(57)【要約】【課題】半導体ウエハの製造において、研削工程やラップ工程で生じるスクラッチをエッチング工程で拡大してしまう。【解決手段】アンモニア濃度０．１２ｗｔ％、過酸化水素濃度０．０３ｗｔ％の混合溶液でエッチングすることにより、エッチング後のスクラッチ形状を平坦ないし凸状にする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶成長法によりバルク結晶を成長させる工程と、該バルク結晶をスライシングによりウエハに切断する工程と、該ウエハの面を研削またはラップする工程と、該研削されたウエハの面をエッチング溶液を用いてエッチングする工程とを備え、該エッチング工程が前記研削またはラップ工程で前記ウエハの表面に形成された凹部を平坦化もしくは凸状形状に成形せしめる工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング溶液が少なくともアルカリ溶液と酸化剤とを含む混合溶液であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング溶液が少なくとも酸性溶液と酸化剤とを含む混合溶液であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記アルカリ性溶液の濃度が０．０３〜０．４ｗｔ％なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸化剤の濃度が０．０１〜０．１ｗｔ％なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング溶液が少なくとも濃度０．１２ｗｔ％のアルカリ性溶液と濃度０．０３ｗｔ％の酸化剤を含んでなる混合溶液であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング溶液が少なくとも濃度０．１２ｗｔ％の酸性溶液と濃度０．０３ｗｔ％の酸化剤を含んでなる混合溶液であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
ウエハの上面に能動回路素子が形成されてなる半導体装置の製造方法であって、前記能動回路素子を形成する前処理として、前記ウエハの面をアルカリ性溶液または酸性溶液と酸化剤とを少なくとも含む混合溶液を用いてエッチング処理がなされることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記混合液のアルカリ性溶液または酸性溶液の濃度が０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲であり、かつ、酸化剤の濃度が０．０１〜０．１ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造に係り、特にエッチング溶液中の溶質の濃度を変えることにより、エッチング後のウエハ表面態様を変えることを可能とするエッチングプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置に用いられるウエハ基板は、結晶成長させたバルク結晶をスライシングして研削またはラップを行い、エッチングを行った後研磨して作られる。しかし、上記エッチングにおいて特開平９−１９０９８９号公報に記載のエッチャントや、特開平１１−５４４７４号公報に記載のエッチング方法では、ウエハの表面全体を均一にエッチング処理するためのものであって、その場合には、研削工程またはラップ工程によりウエハ表面に形成されたスクラッチやクラックを拡大してしまう結果を招き、その上に能動回路素子等の形成を困難にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウエハの製造において、スライシング工程ではウエハ厚さや形状は均一にならないため、その後に研削工程やラップ工程を導入し、形状を整える作業を余儀なくされている。しかし、研削やラップを施すことよりウエハ表面には結晶構造の乱れや残留応力といった加工変質層を存在せしめ、これによってウエハ自身の電気的特性に影響を与えてしまう。従って、研削やラップの工程の後に、エッチング処理を行ない、これらを除去することが求められている。
【０００４】
しかしながら、従来よく使用されたアルカリ性溶液と酸化剤の混合溶液のエッチングは、ウエハ表面の平坦化を目的とするものであるため、図３に示すように研削やラップ工程においてウエハ表面に生じたスクラッチやクラックを拡大させてしまう。
【０００５】
拡大されたスクラッチやクラックが次工程の研磨工程で完全に除去できない場合には、電気特性の低下やウエハ自体の強度が低下してしまい、デバイスの信頼性低下を招く結果になる。
【０００６】
上記エッチャントの量産現場での使用を考えた場合、拡大されたスクラッチやクラックを十分除去できるように、次工程の研磨工程において研磨時間を十分長くとらなければならない。また、拡大されたスクラッチやクラックを除去しきれなかった場合には再度研磨を行う必要がある。こうしたことは製品のコスト上昇を招くため、加工変質層を除去し、かつ、スクラッチやクラックの拡大を抑えたエッチャントが求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、エッチャントにアルカリ性溶液または酸性溶液と酸化剤との混合溶液を用い、その濃度をコントロールすることでスクラッチやクラックの拡大を抑えることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では半導体装置のエッチング工程において、エッチャント中のアルカリ性または酸性溶液の濃度を０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲、好ましくは０．１２ｗｔ％とし、酸化剤の濃度を０．０１〜０．１ｗｔ％の範囲、好ましくは０．０３％とすることによって、研削またはラップの工程で形成されたウエハ面の凹部を平坦ないし凸状形状に成形するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例である半導体装置の製造方法について、ＧａＡｓウエハの場合を代表例として、図面を用いて詳細に説明する。
図１はＧａＡｓウエハの製造工程の概略を表した説明図である。尚、実際の製造工程では被加工結晶の大きさや精度から途中工程の省略もしくは付加があるが、それらについてはここでは省略してある。
【００１０】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばＬＥＣ法（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ　Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法：液体封止引上げ法）によりバルク結晶を結晶成長させる。なお、本実施例ではＬＥＣ法を用いているが、他の結晶成長法でもよい。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示すように、例えばワイヤーソーを用いてウエハを切り出す。このときの切断条件は、一次粒径１０〜１５μｍの微粒子を分散させた溶液を供給しながら、直径１００μｍのブラスメッキワイヤーを用い、切断速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。尚、切断条件は上記の条件に限定されない。
【００１２】
そして図１（ｃ）に示すように、ウエハの（１００）面を例えば研削方法を用いて削り、ウエハの形状を整える。このときの研削条件としては、砥石回転数３０００ｒｐｍ、砥石の切り込み速度０．５μｍ／ｍｉｎ、ウエハ回転数２００ｒｐｍとし、粒径４〜６μｍの砥粒を含む砥石を用いた。なお、研削水には純水を用い、その供給量は５Ｌ／ｍｉｎとした。本実施例では研削を用いているが、ラップを用いてウエハ形状を整えてもよく、その条件はこの限りではない。
【００１３】
その後、図１（ｄ）に示すように少なくともアルカリ性溶液と酸化剤との混合溶液を用いてエッチングを行い、ウエハ表面に生じた結晶構造の乱れや残留応力といった加工変質層、凹部を除去する。まず、窒素バブリングをしたアルカリ性溶液と酸化剤の混合溶液に入れ、エッチング処理を行う。その後、窒素バブリングをした純水を用いて流水洗浄を行い、乾燥させる。
【００１４】
研削により生じた加工変質層を除去するためのエッチャントとして、アンモニアと過酸化水素を含む混合溶液を使用した。本発明に係るＧａＡｓ半導体ウエハのエッチングで用いるエッチャントの目的は、上記した混合溶液の濃度とエッチング時間をコントロールすることにより、ウエハ表面に形成された特に凹部を平坦化もしくは凸状形状に成形することである。
【００１５】
図２に、アンモニアの濃度を０．０３〜０．９ｗｔ％の範囲で、かつ、過酸化水素の濃度を０．０１〜０．３ｗｔ％の範囲で変えたときの、エッチング時間とスクラッチの深さとの関係を示す。図２より、アンモニア濃度０．４６〜０．６ｗｔ％の範囲、過酸化水素濃度０．１２〜０．２ｗｔ％の範囲のエッチャントＣでは、エッチング時間の経過に対しスクラッチ（凹部）の高さは変わらない。また、アンモニア濃度０．８〜０．８９ｗｔ％、過酸化水素濃度０．２３〜０．３ｗｔ％のエッチャントＤでは、エッチング時間の経過と共にスクラッチは深くなっている。
【００１６】
一方、アンモニア濃度０．２３〜０．４ｗｔ％、過酸化水素濃度０．０４〜０．１ｗｔ％のエッチャントＢでは、エッチング時間の経過と共にスクラッチが浅くなる傾向を示し、アンモニア濃度０．０３〜０．１２ｗｔ％、過酸化水素濃度０．０１〜０．０３ｗｔ％のエッチャントＡでは、エッチング時間の経過と共にスクラッチは浅くなり、その後、凹部が凸状形状に変化している。これはスクラッチ部に形成される加工変質層の程度がその周囲部分よりも大きいため、加工変質層、即ち凹部の斜面におけるエッチングレートがその周囲に比較して圧倒的に小さいため、その結果として凸形状を形成すると考えられる。
【００１７】
エッチングのメカニズムは、酸化剤により表面に酸化膜が形成され、これがアルカリにより除去される。そのため酸化剤濃度が低くなりすぎると酸化膜が十分形成されず、エッチングが進行しなくなる。またアルカリ濃度が低い場合も同様で、形成された酸化膜を十分除去できず、エッチングが進行しなくなる。
【００１８】
上記した結果から、研削またはラップ工程においてウエハ表面に形成された凹部を平坦に、もしくは凸状形状に成形するための最適なエッチャントとして、アンモニア濃度は０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲、過酸化水素濃度は０．０１〜０．１ｗｔ％の範囲であり、望ましくはアンモニア濃度０．１２ｗｔ％、過酸化水素濃度は０．０３ｗｔ％がエッチングプロセスにとって好適であるといえる。このとき、エッチングを約６０秒間行うことで、スクラッチ深さをほぼ０にすることが可能となる。この時のＧａＡｓウエハの平坦性は約１ｎｍＲａ程度である。
【００１９】
本実施例ではエッチャントにアンモニアと過酸化水素を用いたが、アンモニアの代わりに他のアルカリ性溶液（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）や酸性溶液（例えば、塩酸、硫酸、硝酸等）を用いてもよく、また、過酸化水素の代わりに他の酸化剤（例えば、次亜塩素酸、塩素化イソシアヌール酸、フェリシアン化カリウム等）を用いても良く、同様の効果を上げることが出来る。
【００２０】
最後に、図１（ｅ）に示すように、例えばポリッシング法を用いてウエハ表面を仕上げる。このときの研磨条件としては、研磨圧力０．３４ｋＰａ、定盤回転数１４ｒｐｍとし、一次粒径が０．１μｍの微粒子を分散させた溶液を供給しながら両面を研磨する。研磨パッドには不織布からなるものを用いた。尚、前述のエッチング工程により、ウエハ表面の凹部の平坦化によって、このポリッシング工程を省略することも可能である。
【００２１】
また、本実施例では、ＧａＡｓウエハの結晶面方位が（１００）面について記述しているが、その他の結晶面の方位を有するウエハや（１００）から任意の結晶面の方向に切り出したウエハウエハ（オフアングルウエハ）についても同様の結果が得られる。
【００２２】
また、上記したエッチングの概念はＧａＡｓウエハに限定されることなく、ＩｎＰウエハ等の場合にも同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００２３】
次に、第２の実施例として、上記したウエハを用いて半導体装置を形成する場合について説明する。
使用したＧａＡｓウエハは上記の実施例１で用いたウエハであって、ウエハ研削後のエッチング処理は、アンモニア濃度０．１２ｗｔ％なる溶液と過酸化水素濃度０．０３ｗｔ％なる溶液との混合溶液を用いて約６０秒間行った。その後、このウエハを基板として、その上方に能動回路素子、例えばＧａＡｌＡｓの活性層及びクラッド層を備えたレーザ素子（図示せず）を形成し、その特性をチェックした結果、良好な発振特性を示すことがわかった。このことは、レーザ素子の下地基板として用いるウエハの研削後に実施するエッチング処理が、レーザ素子特性に悪影響を及ぼさない程度の表面平坦化（約１ｎｍＲａ程度）がなされていることを表している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ウエハ表面に生じたスクラッチを平坦化することができ、研磨工程でのスクラッチ除去を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧａＡｓウエハの製造工程を示したものである。
【図２】エッチング時間とスクラッチの深さの関係を示したものである。
【図３】エッチングによりスクラッチやクラックが拡大されるときの模式図を示したものである。
【符号の説明】
１・・・バルク結晶、２・・・ワイヤーソー、３・・・研削砥石、４・・・ウエハ、５・・・エッチャント、６・・・研磨パッド、７・・・スクラッチ、８・・・エッチング前スクラッチ幅、９・・・エッチング後スクラッチ幅、１０・・・エッチング前スクラッチ深さ、１１・・・エッチング後スクラッチ深さ、１２・・・拡大されたスクラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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