(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、前記上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板と、
前記ＳｉＣ基板の前記裏面の全体に設けられ、前記ＳｉＣ基板と同じ母材から形成され、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率が前記ＳｉＣ基板よりも小さい不純物注入層と、
を備えることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項２】
前記不純物注入層の下方に設けられた金属層を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ。
【請求項３】
前記金属層は、前記ＳｉＣ基板の前記裏面の全体を覆うことを特徴とする請求項２に記載の半導体ウエハ。
【請求項４】
上面と、前記上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板と、
前記ＳｉＣ基板の前記裏面の全体に設けられ、可視光または赤外光の透過率が前記ＳｉＣ基板よりも小さい基板検出層と、
前記ＳｉＣ基板の外周部の上に設けられ、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率が前記ＳｉＣ基板よりも小さい不純物注入層と、
を備えることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項５】
前記基板検出層は金属層を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ。
【請求項６】
前記ＳｉＣ基板の前記上面に設けられた結晶成長層を備え、
前記不純物注入層は、前記結晶成長層の外周部に設けられることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体ウエハ。
【請求項７】
前記不純物注入層は、前記ＳｉＣ基板と同じ母材から形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体ウエハ。
【請求項８】
前記不純物注入層よりも内側で、前記ＳｉＣ基板の前記上面に設けられた結晶成長層を備えることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウエハ。
【請求項９】
前記ＳｉＣ基板は半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
【請求項１０】
前記不純物は、Ａｒイオン、Ｓｉイオン、ＮイオンまたはＡｌイオンを含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
【請求項１１】
前記不純物のドーズ量は１×１０１６／ｃｍ２以上であり、前記不純物注入層の厚さは１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
【請求項１２】
前記不純物のドーズ量は１×１０１５／ｃｍ２以下であり、前記不純物注入層は１５０ｎｍよりも厚いことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
【請求項１３】
ＳｉＣ基板の裏面の全体にイオン注入を行い、前記ＳｉＣ基板の裏面側に可視光または赤外光である検出光の透過率が前記ＳｉＣ基板の母材よりも小さい不純物注入層を形成し、
前記検出光を前記不純物注入層に照射して、前記ＳｉＣ基板を検出し、
前記ＳｉＣ基板の検出後に、前記ＳｉＣ基板の前記裏面と反対側の面である上面側に半導体装置を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ＳｉＣ基板の前記裏面に金属層を形成した後に、前記ＳｉＣ基板の前記裏面の全体に前記イオン注入を行うことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記金属層は、前記ＳｉＣ基板の前記裏面の全体を覆うことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体装置を形成した後、前記不純物注入層を除去することを特徴とする請求項１３から１５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
上面と、前記上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板の前記裏面の全体に、可視光または赤外光である検出光の透過率が前記ＳｉＣ基板の母材よりも小さい基板検出層を形成し、
前記ＳｉＣ基板の前記上面の外周部にイオン注入を行い、前記検出光の透過率が前記ＳｉＣ基板の母材よりも小さい不純物注入層を形成し、
前記検出光を前記基板検出層または前記不純物注入層に照射して、前記ＳｉＣ基板を検出し、
前記ＳｉＣ基板の検出後に、前記ＳｉＣ基板の前記上面側に半導体装置を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記基板検出層は金属層を有することを特徴とする請求項１７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記ＳｉＣ基板の前記上面側に結晶成長層を形成し、
前記結晶成長層の外周部に前記イオン注入を行って前記不純物注入層を形成することを特徴とする請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記不純物注入層は、前記ＳｉＣ基板と同じ母材から形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記不純物注入層を形成した後、前記ＳｉＣ基板の前記上面に結晶成長層を成長させることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記半導体装置を形成した後、前記基板検出層を除去することを特徴とする請求項１７から２１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記ＳｉＣ基板は半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項１３から２２の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記イオン注入では、Ａｒイオン、Ｓｉイオン、ＮイオンまたはＡｌイオンを注入することを特徴とする請求項１３から２３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記不純物注入層のドーズ量は１×１０１６／ｃｍ２以上であり、前記不純物注入層の厚さは１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１３から２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記不純物注入層のドーズ量は１×１０１５／ｃｍ２以下であり、前記不純物注入層は１５０ｎｍよりも厚いことを特徴とする請求項１３から２４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、サファイア基板と、サファイア基板の片方の面全体に形成され、素子形成領域を有する結晶性のシリコン層からなるシリコン薄膜とを有する半導体ウエハが開示されている。シリコン薄膜の表面全体に酸化シリコン膜が形成されている。サファイア基板のシリコン薄膜が形成された面とは反対側の面全体にはシリコン膜が形成されている。シリコン膜は、アモルファス化されたシリコン膜と半球状グレインポリシリコン膜による荒れた表面を有する。半球状グレインポリシリコン膜は、ウエハ裏面に透過光を散乱させるので、光センサを用いた正確な位置決めができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０１１−４９５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウエハプロセス装置では、基板認識センサーによって基板の有無の検知または基板のアライメント処理を実施することがある。一般にＳｉ基板またはＧａＡｓ基板は赤色光または赤外光を吸収する。このため、透過型の光電センサーを用いて、光の透過の有無を検知することにより、基板の有無を検出できる。また、赤色光または赤外光の透過率が高い透明なガラス基板の場合、反射型の光電センサーが使用されることがある。反射型の光電センサーは、基板から反射される光により基板の有無を検出できる。【０００５】
高周波デバイスには、半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板が使用されることがある。半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板は透明である。このため、一般に上述した透過型センサーおよび反射型センサーでは基板の有無を検出することができない。【０００６】
特許文献１では、基板の外周部に基板を検出するための薄膜を形成する。この薄膜は、半導体製造工程の多種多様なプロセスによる削れまたは剥がれにより、消失するおそれがある。このため、製造工程の途中で基板の検出不良が発生するおそれがある。【０００７】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、可視光または赤外光を用いて基板を検出できる半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の第１の発明に係る半導体ウエハは、上面と、該上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の該裏面の全体に設けられ、該ＳｉＣ基板と同じ母材から形成され、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率が該ＳｉＣ基板よりも小さい不純物注入層と、を備える。【０００９】
本願の第２の発明に係る半導体ウエハは、上面と、該上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の該裏面の全体に設けられ、可視光または赤外光の透過率が該ＳｉＣ基板よりも小さい基板検出層と、該ＳｉＣ基板の外周部の上に設けられ、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率が該ＳｉＣ基板よりも小さい不純物注入層と、を備える。【００１０】
本願の第３の発明に係る半導体装置の製造方法は、ＳｉＣ基板の裏面の全体にイオン注入を行い、該ＳｉＣ基板の裏面側に可視光または赤外光である検出光の透過率が該ＳｉＣ基板の母材よりも小さい不純物注入層を形成し、該検出光を該不純物注入層に照射して、該ＳｉＣ基板を検出し、該ＳｉＣ基板の検出後に、該ＳｉＣ基板の該裏面と反対側の面である上面側に半導体装置を形成する。【００１１】
本願の第４の発明に係る半導体装置の製造方法は、上面と、該上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板の該裏面の全体に、可視光または赤外光である検出光の透過率が該ＳｉＣ基板の母材よりも小さい基板検出層を形成し、該ＳｉＣ基板の該上面の外周部にイオン注入を行い、該検出光の透過率が該ＳｉＣ基板の母材よりも小さい不純物注入層を形成し、該検出光を該基板検出層または該不純物注入層に照射して、該ＳｉＣ基板を検出し、該ＳｉＣ基板の検出後に、該ＳｉＣ基板の該上面側に半導体装置を形成する。
【発明の効果】
【００１２】
本願の発明に係る半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法では、不純物注入層により可視光または赤外光を用いてＳｉＣ基板を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る半導体ウエハの断面図である。
【図２】実施の形態１でＳｉＣ基板の上面に保護膜を設けた状態を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るイオン注入工程を説明する図である。
【図４】実施の形態１でＳｉＣ基板の裏面側に不純物注入層が形成された状態を示す図である。
【図５】実施の形態１で保護膜を除去した状態を示す図である。
【図６】実施の形態１の検出工程を説明する図である。
【図７】実施の形態１の変形例に係る半導体ウエハの断面図である。
【図８】実施の形態２に係る半導体ウエハの断面図である。
【図９】実施の形態２でＳｉＣ基板の上面に保護膜を設けた状態を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るイオン注入工程を説明する図である。
【図１１】実施の形態２でＳｉＣ基板の裏面側に不純物注入層が形成された状態を示す図である。
【図１２】実施の形態２で保護膜を除去した状態を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係る半導体ウエハの断面図および平面図である。
【図１４】実施の形態３で結晶成長層の上面に保護膜を設けた状態を示す図である。
【図１５】実施の形態３でフォトレジストを形成した状態を示す図である。
【図１６】実施の形態３に係るイオン注入工程を説明する図である。
【図１７】実施の形態３で結晶成長層に不純物注入層が形成された状態を示す図である。
【図１８】実施の形態４に係る半導体ウエハの断面図および平面図である。
【図１９】実施の形態４でＳｉＣ基板の上面に保護膜を設けた状態を示す図である。
【図２０】実施の形態４でフォトレジストを形成した状態を示す図である。
【図２１】実施の形態４に係るイオン注入工程を説明する図である。
【図２２】実施の形態４でＳｉＣ基板に不純物注入層が形成された状態を示す図である。
【図２３】実施の形態４で保護膜を除去した状態を示す図である。
【図２４】実施の形態４で結晶成長層を形成した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体ウエハ１００の断面図である。半導体ウエハ１００は、上面と、上面と反対側の面である裏面とを有するＳｉＣ基板１０を備える。ＳｉＣ基板１０は、半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板である。ＳｉＣ基板１０の上面には、半導体装置が形成される。
【００１６】
ＳｉＣ基板１０には、裏面の全体から一定の深さまで不純物注入層１２が設けられる。つまり、ＳｉＣ基板１０は、透明な半絶縁層１１と、半絶縁層１１の下面の全体に設けられた不純物注入層１２を有する。なお、ＳｉＣ基板１０の上面には複数のエピタキシャル層が形成されていても良い。
【００１７】
不純物注入層１２は、基板検出のために設けられる。不純物注入層１２は、平面視でＳｉＣ基板１０の中央部および外周部に設けられる。不純物注入層１２は、半絶縁層１１と同じ母材から形成され、不純物を含む。不純物注入層１２は、可視光または赤外光の透過率が半絶縁層１１よりも小さい。つまり、不純物注入層１２は、半絶縁層１１よりも可視光または赤外光を反射または吸収し易い。可視光は、赤色光であっても良い。不純物注入層１２は、可視光または赤外光の反射率が半絶縁層１１よりも大きいものとしても良い。
【００１８】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、ＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を形成する。図２は、実施の形態１でＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を設けた状態を示す図である。保護膜１４は、ＳｉＣ基板１０を保護するために設けられる。保護膜１４は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはスパッタリング法で成膜されるＳｉＮ膜またはＳｉＯ膜である。保護膜１４は、スパッタリング法または蒸着法で成膜可能な金属薄膜であっても良い。また、保護膜１４は、ポリイミドまたはレジスト等の塗布材料でも良い。
【００１９】
次に、ＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物注入層１２を形成する。不純物注入層１２は例えばイオン注入法により形成する。図３は、実施の形態１に係るイオン注入工程を説明する図である。図４は、実施の形態１でＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物注入層１２が形成された状態を示す図である。イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体にイオン注入を行う。
【００２０】
イオン注入が行われた領域において、ＳｉＣ基板１０の透明度は低下する。つまり、ＳｉＣ基板１０の裏面側に後述する検出光の透過率がＳｉＣ基板１０の母材よりも小さい不純物注入層１２を形成される。ここで、検出光は可視光または赤外光である。
【００２１】
イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物として例えばＡｒイオンを注入する。不純物であるイオン種は、Ｓｉイオン、ＮイオンまたはＡｌイオンでも同様の効果を得ることが出来る。
【００２２】
基板検知に必要な不純物注入層１２の厚さは不純物濃度によって決定される。不純物濃度はイオン注入量、ドーズ量とも呼ばれる。Ａｒイオンのドーズ量が１×１０１６／ｃｍ２の場合、不純物注入層１２の厚さが１５０ｎｍあれば、ＳｉＣ基板１０を検出できる。また、Ａｒイオンのドーズ量は１×１０１５／ｃｍ２の場合、不純物注入層１２の厚さは１５０ｎｍよりも厚いことが好ましい。
【００２３】
つまり、不純物のドーズ量が１×１０１６／ｃｍ２以上のとき、不純物注入層１２の厚さは１５０ｎｍ以下であっても良い。また、不純物のドーズ量が１×１０１５／ｃｍ２以下のとき、不純物注入層１２は１５０ｎｍよりも厚いことが好ましい。
【００２４】
次に、保護膜１４を除去する。図５は、実施の形態１で保護膜１４を除去した状態を示す図である。保護膜１４の除去方法には保護膜１４の種類によって様々な手法がある。ＳｉＮ膜またはＳｉＯ膜には、ＨＦ溶液等のエッチング液が使用される。保護膜１４が塗布材料の場合は、有機溶剤等を用いて除去できる。以上から、半導体ウエハ１００を製造できる。
【００２５】
次に、検出工程を実施する。図６は、実施の形態１の検出工程を説明する図である。検出工程では、光源１７から半導体ウエハ１００に検出光１８を照射する。製造装置において、光源１７は半導体ウエハ１００の上方に設けられる。また、製造装置において半導体ウエハ１００の下方にはセンサー１６が設けられる。
【００２６】
このとき、検出光１８を不純物注入層１２に照射して、ＳｉＣ基板１０を検出する。不純物注入層１２は検出光１８を反射または吸収する。このため、光源１７とセンサー１６の間にＳｉＣ基板１０がある場合、センサー１６は検出光１８を検出しない。また、光源１７とセンサー１６の間にＳｉＣ基板１０がある場合、センサー１６が検出する検出光１８が、ＳｉＣ基板１０がない場合と比較して低いものとしても良い。このため、ＳｉＣ基板１０の有無を検出できる。
【００２７】
また、センサー１６は、不純物注入層１２で反射された検出光１８を検出するものとしても良い。センサー１６は、不純物注入層１２からの反射の有無によって、ＳｉＣ基板１０の有無を検出しても良い。
【００２８】
ＳｉＣ基板１０の検出後に、ＳｉＣ基板１０の上面側に半導体装置を形成する。半導体装置は例えば高周波デバイス等のトランジスタである。ＳｉＣ基板１０の上面には、抵抗、キャパシタ等により回路が形成されても良い。
【００２９】
半導体装置を形成した後、不純物注入層１２は除去される。特に高周波デバイスでは高周波回路を形成するために、チップ裏面側にグラウンドとなる電極を形成することがある。また、表面電極と裏面側電極を接続するために、ＳｉＣ基板１０にスルーホールを形成することがある。ＳｉＣ基板１０は、高周波回路設計またはスルーホール形成に適した厚さとなるように、研削装置により薄板化される。薄板化処理時に、不純物注入層１２は除去されることとなる。
【００３０】
Ｓｉに比べてバンドギャップが広いＳｉＣまたはＧａＮ等の化合物半導体基板は、一般にパワーデバイスまたは高周波デバイスに使用される。ＳｉＣは不純物量が少ないほど透明度が高く、結晶の電気抵抗が高い傾向にある。高周波デバイスでは、結晶中の不純物量が少なく基板の透明度が高い半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板が用いられることが多い。これに対し、パワーデバイスでは例えばｎ型ＳｉＣ基板が使用される。このため、特に高周波デバイス用のＳｉＣ基板では、可視光または赤外光を用いて基板の有無を検出することが困難となることが考えられる。
【００３１】
半絶縁ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造においては、Ｓｉ基板用のウエハプロセス装置が用いられることがある。このとき、透明基板を既存のウエハプロセス装置で検出する必要がある。このため、例えば基板の裏面側に赤色光または赤外光の透過率が低いＣｒ、ＷまたはＡｌなどの金属薄膜を形成することが考えられる。
【００３２】
ここで、半導体装置の製造工程には一般に１００以上の工程が含まれる。これらの工程は、金属薄膜および絶縁膜等の薄膜の形成および露光装置を用いた薄膜の加工を含む。薄膜の形成には、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等が用いられる。薄膜の加工には、フォトリソグラフィー技術を用いたパターン転写、ドライエッチング、ウェットエッチング等が用いられる。このほかに、イオン注入および熱処理等が実施される。
【００３３】
基板検出のために基板の裏面側に金属薄膜を形成した場合、上述の多種多様なプロセスにより、金属薄膜が削れるおそれがある。また、金属薄膜が変質して基板から剥がれるおそれがある。これにより、特に製造工程の後半では、基板の検出不良が発生するおそれがある。また、全ての製造工程において削れおよび変質を防止できる金属薄膜を選択することは一般に困難である。
【００３４】
また半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板は化学的安定性に優れている。このような基板では、基板と金属薄膜との密着性は一般に十分ではない。このため、半導体製造装置で基板を搬送する際に、基板の裏面側と搬送アームとが接触することで、基板から金属薄膜が剥がれるおそれがある。
【００３５】
このように、基板の裏面側に金属薄膜を形成する手法では、金属薄膜が製造途中で消失して、基板の検出不良が発生する可能性がある。また、基板の検出不良を防止するために複数回、金属薄膜を形成すると、製造コストの増加につながる。
【００３６】
これに対し、本実施の形態ではＳｉＣ基板１０の検出に不純物注入層１２を用いる。このため、基板の裏面に金属薄膜を形成するような場合と異なり、半導体製造工程中の様々な処理によって不純物注入層１２が剥がれることを防止できる。特に、不純物注入層１２は、ＳｉＣ基板１０の材質と同じＳｉＣから形成される。ＳｉＣ基板を用いたウエハプロセスでは、一般にＳｉＣ基板がエッチングされるような工程は使用されない。従って、製造工程中に不純物注入層１２が消失することを防止できる。
【００３７】
以上から、本実施の形態では、可視光または赤外光を用いて確実にＳｉＣ基板１０を検出できる。これにより、ＳｉＣ基板１０の検出不良を抑制できる。また、標準的なＳｉデバイスまたはＧａＡｓデバイスの製造ラインで使用されている半導体製造装置を用いて、ＳｉＣ基板１０を検出できる。さらに不純物注入層１２の維持のために追加で成膜処理を行う必要がなく、製造コストの増加を抑制できる。
【００３８】
また、本実施の形態では、ＳｉＣ基板１０の全面に不純物注入層１２が形成される。このため、基板の端部に限らず、基板の中央部で検出を行うような製造装置によっても、ＳｉＣ基板１０を検出できる。
【００３９】
本実施の形態では、不純物注入層１２はＳｉＣ基板１０の一部である。この変形例として、ＳｉＣ基板１０を検出するための基板検出層が、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体に設けられても良い。この場合、基板検出層は、ＳｉＣ基板１０と同じ母材から形成され、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率がＳｉＣ基板１０よりも小さければ良い。
【００４０】
図７は、実施の形態１の変形例に係る半導体ウエハ２００の断面図である。半導体ウエハ２００は、不純物注入層２１２を有する。不純物注入層２１２は半絶縁層１１に挟まれるように設けられる。このように、不純物注入層２１２は、ＳｉＣ基板１０の最下層に限らず、ＳｉＣ基板１０の裏面と離れて形成されても良い。
【００４１】
これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４２】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る半導体ウエハ３００の断面図である。半導体ウエハ３００は、不純物注入層１２の下方に設けられた金属層３２０を備える。金属層３２０は、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体を覆う。金属層３２０は、可視光または赤外光の透過率が半絶縁層１１よりも小さい。他の構造は実施の形態１の半導体ウエハ１００と同様である。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、ＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を形成する。図９は、実施の形態２でＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を設けた状態を示す図である。
【００４４】
次に、ＳｉＣ基板１０の裏面に金属層３２０を形成する。金属層３２０は、ＣＶＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法または蒸着法により形成される。金属層３２０は例えばＣｒ、ＷまたはＡｌから形成される。
【００４５】
次に、イオン注入によりＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物注入層１２を形成する。図１０は、実施の形態２に係るイオン注入工程を説明する図である。図１１は、実施の形態２でＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物注入層１２が形成された状態を示す図である。イオン注入は、金属層３２０が形成された状態で、金属層３２０を通してＳｉＣ基板１０の裏面の全体に実施される。
【００４６】
次に、保護膜１４を除去する。図１２は、実施の形態２で保護膜１４を除去した状態を示す図である。
【００４７】
本実施の形態では、基板検出のための構造として不純物注入層１２に加えて金属層３２０が設けられる。このため、さらに確実にＳｉＣ基板１０を検出でき、ＳｉＣ基板１０の検出不良を低減できる。
【００４８】
なお、イオン注入により不純物注入層１２を形成した後に金属層３２０を形成しても良い。
【００４９】
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係る半導体ウエハ４００の断面図および平面図である。半導体ウエハ４００では、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体に基板検出層４２２が設けられる。基板検出層４２２は、可視光または赤外光の透過率がＳｉＣ基板１０よりも小さい。基板検出層４２２は例えばＣｒ、ＷまたはＡｌから形成される金属層である。
【００５０】
ＳｉＣ基板１０の上面には、結晶成長層４２４が設けられる。結晶成長層４２４の外周部には、不純物注入層４２６が設けられる。不純物注入層４２６は、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率がＳｉＣ基板１０よりも小さい。不純物注入層４２６は、ＳｉＣ基板１０の外周部の上において、結晶成長層４２４の端部から例えば５ｍｍ以内の領域に形成されている。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、ＳｉＣ基板１０上にエピタキシャル成長を実施し、結晶成長層４２４を形成する。エピタキシャル成長は例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により実施する。半導体装置が高周波デバイスの場合、結晶成長層４２４としてＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の複数の層が形成される。
【００５２】
次に、結晶成長層４２４の上面に保護膜１４を形成する。図１４は、実施の形態３で結晶成長層４２４の上面に保護膜１４を設けた状態を示す図である。本実施の形態の保護膜１４は、ＣＶＤ法、スパッタリング法または蒸着法により形成されたＳｉＮ膜またはＳｉＯ膜であることが好ましい。保護膜１４は、後述するフォトレジスト４２８を形成する際に半導体層の表面を汚染から保護することを目的としている。また、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体に基板検出層４２２を形成する。
【００５３】
次に、保護膜１４の上にフォトレジスト４２８を塗布する。次に、フォトリソグラフィー法によりＳｉＣ基板１０の端部から５ｍｍ以内の領域のフォトレジスト４２８を除去する。図１５は、実施の形態３でフォトレジスト４２８を形成した状態を示す図である。
【００５４】
次に、イオン注入工程を実施する。図１６は実施の形態３に係るイオン注入工程を説明する図である。イオン注入工程では、結晶成長層４２４の上面の外周部にイオン注入を行い、不純物注入層４２６を形成する。ここでは、結晶成長層４２４の上面側からイオン注入を実施して、結晶成長層４２４のうちフォトレジスト４２８でマスクされた部分以外の領域にイオンが注入される。イオン注入工程において、イオン種、ドーズ量および不純物注入層４２６の厚さは、例えば実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１７は、実施の形態３で結晶成長層４２４に不純物注入層４２６が形成された状態を示す図である。不純物注入層４２６は、検出光１８の透過率がＳｉＣ基板１０よりも小さい。不純物注入層４２６は、検出光１８の透過率が結晶成長層４２４のうち不純物注入層４２６以外の部分よりも小さくても良い。
【００５６】
次に、フォトレジスト４２８および保護膜１４を除去する。フォトレジスト４２８の膜厚は、不純物注入層４２６を形成する際のイオン注入条件によって決定される。イオン注入時の加速エネルギーでイオンがＳｉＣ基板１０の上面に到達しないように、フォトレジスト４２８の膜厚は設定される。なお、不純物注入層４２６は、デバイス形成領域外に形成される。
【００５７】
その後、検出光１８を基板検出層４２２または不純物注入層４２６に照射して、ＳｉＣ基板１０を検出する。ＳｉＣ基板１０を検出した後、ＳｉＣ基板１０の上面側の処理を行い、半導体装置を形成する。また、半導体装置を形成した後、基板検出層４２２を除去する。
【００５８】
本実施の形態では、結晶成長層４２４の外周部にのみ不純物注入層４２６を形成する。このため、不純物注入層４２６は、基板の外周部で基板を検出する製造装置に対して有効となる。また、基板の中央部で基板を検出する製造装置では、基板検出層４２２を用いて検出が行われる。
【００５９】
また、基板検出層４２２は、保護膜１４、フォトレジスト４２８および不純物注入層４２６を形成する際のＳｉＣ基板１０の検出に使用されても良い。この場合、基板検出層４２２は保護膜１４を形成する前に形成される。
【００６０】
ＳｉＣ基板１０の裏面側に不純物注入層を形成する場合、基板を裏返して処理する必要がある。本実施の形態では、不純物注入層４２６をＳｉＣ基板１０の上面側に形成する。このため、不純物注入層４２６の形成時にＳｉＣ基板１０を裏返す必要性がない。従って、生産性を向上することができる。
【００６１】
また、金属層である基板検出層４２２は、特にＳｉＣ基板１０の外周部で剥がれやすい。本実施の形態では、結晶成長層４２４の外周に基板検出用の不純物注入層４２６を形成する。このため、ＳｉＣ基板１０の外周部で基板検出層４２２が剥がれても、結晶成長層４２４により基板検出機能を補うことができる。
【００６２】
不純物注入層４２６は結晶成長層４２４の上面から一定の深さまで形成される。これに限らず、不純物注入層４２６は、結晶成長層４２４の上面よりも深い位置から形成されても良い。
【００６３】
また、基板検出層４２２は金属層に限らない。基板検出層４２２は、実施の形態１と同様に、ＳｉＣ基板１０の裏面側の全体に設けられた不純物注入層であっても良い。この場合、不純物注入層は、可視光または赤外光の透過率がＳｉＣ基板１０の母材よりも小さい。
【００６４】
実施の形態４．
図１８は、実施の形態４に係る半導体ウエハ５００の断面図および平面図である。半導体ウエハ５００では、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体に基板検出層５２２が設けられる。基板検出層５２２は、例えば金属層であり、可視光または赤外光の透過率が半絶縁層１１よりも小さい。
【００６５】
ＳｉＣ基板１０の外周部の上面側には不純物注入層５２６が設けられる。不純物注入層５２６は不純物を含み、可視光または赤外光の透過率が半絶縁層１１よりも小さい。不純物注入層５２６は、ＳｉＣ基板１０と同じ母材から形成される。不純物注入層５２６は、ＳｉＣ基板１０の端部から例えば５ｍｍ以内の領域に形成されている。ＳｉＣ基板１０の上面には、不純物注入層５２６よりも内側に結晶成長層５２４が設けられる。
【００６６】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、ＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の裏面の全体に基板検出層４２２を形成する。図１９は、実施の形態４でＳｉＣ基板１０の上面に保護膜１４を設けた状態を示す図である。
【００６７】
次に、フォトリソグラフィー法により、ＳｉＣ基板１０の端部から５ｍｍ以内の領域を除いて、保護膜１４の上にフォトレジスト４２８を形成する。図２０は、実施の形態４でフォトレジスト４２８を形成した状態を示す図である。
【００６８】
次に、イオン注入工程を実施する。図２１は実施の形態４に係るイオン注入工程を説明する図である。イオン注入工程では、フォトレジスト４２８をマスクとして、ＳｉＣ基板１０の上面の外周部にイオン注入を行う。これにより、検出光１８の透過率がＳｉＣ基板１０の母材よりも小さい不純物注入層５２６を形成する。図２２は、実施の形態４でＳｉＣ基板１０に不純物注入層５２６が形成された状態を示す図である。次に、フォトレジスト４２８を除去する。
【００６９】
次に、保護膜１４と基板検出層４２２を除去する。図２３は、実施の形態４で保護膜１４を除去した状態を示す図である。基板検出層４２２は、保護膜１４を除去する際に同時に除去可能であることが好ましい。例えば保護膜１４がＳｉＮまたはＳｉＯである場合、基板検出層４２２にはＴｉまたはＡｌが用いられると良い。
【００７０】
次に、ＳｉＣ基板１０の上面に結晶成長層５２４を成長させる。また、ＳｉＣ基板１０の裏面に基板検出層５２２を形成する。図２４は、実施の形態４で結晶成長層５２４を形成した状態を示す図である。結晶成長層５２４はデバイスの半導体層として機能する。結晶成長層５２４は、ＭＯＣＶＤ法等により形成する。
【００７１】
結晶成長層５２４は不純物注入層５２６が形成された領域以外に形成される。一般に結晶成長層は結晶層上に形成される。ここで、単結晶ＳｉＣに形成された不純物注入層はアモルファス化されている。このため、結晶成長層５２４は不純物注入層５２６以外の結晶領域にのみ形成される。
【００７２】
本実施の形態では、ＳｉＣ基板１０に不純物注入層５２６を形成する。このため、結晶成長層５２４の材質および構造に関係なく、基板検出に有効な不純物注入層５２６を得ることができる。
【００７３】
なお、結晶成長層５２４は例えば８００℃以上の高温でエピタキシャル成長させる。このとき、炉内での金属汚染を回避するために金属層である基板検出層４２２をエピタキシャル成長前に除去している。エピタキシャル成長の後、ウエハ中央付近でウエハの有無を検出可能なように、再度、金属薄膜である基板検出層５２２を形成する。エピタキシャル層の品質に問題なければ、基板検出層４２２を保護膜１４と共に除去しなくても良い。
【００７４】
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ＳｉＣ基板、１１  半絶縁層、１２  不純物注入層、１４  保護膜、１６  センサー、１７  光源、１８  検出光、１００  半導体ウエハ、２００  半導体ウエハ、２１２  不純物注入層、３００  半導体ウエハ、３２０  金属層、４００  半導体ウエハ、４２２  基板検出層、４２４  結晶成長層、４２６  不純物注入層、４２８  フォトレジスト、５００  半導体ウエハ、５２２  基板検出層、５２４  結晶成長層、５２６  不純物注入層
【要約】
本願の発明に係る半導体ウエハは、上面と、上面と反対側の面である裏面と、を有するＳｉＣ基板と、ＳｉＣ基板の裏面の全体に設けられ、ＳｉＣ基板と同じ母材から形成され、不純物を含み、可視光または赤外光の透過率がＳｉＣ基板よりも小さい不純物注入層と、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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