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JP2005101120A - Compound semiconductor wafer and its cleavage method - Google Patents

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JP2005101120A
JP2005101120A JP2003330914A JP2003330914A JP2005101120A JP 2005101120 A JP2005101120 A JP 2005101120A JP 2003330914 A JP2003330914 A JP 2003330914A JP 2003330914 A JP2003330914 A JP 2003330914A JP 2005101120 A JP2005101120 A JP 2005101120A
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semiconductor wafer
compound semiconductor
cleavage
flat
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JP2003330914A
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Takashi Suzuki
隆 鈴木
Takeshi Ikeda
健 池田
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound semiconductor wafer wherein a cleavage plane is formed with high yield, in a wafer in which an orientation flat or an index flat is formed by the cleavage surface, and also to provide its cleavage method. <P>SOLUTION: The rough-surface finish 7 is processed in one side 3 of the wafer 1 with different roughness in the front surface from that in the back surface, at a previous process of the cleavage process. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、劈開加工が容易な化合物半導体ウェハ及びその劈開方法に関するものである。   The present invention relates to a compound semiconductor wafer that can be easily cleaved and a cleavage method thereof.

GaAsウェハは、受光、発光素子、高周波素子等の基板として幅広く使われている。これらGaAsウェハには直接イオンをイオンインプラ装置で打ち込んだり、ウェハ表面にエピタキシャル層(膜)を形成して半導体素子を製作する。   GaAs wafers are widely used as substrates for light receiving, light emitting elements, high frequency elements and the like. Ions are directly implanted into these GaAs wafers with an ion implantation apparatus, or an epitaxial layer (film) is formed on the wafer surface to produce a semiconductor element.

半導体レーザやLEDなど発光素子の基板として使用されるGaAsウェハのサイズは、直径がφ2インチ(50mm)、φ3インチ(76mm)のものが多い。   As for the size of a GaAs wafer used as a substrate of a light emitting element such as a semiconductor laser or an LED, there are many diameters of φ2 inch (50 mm) and φ3 inch (76 mm).

こうしたGaAsウェハは、GaAs単結晶を所定の径で円筒研削し、所定の厚さでスライスし、周辺部を面取り機で面取りした後、ラッピング加工でウェハ厚さを揃え、エッチング液でエッチングされ、セラミクス板にウェハ裏面を貼り、表面を下にし、ポリッシャーの研磨布を貼ったプレート盤にあて、研磨液を上から滴下しながら鏡面に研磨して製造される。   Such a GaAs wafer is obtained by cylindrically grinding a GaAs single crystal with a predetermined diameter, slicing with a predetermined thickness, chamfering a peripheral portion with a chamfering machine, aligning the wafer thickness by lapping, and etching with an etching solution, Manufactured by applying a back surface of a wafer to a ceramic plate, applying it to a plate board with the front side down and a polishing cloth of a polisher, and polishing it onto a mirror surface while dropping the polishing liquid from above.

こうした製造工程の中で、ウェハの周辺部の形状を加工する工程は面取り工程である。面取り工程では、スライスされたウェハの周辺部を回転する砥石で面取り加工して所望の径に加工するとともに、周辺部にウェハの方位又は表裏を識別するための、オリエンテーションフラット又はインデクスフラットとそれぞれ呼ばれる直線状の部分を加工する。こうした外周部を面取りすることの目的の一つは、面取り以降の加工工程や、素子を製作する工程でのウェハの搬送におけるウェハの割れ、一部破損を防止することにある。   Among these manufacturing processes, the process of processing the shape of the periphery of the wafer is a chamfering process. In the chamfering process, the periphery of the sliced wafer is chamfered with a rotating grindstone and processed to a desired diameter, and the orientation flat or index flat for identifying the orientation or front and back of the wafer on the periphery is called respectively. Machining a straight part. One of the purposes of chamfering the outer peripheral portion is to prevent the wafer from being cracked or partially damaged during wafer transport in the processing steps after chamfering or in the process of manufacturing elements.

具体的に本発明の実施形態に係る図1及び図3を併用して説明するに、一般的なウェハ端面研削機(面取り機)では、スライスされた面取り前ウェハ1(図1の点線参照)を加工用台に真空吸着し、図3に示すように高速で回転する砥石30に、ウェハ10自体を回転させながら当てることによって、ウェハ外周部20の面取り加工を行う。砥石30はテーパー部32とR(アール)部35とで構成される研削溝31を有している。ウェハ外周部20の上側の面は研削溝31の上側のテーパー部(上側研削面33)に、また下側の面は研削溝31の下側のテーパー部(下側研削面34)に当てることにより、面取り部分21として面取りされ、図3に示すように研削面に倣ったテーパー部22が形成される。   1 and FIG. 3 according to the embodiment of the present invention will be described in detail. In a general wafer end grinding machine (chamfering machine), a sliced pre-chamfered wafer 1 (see the dotted line in FIG. 1). Is vacuum-adsorbed on the processing table, and the wafer outer peripheral portion 20 is chamfered by applying the wafer 10 itself to a grindstone 30 rotating at a high speed as shown in FIG. The grindstone 30 has a grinding groove 31 composed of a tapered portion 32 and an R (R) portion 35. The upper surface of the wafer outer peripheral portion 20 is applied to the upper tapered portion (upper grinding surface 33) of the grinding groove 31, and the lower surface is applied to the lower tapered portion (lower grinding surface 34) of the grinding groove 31. Thus, the chamfered portion 21 is chamfered to form a tapered portion 22 that follows the ground surface as shown in FIG.

一方、図1(a)において、9はウェハの方位又は表裏を識別するためのオリエンテーションまたはインデクスフラットの直線部分であり、半導体レーザ用の基板として使用される化合物半導体ウェハでは、かかるオリエンテーションまたはインデクスフラット19を面取り加工せずに劈開面で形成している場合がある。   On the other hand, in FIG. 1A, reference numeral 9 denotes a linear portion of an orientation or index flat for identifying the orientation or front / back of the wafer. In a compound semiconductor wafer used as a substrate for a semiconductor laser, such orientation or index flat is used. 19 may be formed by a cleaved surface without chamfering.

単結晶は、ある一定の結晶方向となるように成長され、これをスライスして研磨して製造されるウェハの面もある一定の方向を有している。GaAsウェハを始めとする半導体ウェハのウェハ面は、(100)方向あるいはこれと等価の方向、またはこの方向からある角度傾いている場合(こうしたウェハをオフウェハ、オフ基板等と呼ぶ)がほとんどである。   A single crystal is grown so as to have a certain crystal direction, and a wafer surface produced by slicing and polishing the single crystal also has a certain direction. In most cases, the wafer surface of a semiconductor wafer such as a GaAs wafer is inclined in a (100) direction, an equivalent direction, or an angle from this direction (such a wafer is called an off-wafer, an off-substrate, etc.). .

(100)ウェハを例にとると、加工されるオリエンテーションフラットの位置は、(0−1−1)、(01−1)、(011)、(0−11)の4方向のいずれかで、インデクスフラットはこれと90°、あるいは270°の方向のいずれかに加工される場合が多い。こうしたオリエンテーションフラット、インデックスフラットもその他の外周部と同様に面取り加工されている場合が多いが、半導体レーザダイオード用の基板として使用される<100>ウェハや、オフウェハでは、オリエンテーション部分を面取り加工せずに劈開面で形成する場合がほとんどである。   Taking the (100) wafer as an example, the position of the orientation flat to be processed is one of the four directions (0-1-1), (01-1), (011), and (0-11). In many cases, the index flat is processed in one of the 90 ° and 270 ° directions. These orientation flats and index flats are often chamfered in the same way as other peripheral parts, but the orientation part is not chamfered in <100> wafers or off-wafers that are used as substrates for semiconductor laser diodes. In most cases, it is formed with a cleavage plane.

これは下記の理由による。   This is due to the following reasons.

半導体レーザダイオード(以下LD)では、共振器を構成する光導波路を半導体結晶の中に作り込む。この光導波路は横幅数μm、長さ数百μmの細長い形状で、LDチップの両端には反射鏡が形成される。導波路の長手方向をオリエンテーションフラット(OF:<0l1>面)と垂直な方向に形成する場合が多い。この反射鏡は、III−V族化合物半導体プロセス特有の、「劈開」により自動的に形成される。劈開を歩留り良く、且つ反射鏡の光反射率を所定の値に設定するには、光導波路と反射鏡を完全に垂直(90度)にする必要があり、このために誤差の少ない劈開面によるオリエンテーションフラット(OF)の設定が通常用いられる。   In a semiconductor laser diode (hereinafter referred to as LD), an optical waveguide constituting a resonator is formed in a semiconductor crystal. The optical waveguide has an elongated shape with a width of several μm and a length of several hundreds of μm, and reflecting mirrors are formed at both ends of the LD chip. In many cases, the longitudinal direction of the waveguide is formed in a direction perpendicular to the orientation flat (OF: <011> plane). This reflecting mirror is automatically formed by “cleavage” unique to the III-V compound semiconductor process. To set the light reflectance of the reflector to a predetermined value with good yield, it is necessary to make the optical waveguide and the reflector completely vertical (90 degrees). Orientation flat (OF) settings are typically used.

このようにレーザダイオードを製作する場合、ウェハ上にエピタキシャル層等を形成し、オリエンテーションフラット、インデクスフラットを基準として、これに垂直にチップを劈開により切り出す。フラットを劈開面で形成すれば、理論上<011>方向とのずれはなく上記の様にチップをうまく切り出せなくなることはない。   When a laser diode is manufactured in this way, an epitaxial layer or the like is formed on a wafer, and a chip is cut out by cleavage perpendicular to the orientation flat and the index flat. If the flat is formed with a cleavage plane, there is theoretically no deviation from the <011> direction, and the chip cannot be cut out well as described above.

従来、オリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットが劈開面であるウェハの場合、劈開面の形成は、ウェハ外周部の劈開しようとする箇所にダイヤモンドペンでけがき線を数mm引き、この部分を手で持ちこの部分に力を集中させてウェハを切断するか、専用の切断機を使用することにより形成する。   Conventionally, in the case of a wafer whose orientation flat or index flat is a cleavage plane, the cleavage plane is formed by drawing a few millimeters of a scribing line with a diamond pen at the location to be cleaved on the outer periphery of the wafer and holding this part by hand. The wafer is cut by concentrating the force on the part, or formed by using a dedicated cutting machine.

こうした劈開面を形成する際に、ウェハをうまく割ることができないと、劈開面に微小な段差ができたり、割いた面が曲面状になったりして、理想的な<110>面でなくなってしまう。   When forming such a cleavage plane, if the wafer cannot be broken well, a minute step is formed on the cleavage plane, or the cracked surface becomes a curved surface, which is not an ideal <110> plane. End up.

従来技術として、上記のようにウェハを割る技術ではないが、半導体ウェハにキズを付けた後、周期的熱サイクルや急冷等の熱処理を加えることによって劈開を発生させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。これは、単結晶半導体基板上に赤外線検出素子形成用化合物半導体層をエピタキシャル成長させた半導体ウェハにおいて、赤外線検出素子形成用化合物半導体層にキズを付け、単結晶半導体基板とその上の赤外線検出素子形成用化合物半導体層との熱膨張係数の差に基づく歪により、赤外線検出素子形成用化合物半導体層にのみ劈開を生じさせる技術である。
特開平8−130297号公報
Although it is not a technique to break the wafer as described above as a conventional technique, it is known that cleavage is generated by applying a heat treatment such as periodic thermal cycle or rapid cooling after scratching the semiconductor wafer (for example, , See Patent Document 1). This is because a compound semiconductor layer for infrared detection element formation is scratched on a semiconductor wafer in which a compound semiconductor layer for infrared detection element formation is epitaxially grown on a single crystal semiconductor substrate, and the single crystal semiconductor substrate and the infrared detection element formation thereon are formed. This is a technique for causing cleavage only in the compound semiconductor layer for forming an infrared detection element by strain based on the difference in thermal expansion coefficient from the compound semiconductor layer for use.
JP-A-8-130297

しかしながら、特許文献1の技術は、単結晶半導体基板とその上の赤外線検出素子形成用化合物半導体層との熱膨張係数の差に基づく歪により、赤外線検出素子形成用化合物半導体層にのみ劈開を生じさせるものであり、ウェハをエピタキシャル成長層の積層方向に全体を劈開し、つまりウェハをうまく割り、その劈開面によりオリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットを形成するのには適用することができない。   However, the technique of Patent Document 1 causes cleavage only in the compound semiconductor layer for forming the infrared detection element due to strain based on the difference in thermal expansion coefficient between the single crystal semiconductor substrate and the compound semiconductor layer for forming the infrared detection element thereon. Therefore, the method cannot be applied to cleaving the entire wafer in the stacking direction of the epitaxial growth layer, that is, dividing the wafer well and forming the orientation flat or the index flat by the cleavage plane.

既に述べたように、オリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットを劈開面で形成するウェハの場合、劈開面の形成は、ウェハ外周部の劈開しようとする箇所にダイヤモンドペンでけがき線を数mm引き(スクライブ条痕の形成)、この部分を手で持ちこの部分に力を集中させてウェハを切断するか、専用の切断機を使用することにより形成する。つまり、ウェハの面にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハを劈開する。   As described above, in the case of a wafer in which an orientation flat or index flat is formed with a cleavage plane, the cleavage plane is formed by drawing a scribing line with a diamond pen at the location to be cleaved on the outer periphery of the wafer with a few mm (scribe line). Formation of traces), holding this part by hand and concentrating the force on this part to cut the wafer, or using a dedicated cutting machine. That is, a scribe line is formed on the surface of the wafer, and the semiconductor wafer is cleaved by applying a force to the semiconductor wafer from the side of the scribe line surface.

こうした劈開面を形成する際に、ウェハをうまく割ることができないと、劈開面に微小な段差ができたり、割いた面が曲面状になったりして、理想的な<110>面でなくなり、こうしたウェハでは下記の理由より製品として使用することができなくなってしまう。すなわち、レーザダイオードを製作するためには、背景技術で記載したように、オリエンテーションフラットを基準としてこれに垂直になるように劈開を行うが、劈開面に段差があったり、曲面状であったりすると、垂直に劈開することが困難となるためである。   When forming such a cleavage plane, if the wafer cannot be broken well, a minute step is formed on the cleavage plane, or the cracked surface becomes a curved surface, which is not an ideal <110> plane. Such a wafer cannot be used as a product for the following reasons. That is, in order to manufacture a laser diode, as described in the background art, cleavage is performed so that it is perpendicular to the orientation flat, but there are steps on the cleavage surface or a curved surface. This is because it becomes difficult to cleave vertically.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、オリエンテーションフラットまたはインデクスフラットが劈開面で形成されるウェハにおいて、その劈開面を高歩留りに形成することのできる化合物半導体ウェハ及びその劈開方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a compound semiconductor wafer capable of forming a cleavage plane with a high yield in a wafer in which an orientation flat or an index flat is formed by a cleavage plane, and a cleavage method thereof. There is to do.

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。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

請求項1の発明に係る化合物半導体ウェハは、化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハであって、ウェハの方位を識別するためのオリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットが、結晶の劈開面で形成される化合物半導体ウェハにおいて、劈開形成する加工工程の前の工程で、ウェハの片面に、オモテ面とウラ面との表面粗さを異ならせる粗面化処理を施したことを特徴とする。   The compound semiconductor wafer according to the invention of claim 1 is a compound semiconductor wafer obtained by cutting a compound semiconductor crystal, wherein an orientation flat or an index flat for identifying the orientation of the wafer is formed on a cleavage plane of the crystal. In the compound semiconductor wafer, a roughening process for differentiating the surface roughness between the front surface and the back surface is performed on one side of the wafer in a step before the processing step of cleaving.

請求項2の発明は、請求項1項記載の化合物半導体ウェハにおいて、上記粗面化処理が、エッチング液によるエッチング加工により施されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the compound semiconductor wafer according to the first aspect, the roughening treatment is performed by etching using an etching solution.

請求項3の発明は、請求項1項記載の化合物半導体ウェハにおいて、上記粗面化処理が、ラッピング加工により施されていることを特徴とする化合物半導体ウェハ。   A third aspect of the present invention is the compound semiconductor wafer according to the first aspect, wherein the roughening treatment is performed by lapping.

請求項4の発明に係る化合物半導体ウェハの劈開方法は、請求項1、2又は3項記載のウェハの粗面化処理を施した面にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハを劈開することを特徴とする。   A method for cleaving a compound semiconductor wafer according to a fourth aspect of the present invention comprises forming a scribe line on a surface subjected to the roughening treatment of the wafer according to the first, second, or third aspect. The semiconductor wafer is cleaved by applying a force to the semiconductor wafer from the side.

上記請求項1、2又は3の発明においては、ウェハの材料がGaAs、InP、InSb、InAs又はGaPのいずれであっても適用することができる。   In the first, second, or third invention, the present invention can be applied regardless of whether the wafer material is GaAs, InP, InSb, InAs, or GaP.

<発明の要点>
オリエンテーションフラットが劈開面で形成されるウェハ、あるいはインデクスフラットが劈開面で形成されるウェハの製造工程において、劈開面を形成する工程の前に、劈開するためのけがき線を入れる面の反対側の面を、エッチングまたはラッピングすることで、けがき線を入れる面の方が、けがき線を入れない面よりも粗い状態にすることを目的とした工程を追加することで、劈開作業がし易いようにしたことにあり、これによってオリエンテーションフラットまたはインデクスフラットが劈開面で形成されるウェハを高歩留りで製造する方法及びこれによって得られるウェハを提供することが要点である。
<Key points of the invention>
In the manufacturing process of a wafer in which the orientation flat is formed by a cleavage plane, or a wafer in which the index flat is formed by a cleavage plane, before the process of forming the cleavage plane, the opposite side of the surface where the marking line for cleavage is inserted Etching or lapping the surface of the surface to add a process intended to make the surface where the marking line is inserted rougher than the surface where the marking line is not included. Therefore, it is important to provide a method for manufacturing a wafer in which an orientation flat or an index flat is formed by a cleavage plane with a high yield and a wafer obtained thereby.

けがき線を入れる面の方がけがき線を入れない面よりも粗い状態にすることが、劈開作業を容易にする要因としては、下記のように考えられる。   As a factor for facilitating the cleaving work, it is conceivable that the surface on which the marking line is inserted is rougher than the surface on which the marking line is not inserted.

ウェハの表面には、インゴットからウェハにスライスされるとき、加工ダメージが生じる。このダメージによりウェハには、反りが生じる。スライス後のウェハ表面の粗さは、両面で等しいので、その反りの程度も同等である。ところが、一方の面の粗さを粗くすると、2つの面で反りの程度に差が生じることが推定される。劈開作業では、針を入れる面側から劈開を行うので、よりこちらの面の粗さの程度を大きくしておいた方が、反りも大きくなると考えられるので、劈開が容易に進むと思われる。   Processing damage occurs on the surface of the wafer when it is sliced from the ingot to the wafer. This damage causes warpage of the wafer. Since the roughness of the wafer surface after slicing is the same on both sides, the degree of warpage is also the same. However, when the roughness of one surface is increased, it is estimated that a difference occurs in the degree of warpage between the two surfaces. In the cleaving work, since the cleaving is performed from the surface side where the needle is inserted, it is considered that the warpage will be larger if the degree of roughness of this surface is increased, so that the cleaving will proceed easily.

本発明によれば、オリエンテーションまたはインデクスフラットが劈開面で形成される化合物半導体ウェハにおいて、ウェハの片面に粗面化処理を施しオモテ面とウラ面との表面粗さを異ならせたので、両面の反りの程度の均衡がくずれ、ウェハには粗面化処理を施した面が凸側となろうとする力(反りを生じる方向の力)が生まれる。そこで、このウェハの粗面化処理を施した面にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハを劈開すると、劈開面を高歩留りに形成することが可能となる。   According to the present invention, in the compound semiconductor wafer in which the orientation or index flat is formed by the cleavage plane, the surface roughness of the front surface and the back surface is made different by roughening one surface of the wafer. The balance of the degree of warpage is lost, and a force is generated on the wafer so that the surface subjected to the roughening process becomes a convex side (force in a direction in which warpage occurs). Therefore, a scribe line is formed on the roughened surface of the wafer, and when the semiconductor wafer is cleaved by applying a force to the semiconductor wafer from the side of the scribe line forming surface, the cleavage surface is increased. It becomes possible to form in the yield.

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

図1は、GaAs、InP、InSb、InAs、又はGaP等の化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハ(面取り前ウェハ1)にウェハの方位を識別するためのオリエンテーションフラット8を結晶の劈開面9により付け、さらに面取り加工により周縁を図1(b)の如く円形(面取り部分21)に研削加工してウェハ外周部20を形成した半導体ウェハ10を示す。この半導体ウェハ10の特徴的なところは、劈開形成する加工工程の前の工程で、ウェハの片面3に、オモテ面3とウラ面5との表面粗さを異ならせる粗面化処理7が施されている点である。このウェハの粗面化処理7を施す面3(説明の便宜上「オモテ面」と称する)は、後にスクライブ条痕を形成する側となる面(スクライブ条痕形成面)であり、このスクライブ条痕形成面(オモテ面3)の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハが劈開される。   FIG. 1 shows an orientation flat 8 for cleaving a crystal orientation of a compound semiconductor wafer (wafer 1 before chamfering) obtained by cutting a compound semiconductor crystal such as GaAs, InP, InSb, InAs, or GaP. A semiconductor wafer 10 is shown in which a wafer outer peripheral portion 20 is formed by chamfering and grinding the periphery into a circle (chamfered portion 21) as shown in FIG. A characteristic feature of this semiconductor wafer 10 is that a roughening process 7 for making the surface roughness of the front surface 3 and the back surface 5 different is performed on one surface 3 of the wafer in a step before the processing step of cleaving. It is a point that has been. A surface 3 (referred to as a “front surface” for convenience of explanation) on which the surface of the wafer is subjected to the roughening treatment 7 is a surface (scribe surface forming surface) that will be a side on which a scribe line will be formed later. The semiconductor wafer is cleaved by applying a force to the semiconductor wafer from the forming surface (front surface 3) side.

上記半導体ウェハ10は、次のような一連の製造プロセスを経て製造される。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った後、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1を得る(スライス工程A)。   The semiconductor wafer 10 is manufactured through the following series of manufacturing processes. That is, after the outer periphery of the single crystal ingot manufactured by the single crystal pulling method is performed, slicing is performed with an inner peripheral saw or a wire saw to obtain the slice wafer 1 (slicing step A).

次に、このスライスウェハ1の片面(オモテ面)3に、ウラ面5との表面粗さを異ならせる粗面化処理7を施す。このウェハの粗面化処理7は、エッチング液によるエッチング加工により又はラッピング加工により施す(粗面化工程B)。   Next, a roughening process 7 is performed on one surface (front surface) 3 of the slice wafer 1 to make the surface roughness different from that of the back surface 5. The roughening process 7 of the wafer is performed by etching using an etching solution or by lapping (roughening step B).

次に、このスライスウェハ1に、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(OF)8を、結晶の劈開面を利用して作成する。すなわち、ダイヤモンドペンを用い、ウェハにキズをつけスクライブすることにより、ウェハの粗面化処理を施したオモテ面3にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハ1に対して力を加えることにより、スクライブ条痕より半導体ウェハ1の結晶を劈開し、その劈開面をOF部とする(スクライブ工程C)。   Next, for example, an orientation flat (OF) 8 for positioning in the crystal direction is formed on the slice wafer 1 using the cleavage plane of the crystal. That is, by using a diamond pen and scratching and scribing the wafer, a scribing mark is formed on the front surface 3 subjected to the roughening treatment of the wafer, and the semiconductor wafer 1 is formed on the side of the scribing mark forming surface. On the other hand, by applying a force, the crystal of the semiconductor wafer 1 is cleaved from the scribe line, and the cleaved surface is used as the OF portion (scribing step C).

このとき、ウェハ1のオモテ面3には粗面化処理が施してあり、オモテ面とウラ面との表面粗さを異ならせてあるので、ウェハ1には粗面化処理を施した面が凸側となろうとする力(反りを生じる方向の力)が生まれる。この力は、半導体ウェハを劈開する作業において、劈開を助ける方向に作用する。そこで、このウェハの粗面化処理7を施したオモテ面3にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハ1に対して力を加えると、半導体ウェハ1が容易に、且つ正確に劈開される。   At this time, the front surface 3 of the wafer 1 has been subjected to a roughening treatment, and the surface roughness of the front surface and the back surface is different, so that the wafer 1 has a roughened surface. A force that tends to be on the convex side (a force that causes warping) is born. This force acts in the direction of assisting cleavage in the operation of cleaving the semiconductor wafer. Therefore, when a scribe line is formed on the front surface 3 subjected to the roughening treatment 7 of the wafer and a force is applied to the semiconductor wafer 1 from the side of the scribe line forming surface, the semiconductor wafer 1 can be easily formed. And is cleaved accurately.

次に、面取り工程Dに入り、このウェハの劈開面9を残してウェハ外周部20を円形に研削加工し、更にこの劈開部(オリエンテーションフラット8の部分)を除いたウェハ外周部20に対し、正確にはウェハ外周部20とウェハの表裏面との稜線に対し、研削砥石によるベベリングにより面取りを行う(面取り工程D)。   Next, the chamfering process D is entered, the wafer outer peripheral portion 20 is ground into a circle while leaving the cleaved surface 9 of the wafer, and further, the wafer outer peripheral portion 20 excluding the cleaved portion (portion of the orientation flat 8), To be precise, chamfering is performed on the ridgeline between the wafer outer peripheral portion 20 and the front and back surfaces of the wafer by beveling with a grinding wheel (chamfering step D).

このようにウェハの劈開面9を除いたウェハ外周部20を円形に研削加工し、このウェハ外周部20に対しベベリングによる面取りを行った後(面取り工程D)、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(両面ラップ工程E)。   In this way, the wafer outer peripheral portion 20 excluding the cleaved surface 9 of the wafer is ground into a circle, and the wafer outer peripheral portion 20 is chamfered by beveling (chamfering step D), and then uniform thickness is obtained by double-sided lapping. Finish to have parallelism, flatness and some surface roughness (double-sided lapping process E).

上記により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い加工ダメージ層を除去し(エッチング工程)、その後、メカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行う(片面1次鏡面研磨工程、片面仕上げ鏡面研磨工程)。   The wrapped wafer obtained as described above is subjected to etching with acid or alkali to remove the processing strain and remove the processing damage layer (etching process), and then mirror finished by mechanochemical polishing (single side) Primary mirror polishing process, single-sided mirror polishing process).

本発明の効果を確認するため、次のように実施例1及び比較例2の化合物半導体ウェハを試作し、両者を比較した。   In order to confirm the effect of the present invention, the compound semiconductor wafers of Example 1 and Comparative Example 2 were prototyped as follows, and the two were compared.

<実施例1>
(100)GaAsウェハで、厚さ600μm、直径78mmのスライスしたGaAsウェハ100枚について、片側の面を吸着パッドに吸着し、その反対側面をアンモニア水、過酸化水素水、純水を1.5:1:5.5の体積比で混合し作成したエッチング液の中に浸し、揺動しながら5μmエッチングした。
<Example 1>
(100) About 100 GaAs wafers having a thickness of 600 μm and a diameter of 78 mm, one side of the (100) GaAs wafer is adsorbed on an adsorption pad, and the opposite side is adsorbed with ammonia water, hydrogen peroxide water, and pure water at 1.5. The sample was immersed in an etching solution prepared by mixing at a volume ratio of 1: 5.5, and etched by 5 μm while rocking.

エッチング後、これらウェハの中から無作為に10枚を選び、吸着した面と吸着せずエッチングした面との粗さを測定した。吸着した方の面の粗さは、10枚の平均値で、Ra=0.5μm、吸着せずエッチングした面の粗さは10枚の平均値で、Ra=0.2μmであった。   After etching, 10 wafers were randomly selected from these wafers, and the roughness between the adsorbed surface and the non-adsorbed etched surface was measured. The roughness of the adsorbed surface was an average value of 10 sheets, Ra = 0.5 μm, and the roughness of the etched surface without adsorption was an average value of 10 sheets, Ra = 0.2 μm.

これら1000枚のウェハを、エッチングしなかった方の面に針を入れ、手で、針を入れた箇所に力を集中させ、この箇所から劈開した。この劈開面がオリエンテーションフラットになるように面取り加工し、直径76mm、オリエンテーションフラットの長さが22mmのウェハを製作した。   These 1000 wafers were cleaved from this place by putting a needle into the surface that was not etched and concentrating the force manually on the place where the needle was put. This cleaved surface was chamfered so as to have an orientation flat, and a wafer having a diameter of 76 mm and an orientation flat length of 22 mm was produced.

全てのウェハについて、X線回折法を用いて、オリエンテーションフラットの<011>方向からのずれ角度を測定した。ずれ角度の測定結果のヒストグラムを図4に示す。   With respect to all the wafers, the deviation angle of the orientation flat from the <011> direction was measured using an X-ray diffraction method. A histogram of the measurement results of the deviation angle is shown in FIG.

<比較例1>
(100)GaAsウェハで、厚さ600μm、直径78mmのスライスしたGaAsウェハ1000枚について、これらウェハの中から無作為に10枚を選び、両面の粗さを測定した。一方の面の粗さは、10枚の平均値で、Ra=0.5μm、他方の面の粗さは10枚の平均値で、Ra=0.5μmであった。
<Comparative Example 1>
Of 1000 (100) GaAs wafers having a thickness of 600 μm and a sliced diameter of 78 mm, 10 sliced GaAs wafers were randomly selected from these wafers, and the roughness of both sides was measured. The roughness of one surface was an average value of 10 sheets, Ra = 0.5 μm, and the roughness of the other surface was an average value of 10 sheets, Ra = 0.5 μm.

これら1000枚のウェハを、実施例1と同じ方向になる面に針を入れ、手で、針を入れた箇所に力を集中させ、この箇所から劈開した。この劈開面がオリエンテーションフラットになるように面取り加工し、直径76mm、オリエンテーションフラットの長さが22mmのウェハを製作した。   These 1000 wafers were cleaved from this place by putting a needle into the surface in the same direction as in Example 1 and manually concentrating the force on the place where the needle was put. This cleaved surface was chamfered so as to have an orientation flat, and a wafer having a diameter of 76 mm and an orientation flat length of 22 mm was produced.

全てのウェハについて、X線回折法を用いて、オリエンテーションフラットの<011>方向からのずれの角度を測定した。ずれ角度の測定結果のヒストグラムを図5に示す。   For all the wafers, the angle of deviation of the orientation flat from the <011> direction was measured using X-ray diffraction. A histogram of the measurement results of the deviation angle is shown in FIG.

上記した実施例1と比較例1との結果から、オリエンテーションフラットが劈開面で形成されるウェハを加工する際に、その加工を実施する前に、劈開するための針を入れる面の反対側の面の粗さを、針を入れる面の粗さよりも小さくする加工を加えることにより、劈開面を高歩留りに加工できることが判る。   From the results of Example 1 and Comparative Example 1 described above, when processing a wafer having an orientation flat formed on a cleavage plane, before performing the processing, the opposite side of the surface into which the needle for cleaving is inserted is processed. It can be seen that the cleaved surface can be processed with a high yield by adding a process for making the surface roughness smaller than the surface roughness of the needle.

<他の実施例>
実施例1においては粗面化処理をエッチングにより行ったが、エッチングする代わりに、ラッピング加工により、劈開作業のための針を入れる面の反対側の面を、針を入れる面よりもより粗さを小さくしてから、劈開作業を実施した場合も、実施例1と同様な効果が得られた。
<Other embodiments>
In Example 1, the roughening treatment was performed by etching, but instead of etching, the surface on the opposite side of the surface into which the needle for cleaving work was placed was made rougher than the surface into which the needle was inserted. Even when the cleaving operation was carried out after reducing the size, the same effect as in Example 1 was obtained.

上記実施例の場合、オリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットの劈開面の形成は、ウェハ外周部の劈開しようとする箇所にダイヤモンドペンでけがき線を数mm引き(スクライブ条痕の形成)、この部分を手で持ちこの部分に力を集中させてウェハを切断したが、専用の切断機等を使用することもできる。   In the case of the above embodiment, the cleavage plane of the orientation flat or index flat is formed by drawing a scribing line with a diamond pen at the location to be cleaved on the outer periphery of the wafer by several mm (formation of scribing marks). Although the wafer was cut by concentrating the force on this part, a dedicated cutting machine or the like can also be used.

図2に三点曲げ法といわれる劈開方法を示す。これは、半導体ウェハ1の表面の片端縁にスクライブ条痕2を複数配列形成し(このスクライブ条痕2は、半導体ウェハ1の素子形成領域の境界位置に設けられる)、このスクライブ条痕形成面3側にスクライブ条痕2を挟んで一対の支点部材4a、4bをスクライブ条痕2に対し平行になるように配置し、スクライブ条痕形成面3と反対側の背面5には、上記スクライブ条痕2の対向位置に同じくスクライブ条痕2に対し平行になるように支点部材6を配置し、これら支点部材から支点力P2、P1、F1を作用させることによりスクライブ条痕2に劈開応力を集中し、半導体ウェハ1をスクライブ条痕2の位置からZOY面で劈開するものである。   FIG. 2 shows a cleavage method called a three-point bending method. This is formed by arranging a plurality of scribe streaks 2 on one end edge of the surface of the semiconductor wafer 1 (the scribe streaks 2 are provided at the boundary position of the element forming region of the semiconductor wafer 1). A pair of fulcrum members 4a and 4b are arranged parallel to the scribe line 2 with the scribe line 2 sandwiched between them, and the scribe line is formed on the back surface 5 opposite to the scribe line forming surface 3. Similarly, the fulcrum member 6 is arranged in parallel to the scribe line 2 at the position opposite to the scribe line 2, and the cleavage stress is concentrated on the scribe line 2 by applying the fulcrum forces P2, P1, and F1 from these fulcrum members. Then, the semiconductor wafer 1 is cleaved from the position of the scribe mark 2 on the ZOY plane.

いずれにしても、ウェハの面にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハを劈開する操作であれば、本発明の劈開方法を適用することができる。   In any case, the cleavage method of the present invention is an operation for forming a scribe line on the surface of the wafer and cleaving the semiconductor wafer by applying a force to the semiconductor wafer from the side of the scribe line formation surface. Can be applied.

本発明の化合物半導体ウェハの劈開によるオリエンテーションフラットを形成した後の状態を示したもので、(a)は平面図、(b)は断面図である。The state after forming the orientation flat by cleavage of the compound semiconductor wafer of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 三点曲げ法によるウェハ劈開方法を示す図である。It is a figure which shows the wafer cleaving method by a three-point bending method. ウェハ外周部を面取りするときの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode when chamfering a wafer outer peripheral part. 本発明の実施例1により作製したウェハ100枚のオリエンテーションフラットの面方位の<011>方向からのずれ角度の度数分布を示した図である。It is the figure which showed frequency distribution of the shift | offset | difference angle from the <011> direction of the surface orientation of the orientation flat of 100 wafers produced by Example 1 of this invention. 比較例1により作製したウェハ100枚のオリエンテーションフラットの面方位の<011>方向からのずれ角度の度数分布を示した図である。It is the figure which showed frequency distribution of the shift | offset | difference angle from the <011> direction of the surface orientation of the orientation flat of 100 wafers produced by the comparative example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体ウェハ
2 スクライブ条痕
3 オモテ面(粗面化処理を施す面:スクライブ条痕形成面)
5 ウラ面(スクライブ条痕形成面と反対側の背面)
7 粗面化処理
8 オリエンテーションフラット
9 劈開面
10 ウェハ
20 ウェハ外周部
21 面取り部分
22 テーパー部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2 Scribe mark 3 Front side (Roughening surface: Scribe mark formation surface)
5 Back side (back side opposite to scribe line formation side)
7 Roughening treatment 8 Orientation flat 9 Cleaved surface 10 Wafer 20 Wafer peripheral portion 21 Chamfered portion 22 Tapered portion

Claims (4)

化合物半導体結晶を切断して得られる化合物半導体ウェハであって、ウェハの方位を識別するためのオリエンテーションフラットあるいはインデクスフラットが、結晶の劈開面で形成される化合物半導体ウェハにおいて、
劈開形成する加工工程の前の工程で、ウェハの片面に、オモテ面とウラ面との表面粗さを異ならせる粗面化処理を施したことを特徴とする化合物半導体ウェハ。
A compound semiconductor wafer obtained by cutting a compound semiconductor crystal, wherein the orientation flat or index flat for identifying the orientation of the wafer is formed on the cleavage plane of the crystal,
A compound semiconductor wafer, wherein a roughening process is performed on one surface of a wafer to make the surface roughness different between a front surface and a back surface in a step prior to a cleaving process.
請求項1記載の化合物半導体ウェハにおいて、
上記粗面化処理が、エッチング液によるエッチング加工により施されていることを特徴とする化合物半導体ウェハ。
The compound semiconductor wafer according to claim 1,
A compound semiconductor wafer, wherein the roughening treatment is performed by etching with an etchant.
請求項1記載の化合物半導体ウェハにおいて、
上記粗面化処理が、ラッピング加工により施されていることを特徴とする化合物半導体ウェハ。
The compound semiconductor wafer according to claim 1,
A compound semiconductor wafer, wherein the roughening treatment is performed by lapping.
請求項1、2又は3記載のウェハの粗面化処理を施した面にスクライブ条痕を形成し、このスクライブ条痕形成面の側から半導体ウェハに対して力を加えることにより半導体ウェハを劈開することを特徴とする化合物半導体ウェハの劈開方法。   4. A scribe line is formed on the surface of the wafer subjected to the roughening treatment according to claim 1, 2 or 3, and the semiconductor wafer is cleaved by applying a force to the semiconductor wafer from the side of the scribe line surface. A method for cleaving a compound semiconductor wafer.
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