度の伝わり方がかわる（裏面が粗面化された半導体ウェハは放射熱の吸収能が増加する）ため、重要なパラメーターである。
【０００７】
半導体ウェハ裏面の粗さを知る方法としては、従来、通常粗さ測定器（接触式）での測定や、目視による反射率の検査、顕微鏡写真撮影による形状の検査などが行われている。
【０００８】
しかしながら、ここでの問題点は、裏面粗さの測定において、粗さ測定器（接触式）による測定では、測定時間が長くその結果をフィードバックし、エッチングによる裏面粗さの調整作業をすることは困難である。また、目視による反射率や顕微鏡写真撮影による標準ウェハとの比較は主観的な判定となり、客観的な判定ができない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ラッピング後エッチングした半導体ウェハ裏面の粗さを短時間で客観的に評価する方法及びそれによるエピタキシャル特性の安定した半導体ウェハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
請求項１の発明に係る半導体ウェハ裏面粗さ評価方法は、ラッピング後、エッチングした半導体ウェハを、露出時間が数値表示される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該導体ウェハの裏面についての露出時間を計測し、予め把握されている上記露出時間とエッチング量との相関から、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法において、一方で、目標とする標準の裏面粗さを有する半導体ウェハについてその裏面の標準露出時間を測定しておき、他方で、実際に評価をすべき半導体ウェハの裏面についての実際の露出時間を測定し、この実際の露出時間を上記標準露出時間と比較し、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明に係る半導体ウェハは、上記請求項１又は２の評価方法により半導体ウェハ裏面粗さの良否を判定し、その判定結果に基づいて上記エッチング量を加減し、所定範囲の裏面粗さに調整したことを特徴とする。
【００１４】
本発明で対象とする上記半導体ウェハはIV族半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体のいずれであってもよい。このうちIII−Ｖ族化合物半導体のＧａＡｓ、導電性ＧａＡｓ、ＩｎＰ等は特に有用である。
【００１５】
＜発明の要点＞
本発明によるラッピング後エッチングした半導体ウェハ裏面の粗さを短時間で客観的に評価する方法は、顕微鏡写真撮影に用いる露出時間を用いる方法である。すなわち、本発明者等は、顕微鏡写真撮影装置における露出時間と裏面のエッチング量との間に図３に示すような相関があることを見出した。本発明は、この相関を半導体ウェハ裏面の粗さの評価方法に利用するものであり、半導体ウェハ裏面の粗さを短時間かつ客観的に評価することができ、エッチングによる調整作業を容易にし、裏面粗さの精度を向上することができる。従って、次のような効果がある。
（１）本発明の裏面粗さ評価方法を用いることにより、エッチング量の調整作業が容易になる。
（２）本発明の裏面粗さ評価方法を用いることにより、客観的に裏面粗さを管理することが可能となる。
（３）本発明の裏面粗さ評価方法を用いることにより、短時間で測定することが可能となるため、インラインで全数検査することが可能となる。
（４）本発明の裏面粗さ評価方法を用いることにより、裏面粗さを精度良く管理することができるため、半導体ウェハ間のエピタキシャル特性が向上し素子歩留まりを上げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００１７】
請求項１の発明によれば、ラッピング後、エッチングした半導体ウェハを、露出時間が数値表示される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該半導体ウェハの裏面についての露出時間を計測し、予め把握されている上記露出時間とエッチング量との相関から、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価するので、従来の粗さ測定器による接触式測定に較べ半導体ウェハ裏面の粗さを短時間で評価することができ、また目視や顕微鏡写真撮影による比較判定に場合に較べ半導体ウェハ裏面の粗さを客観的に評価することができる。また、評価結果をエッチング工程に直ちにフィードバックすることができ、エッチングによる調整作業を容易にし、裏面粗さの精度を向上することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、一方で、目標とする標準の裏面粗さを有する半導体ウェハについてその裏面の標準露出時間を測定しておき、他方で、実際に評価をすべき半導体ウェハの裏面についての実際の露出時間を測定し、この実際の露出時間を上記標準露出時間と比較して、当該半導体ウェハの裏面粗さを評価するため、実際の作業としては裏面粗さの数値を知る必要が無く、簡単に裏面粗さの良否を評価することができる。
【００１９】
請求項３の発明に係る半導体ウェハによれば、上記の評価方法により半導体ウェハ裏面粗さの良否を判定し、その判定結果に基づいて上記エッチング量を加減し、所定範囲の裏面粗さに調整しているので、半導体ウェハの裏面粗さを精度良く管理することができ、半導体ウェハ間のエピタキシャル特性が均一化した半導体ウェハを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１に本発明に係る第一の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法を示す。これは、ラッピング後、エッチングした半導体ウェハ（図１（ａ））を、露出時間がディジタル表示（数値表示）される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該導体ウェハの裏面についての露出時間を計測し（図１（ｂ））、予め把握されている上記露出時間とエッチング量との相関から、当該半導体ウェハの裏面粗さを求め（図１（ｃ））、その良否を評価（図１（ｄ））するものである。
【００２２】
すなわち、予めエッチング量を顕微鏡写真撮影での露出時間との関数として把握しておく。この顕微鏡写真撮影装置における露出時間と、半導体ウェハ裏面のエッチング量、つまり半導体ウェハ裏面の粗さとの間における相関を、図３に示す。半導体ウェハ裏面のエッチング量が増すと、露出時間もそれだけ時間が長くかかるという関係にある。よって露出時間を知れば、半導体ウェハ裏面のエッチング量、つまり半導体ウェハ裏面の粗さの値を知ることができる。
【００２３】
図２は本発明に係る第二の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法を示す。これは、予め、目標とする標準の裏面粗さを有する半導体ウェハについてその裏面の標準露出時間を測定しておく。そして、ラッピング後、エッチングした実際に評価をすべき半導体ウェハ（図２（ａ））を、露出時間がディジタル表示される顕微鏡写真撮影装置にセットして、当該半導体ウェハの裏面についての露出時間を計測（図２（ｂ））する。次に、この実際の露出時間を、上記目標とする標準の半導体ウェハの裏面についての標準露出時間と比較し（図２（ｃ））、当該半導体ウェハの裏面粗さについてその良否を評価（図２（ｄ））する。
【００２４】
上記した半導体ウェハ裏面粗さの評価方法を実施する際には、その半導体ウェハの裏面粗さの評価を行う前に、標準試料の半導体ウェハ及び一定の顕微鏡照度を用いて、上記エッチング量と露出時間の相関を較正しておく。
【００２５】
上記した顕微鏡写真撮影装置による半導体ウェハの裏面についての露出時間の計測は、瞬時に且つ客観的に計測結果が出るという点に特色がある。従って、図８に示すように、既に述べた半導体インゴットから半導体ウエハを切り出す工程（スライス工程Ａ）、この半導体ウエハに対して面取り機で周辺部を面取りする工程（面取り工程Ｂ）、上記半導体ウエハに対してラッピング処理を施す工程（ラッピング工程Ｃ）、上記半導体ウエハに対してエッチング溶液を用いてエッチング処理を施す工程（エッチング工程Ｄ）、およびエッチング処理後の半導体ウエハに対してポリッシング処理を施す工程（ポリッシング工程Ｅ）とを含む半導体ウエハの製造工程において、エッチング工程Ｄの次に又はポリッシング工程Ｅの次に、上記図１又は図２に示した方法による半導体ウェハ裏面粗さの評価工程（Ｆ１又はＦ２）をインラインで置くことができる。そして、このようにインラインで実施した半導体ウェハ裏面粗さの評価結果については、図８中に調整工程（Ｇ）として示すように、これをエッチング工程Ｄに直ちに戻してエッチング量を適正に調整することができる。従って、従来に比べエッチングによる調整作業が容易であり、また得られた半導体ウェハの裏面粗さの精度を向上することができる。
【００２６】
なお、図８や図９においては、ラッピング処理工程後やポリッシング工程後における半導体ウエハの洗浄処理が省略されている。
【００２７】
上記評価方法は、IV族半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体のいずれにも適用することができる。III−Ｖ族化合物半導体としては、例えばＧａＡｓ、導電性ＧａＡｓ、ＩｎＰがある。
【００２８】
＜実施例＞
（１００）面が＜０−１−１＞方向に１０゜傾いた導電性ＧａＡｓ単結晶ウェハを、アルミナやジルコニアなどの材料からなるラップ砥粒＃１５００を用いてラッピングした。その後、アンモニア水と過酸化水素水と超純水を混合したエッチャントにより、裏面のエッチング量を２．５〜１５μｍまでエッチングし、オリンパス製の顕微鏡写真撮影装置にて表示される露出時間との関係を調べた。
【００２９】
その結果を図３に示す。参考に裏面の顕微鏡写真を図４〜図７に示す。図４はラッピング後の裏面写真、図５は裏面エッチング量２．５μｍの場合、図６は裏面エッチング量５μｍの場合、図７は裏面エッチング量１０μｍの場合のそれぞれ裏面写真である。
【００３０】
ここで、露出時間は顕微鏡照度等により絶対値が変わるため、標準試料及び一定の顕微鏡照度を用いて適正値に較正した後に、露出時間の測定を行った。
【００３１】
図３の結果より、エッチング量が多くなるにつれ、露出時間も大きくなることがわかる。露出時間は半導体ウェハを顕微鏡にセットすると瞬時にデジタルで表示されるため、測定時間は限りなくゼロである。そのため、粗さ測定器による測定では全数検査が測定時間上困難なため抜き取り検査となるが、顕微鏡写真撮影装置の露出時間を利用する本方法を用いることにより、図８の如くインラインで全数検査が可能となった。
【００３２】
本実施例では、半導体ウェハ裏面の粗さの評価を、実際に制御したい標準ウェハとの露出時間の比較を行うことにより行った。これにより、エッチング量の調整作業が容易になり（図８の調整工程（Ｇ）参照）、精度よく裏面粗さを管理することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法の一例を示す図である。
【図２】本発明の半導体ウェハ裏面粗さ評価方法の他の例を示す図である。
【図３】本発明で利用する裏面エッチング量と露出時間との関係を示す図である。
【図４】ラッピング後の半導体ウェハ裏面を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図５】半導体ウェハ裏面のエッチング量が２．５μｍの場合を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図６】半導体ウェハ裏面のエッチング量が５μｍの場合を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図７】半導体ウェハ裏面のエッチング量が１０μｍの場合を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図８】本発明の半導体ウェハ裏面粗さ評価工程を組み入れた半導体ウェハ製造工程の一例を示す図である。
【図９】従来の半導体ウェハ製造工程を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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