(57)【要約】【課題】本発明は、能動層の表面に異常が発生しにくい化合物半導体ウェハを製造することができる化合物半導体ウェハの製造方法を提供する。【解決手段】化合物半導体ウェハの製造方法は、化合物半導体から形成されたインゴットからウェハを切り出す工程と、前記ウェハにラップ処理を施す工程と、前記ラップ処理が施された前記ウェハを、エキポシ樹脂を含む材料から形成されたキャリアの開口部内に配置して前記ウェハの両面に化学的機械研磨を施す第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程で前記ウェハの前記キャリアと接触する面に付着した付着物をエッチングにより取り除く工程と、前記付着物を取り除く工程の後、前記ウェハの片面又は両面に化学的機械研磨を施す第２の研磨工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体から形成されたインゴットからウェハを切り出す工程と、
前記ウェハにラップ処理を施す工程と、
前記ラップ処理が施された前記ウェハを、エキポシ樹脂を含む材料から形成されたキャリアの開口部内に配置して前記ウェハの両面に化学的機械研磨を施す第１の研磨工程と、
前記第１の研磨工程で前記ウェハの前記キャリアと接触する面に付着した付着物をエッチングにより取り除く工程と、
前記付着物を取り除く工程の後、前記ウェハの片面又は両面に化学的機械研磨を施す第２の研磨工程と、
を含む化合物半導体ウェハの製造方法。
【請求項２】
前記付着物を取り除く工程は、前記ウェハをエッチング槽の中で周方向に回転させながら前記ウェハをエッチングする、
請求項１に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
【請求項３】
前記付着物を取り除く工程は、アンモニア水、過酸化水素水及び水を混合させたエッチャントを用いる、
請求項１又は２に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
【請求項４】
前記付着物を取り除く工程は、硫酸、過酸化水素水及び水を混合させたエッチャントを用いる、
請求項１又は２に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
【請求項５】
前記化合物半導体は、ＧａＡｓである、
請求項１から４のいずれか１項に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体ウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体は、例えばショットキーゲート電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ：Metal Semiconductor Field Effect Transistor）、高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）等、種々の半導体素子の作製に用いられている。
【０００３】
半導体素子は、表面を鏡面にしたウェハに分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法又はイオン打ち込み法等により、能動層を形成して作製される。
【０００４】
半導体素子に用いられるウェハは、化合物半導体から形成されたインゴットから切り出したウェハに化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）等の方法によりラップ処理及びポリッシング処理を施し、ウェハの表面を研磨して鏡面とすることにより作製される。
【０００５】
例えば、基板の反りを低減するために、化合物半導体から形成されたウェハの裏面のラッピング量が表面のラッピング量よりも大きくなるように両面研磨機を用いてウェハにラップ処理を施すラップ工程を含む化合物半導体ウェハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、上記ラップ工程においてウェハへの金属汚染がなく、かつ、効率よくウェハを両面研磨するため、ガラス繊維強化エキポシ樹脂を用いた両面研磨機用のキャリアが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８２１３５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記ラップ工程中にウェハの周面がキャリアと擦れるため、キャリアの成分であるエキポシ樹脂の付着物が付着する場合がある。
【０００９】
このウェハの周面に付着した付着物は、アルコールや超純水によるウェット洗浄では除去することができずにそのままウェハに残留してしまう。残留した付着物のエキポシ樹脂は、ウェハに能動層を成長するときにウェハの成長面に回り込む場合があり、能動層の表面に異常が発生して歩留まり低下の要因となる。
【００１０】
したがって、本発明は、能動層の表面に異常が発生しにくい化合物半導体ウェハを製造することができる化合物半導体ウェハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の［１］〜［５］を提供する。
［１］化合物半導体から形成されたインゴットからウェハを切り出す工程と、
前記ウェハにラップ処理を施す工程と、
前記ラップ処理が施された前記ウェハを、エキポシ樹脂を含む材料から形成されたキャリアの開口部内に配置して前記ウェハの両面に化学的機械研磨を施す第１の研磨工程と、
前記第１の研磨工程で前記ウェハの前記キャリアと接触する面に付着した付着物をエッチングにより取り除く工程と、
前記付着物を取り除く工程の後、前記ウェハの片面又は両面に化学的機械研磨を施す第２の研磨工程と、
を含む化合物半導体ウェハの製造方法。
［２］前記付着物を取り除く工程は、前記ウェハをエッチング槽の中で周方向に回転させながら前記ウェハをエッチングする、
前記［１］に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
［３］前記付着物を取り除く工程は、アンモニア水、過酸化水素水及び水を混合させたエッチャントを用いる、
［１］又は［２］に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
［４］前記付着物を取り除く工程は、硫酸、過酸化水素水及び水を混合させたエッチャントを用いる、
前記［１］又は［２］に記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
［５］前記化合物半導体は、ＧａＡｓである、
前記［１］から［４］のいずれかに記載の化合物半導体ウェハの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、能動層の表面に異常が発生しにくい化合物半導体ウェハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る化合物半導体ウェハの製造方法を説明する流れ図である。
【図２】図２は、第１の研磨工程で用いる両面研磨機の要部を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の研磨工程で用いるキャリアを示す平面図である。
【図４】図４は、第１の研磨工程後、エッチング工程前のウェハの周面を示す写真である。
【図５】図５は、ウェハを両面研磨するときのウェハとキャリアとの関係を示す模式図である。
【図６】図６は、エッチング後の実施例１に係るウェハの周面を示す写真である。
【図７】図７は、エッチング後の実施例１に係るウェハの形状を示す観察画像である。
【図８】図８は、エッチング後の実施例２に係るウェハの周面を示す写真である。
【図９】図９は、エッチング後の実施例３に係るウェハの周面を示す写真である。
【図１０】図１０は、エッチング後の実施例４に係るウェハの周面を示す写真である。
【図１１】図１１は、エッチング後の比較例１に係るウェハの形状を示す観察画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施の形態の要約］
本実施の形態の化合物半導体ウェハの製造方法は、化合物半導体から形成されたインゴットからウェハを切り出す工程と、前記ウェハにラップ処理を施す工程と、前記ラップ処理が施された前記ウェハがエキポシ樹脂を含む材料から形成されたキャリアの開口部内に配置された状態で前記ウェハの両面に化学的機械研磨を施す第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程で両面が研磨された前記ウェハをエッチングして前記第１の研磨工程で前記ウェハの前記キャリアと接触する面に付着した付着物を取り除く工程と、前記エッチング工程においてエッチングされた前記ウェハの片面又は両面に化学的機械研磨を施す第２の研磨工程とを含む。
【００１５】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る化合物半導体ウェハの製造方法を説明する流れ図である。以下、図１を参照して、本実施の形態に係る化合物半導体ウェハの製造方法の一例を工程順に説明する。
【００１６】
まず、図１に示すインゴットを作製する工程（Ｓ１）において、化合物半導体の一例であるＧａＡｓ単結晶から形成されたインゴットを引き上げ法、ボート法等により作製する。
【００１７】
次に、ウェハを切り出す工程（Ｓ２）において、ＧａＡｓ単結晶から形成されたインゴットを板状にスライス（切断）してインゴットからウェハを切り出す。インゴットのスライスは、内周刃式切断機や、マルチワイヤソー等を用いて行う。
【００１８】
次に、ラップ処理を施す工程（Ｓ３）において、切り出したウェハの両面に粒度が＃８００〜＃３０００のアルミナ砥粒を用いてウェハの表面のソーマークを除去するラップ処理を施す。このラップ処理は、インゴットをスライスしたときにウェハの表面に生じるソーマークを除去してウェハの厚みを揃えるとともに、表面と裏面との平行度を高める。なお、ラップ処理では、＃８００〜＃３０００以外の粒度のアルミナ砥粒、シリコンカーバイド砥粒等を用いてもよい。
【００１９】
次に、第１の研磨工程（Ｓ４）において、ウェハの両面を研磨する。図２は、第１の研磨工程で用いる両面研磨機の要部を示す斜視図である。図３は、第１の研磨工程で用いるキャリアを示す平面図である。図４は、第１の研磨工程後、エッチング工程前のウェハの周面を拡大した写真である。図５は、ウェハを両面研磨するときのウェハとキャリアとの関係を示す模式図である。
【００２０】
この工程は、研磨液として次亜塩素酸水溶液とＳｉＯ２との混合液、研磨布として表面に多孔層を有する布を用いたメカノケミカル研磨により行う。なお、メカノケミカル研磨は、化学的機械研磨の一例である。
【００２１】
また、この工程では、両面研磨機１に上記研磨液及び研磨布を適用してウェハを研磨する。この両面研磨機１は、それぞれウェハ２０が配置される複数の開口部１１が形成されたキャリア１０を有する。なお、符号４０、符号５０、符号６０は、それぞれインターナルギア、太陽ギア、回転軸である。
【００２２】
キャリア１０は、エキポシ樹脂を含む材料、例えばガラス繊維、アラミド繊維又はテトロン繊維により補強されたエキポシ樹脂を用いることができる。両面研磨機１によりウェハ２０を研磨布で挟んだ状態でキャリア１０をウェハ２０の周方向に自転及び公転させることにより、ウェハ２０がキャリア１０の回転に伴って回転してウェハ２０の両面が研磨される。研磨されたウェハは、両面が中心線平均粗さ（Ｒａ）が２〜３ｎｍの範囲の鏡面になる。なお、符号１２、符号１３は、それぞれ孔、アウタギアである。
【００２３】
第１の研磨工程においてウェハ２０を両面研磨すると、図４に示すように、周面２１とキャリア１０とが接触する部分に主にエキポシ樹脂から形成される付着物１００が付着する。これは、図５に示すように、ウェハ２０を研磨するときにウェハ２０の周面２１とキャリア１０の開口部１１とが接触部３０で激しく擦れ合うことにより、キャリア１０を形成するエキポシ樹脂が磨耗することによると考えられる。
【００２４】
次に、ウェハをエッチングする工程（Ｓ５）において、第１の研磨工程においてウェハの周面に付着した付着物をエッチングにより取り除く。
【００２５】
この工程は、エッチャントを貯めたエッチング槽の中でウェハを周方向に回転させながら行う。エッチングには、例えばエッチャントとしてアンモニア水又は硫酸と、過酸化水素水と、超純水との混合液を用いる。なお、エッチャントに用いる水は、純水等を含む。
【００２６】
次に、第２の研磨工程（Ｓ６）において、片面研磨機を用いてウェハの片面を研磨する。この工程は、研磨液として次亜塩素酸水溶液、研磨布としてスウェード系研磨布を用いたメカノケミカル研磨により行う。研磨されたウェハは、表面が中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４ｎｍの範囲の鏡面になる。なお、第２の研磨工程において、ウェハの両面を研磨してもよい。
【００２７】
次に、ウェハを洗浄する工程（Ｓ７）において、ウェハを酸又はアルカリの薬液を用いて洗浄し、これを乾燥させて化合物半導体ウェハを完成させる。
【００２８】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）ウェハの両面を研磨した後にウェハをエッチングすることにより、両面研磨したときウェハの周面に付着した付着物を除去することができる。これにより、完成した化合物半導体ウェハに能動層を形成するとき、付着物が能動層の成長を阻害することを少なくすることができる。
（２）ウェハをエッチング槽内で周方向に回転させながらエッチングすることにより、ウェハの表面を均一にエッチングすることができる。これにより、ウェハの周面に付着した付着物を除去するとともに、ウェハ主面の変形を抑制することができる。
（３）両面研磨した後のウェハにアンモニア水又は硫酸と、過酸化水素水と、超純水とを混合させたエッチャントを用いたエッチングを施し、ウェハごと削り取ることにより、ウェハの周面に付着した付着物を除去することができる。
【００２９】
［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。図６、図８〜図１０は、それぞれエッチング後の実施例１〜４に係るウェハの周面を示す写真である。図７、図１１は、それぞれエッチング後の実施例１、比較例１に係るウェハの形状を示すシミュレーション画像である。
【００３０】
（実施例、比較例に係るウェハの作製）
表１に実施例１〜４のエッチングで用いたエッチャントの配合を示す。実施例１〜４及び比較例１に係るウェハは、上述したＳ１〜Ｓ５工程により作製した。すなわち、まず化合物半導体から形成されたインゴットからウェハを切り出し、このウェハにラップ処理を施した後、ウェハの両面を研磨した。次に、表１に示すそれぞれの配合のエッチャントを用いてウェハを１分エッチングした。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（実施例、比較例の評価）
実施例１〜４は、それぞれのエッチャントを用いたエッチングを行った後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて各実施例に係るウェハの周面を観察し、周面に付着物が残留しているか否かを判定した。
【００３３】
また、実施例１及び比較例１について、ウェハ主面の形状を観察し、エッチング後のウェハ主面の形状について評価した。
【００３４】
（実施例１）
実施例１は、アンモニア水、過酸化水素水、超純水の混合比率が２：１：５のエッチャントを用いてウェハを周方向に回転させながらエッチングしたものである。
【００３５】
実施例１では、図６に示すように、エッチングした後のウェハ２０の周面２１に付着物が見られないことから、第１の研磨工程後のエッチングによって付着物を除去できたことが分かる。
【００３６】
また、実施例１は、エッチング後の図７に示すウェハの形状が後述する図１１に示す比較例１のウェハの形状と比較してウェハ形状の変形が少ないことが分かる。
【００３７】
（実施例２）
実施例２は、アンモニア水、過酸化水素水、超純水の混合比率が１：１：５のエッチャントを用いてウェハを周方向に回転させながらエッチングしたものである。実施例２では、図８に示すように、エッチングした後のウェハ２０の周面２１に付着物が見られなかった。
【００３８】
（実施例３）
実施例３は、硫酸、過酸化水素水、超純水の混合比率が５：１：１のエッチャントを用いてウェハを周方向に回転させながらエッチングしたものである。実施例３では、図９に示すように、エッチングした後のウェハ２０の周面２１に付着物が見られなかった。
【００３９】
（実施例４）
実施例４は、硫酸、過酸化水素水、超純水の混合比率が３：１：１のエッチャントを用いてウェハを周方向に回転させながらエッチングしたものである。実施例４では、図１０に示すように、エッチングした後のウェハ２０の周面２１に付着物が見られなかった。
【００４０】
（比較例１）
比較例１は、アンモニア水、過酸化水素水、超純水の混合比率が２：１：５のエッチャントを用いてウェハを回転させずにエッチングしたものである。比較例１では、図１１に示すように、エッチングによりウェハ２０主面が波打ち、図７に示す実施例１のウェハ２０と比較してウェハ２０主面の形状が大きく変形していることが分かる。
【００４１】
実施例１〜４に係るウェハを観察することにより、両面研磨したウェハに対してアンモニア水又は硫酸と、過酸化水素水と、超純水とを混合させたエッチャントを用いたエッチングを施すことにより、第１の研磨工程で付着した付着物を除去することができることが分かる。
【００４２】
また、実施例１と比較例１との比較から、エッチング槽で周方向に回転させながらウェハをエッチングすることにより、ウェハ主面の変形を抑制できることが分かる。
【００４３】
［他の実施の形態］
なお、本発明の実施の形態及び実施例は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、本発明は、ＧａＡｓの他、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等の化合物半導体に適用することができる。
【００４４】
また、上述した化合物半導体ウェハの製造方法は、本発明の要旨を変更しない範囲内で工程の削除、追加、変更、入替等を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…両面研磨機、１０…キャリア、１１…開口部、１２…孔、１３…アウタギア、２０…ウェハ、２１…周面、３０…接触部、４０…インターナルギア、５０…太陽ギア、６０…回転軸、１００…付着物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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