半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法技术

本发明专利技术的课题在于提供一种自边缘塌边(ERO)较小且即便在晶圆端部的附近平坦性也充分高的观点而言最佳化的InP晶圆、以及对此种InP晶圆的制造有效的方法。使用包括二阶段研磨步骤的方法制成晶圆的塌边值(ROA)为‑1.0μm～1.0μm的InP晶圆，所述二阶段研磨步骤是对InP单晶基板的至少单面供给包含溴的研磨液，同时以加工压力10～200g/cm

Grinding Method of Semiconductor Wafer and Semiconductor Wafer

The subject of the present invention is to provide an optimum InP wafer with small self-edge collapse (ERO) and high flatness even near the end of the wafer, and an effective method for manufacturing such an InP wafer. InP wafers with a collapse boundary value (ROA) of 1.0-1.0 um are fabricated by means of a two-stage grinding procedure. The two-stage grinding procedure is to supply at least one side of the InP single crystal substrate with a bromine-containing grinding fluid, and at the same time to process at a pressure of 10-200 g/cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法
本专利技术是关于一种使晶圆外缘部的平坦性提升的半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法，尤其是关于一种使晶圆外缘端部的附近区域的平坦性提升的大口径的磷化铟(InP)单晶晶圆及其制造方法。
技术介绍
磷化铟(InP)也被称为铟磷，是由III族(13族)的铟(In)及V族(15族)的磷(P)所构成的III-V族化合物半导体材料。作为半导体材料而具有如下特性，即，能隙1.35eV、电子迁移率～5400cm2/V·s，且电子迁移率较硅或砷化镓等其他通常的半导体材料更高。又，常温常压下的稳定的结晶结构是立方晶的闪锌矿型结构，其晶格常数与砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等化合物半导体相比较大。经单晶化的InP与硅(Si)等相比具有较大的电子迁移率，因此，被用作利用其的高速电子器件用材料。又，具有大于砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等的晶格常数，若用作使InGaAs等三元系混晶或InGaAsP等四元系混晶异质磊晶生长时的基板，则能够缩小晶格失配率，因此，被用作将所述混晶化合物形成为积层结构的半导体激光器、光调变器、光放大器、光波导、发光二极管、受光元件等各种光通信用器件或将其等复合化而成为光集成电路用的基板。用以形成上述各种器件的基板例如经由以下步骤而制作。首先，将使InP单晶化的晶锭在特定结晶方位切割成薄板(晶圆)状(切片步骤)。然后，对晶圆的两面进行研削、粗研磨(研磨步骤)，使晶圆的厚度不均变小后，进而对晶圆表面进行镜面研磨(抛光步骤)而获得平坦性较高的晶圆。其后，经过洗净(冲洗步骤)后，进行晶圆上有无缺陷或污物等的检查(检查步骤)。为了获得平坦性较高的晶圆，镜面研磨(抛光)步骤尤为重要。关于晶圆的平坦性，除以往通常使用的Ra(算术平均粗糙度)、Rz(最大高度粗糙度)、Rq(均方根粗糙度)等各种表面粗糙度或整体或局部的晶圆厚度不均(TTV，TotalThicknessVariation；LTV，LocalThicknessVariation)等评估指标以外，晶圆表面的端部附近表示所谓的“面下陷”的边缘塌边(ERO，Edge-Roll-off)的评估值近年来正受到关注。对半导体晶圆等表面进行过镜面研磨的晶圆的表面形状根据研磨制程的特性，通常会成为平坦性在晶圆端部的附近劣化而产生“面下陷”的形状。随着半导体装置的微细化，对用于器件形成的曝光装置的解析度的要求也不断变严。为了达成更高的解析度，必须使曝光光源的波长短波长化，但伴随于此，曝光装置的光学系统的焦点深度也变浅。因此，在近年来微细化不断推进的器件加工技术中，与曝光装置的光学系统的焦点深度变浅相应地，要求形成器件的晶圆的表面也充分平坦，但若使用如上所述的ERO较大的晶圆，则在晶圆端部的附近制作的器件的性能会变得不良，而导致最终的制造良率变差或制品成本上升。因此，为了在晶圆上最大限度确保有效的器件形成区域，并且抑制所形成的器件之间的性能不均，获得降低ERO的晶圆变得重要。关于ERO的产生，认为其原因在于：在晶圆的镜面加工时，在晶圆中心部附近及晶圆端部附近，晶圆相对于研磨垫的相对移动速度不同等研磨相关的制程参数在晶圆中心部及端部不同。因此，要降低ERO就必须对与之密切关联的研磨方法进行研究。关于晶圆的研磨方法，已知有如下之先前技术。在专利文献1中，关于氮化镓(GaN)晶圆的研磨方法，记载有与具有在50≦Hv≦2800范围的维氏硬度Hv的软质材料一起进行研磨的方法。在专利文献2中，记载有将研磨制程分割为二阶段，在各阶段设定不同的研磨条件进行研磨的方法。在专利文献3、非专利文献1中，并未记载研磨方法的相关事项，但记载有以作为表示晶圆的端部附近的平坦性的参数，将ERO的程度数值化所得的塌边值(ROA，Roll-offamount)的评估值对晶圆进行评估的方法，在专利文献3中也记载有硅晶圆达成10nm左右的ROA值的例子。然而，专利文献1是GaN晶圆的相关技术，专利文献2及3均是Si晶圆相关的，并非是与本专利技术中作为对象的InP晶圆相关的。GaN或Si的单晶两者均是杨氏模数为180～200GPa左右的硬质材料，相对于此，InP的杨氏模数为60GPa左右，作为半导体材料为软质且脆的材料，化学特性也根据每种物质而完全不同。因此，关于物理力的作用或化学反应的种类、过程对结果具有较大影响的研磨的制程，无法认为GaN或Si等其他材料的相关技术见解直接适合于InP。InP晶圆的研磨通常通过如下方法而进行：在表面设置有研磨垫的旋转压盘上载置晶圆，供给由特定组成物所构成的研磨液，同时使压盘及晶圆旋转，并且通过机械或化学作用将晶圆表面的构成物慢慢去除。作为研磨液的组成物，以往已知有如专利文献4或专利文献5所记载的在具有机械地对晶圆表面进行研削作用的胶体二氧化硅等砥粒微粒子中调合具有化学蚀刻作用的氯化物而得的、或如专利文献6等记载的通过化学性蚀刻作用使InP晶圆表面平坦化的方法。所述InP晶圆的研磨相关的先前技术是从晶圆的TTV或起伏、残留杂质或伤痕、研磨速度或研磨效率等观点考虑而将研磨的手段、条件最佳化。然而，所述先前技术并无对伴随近年来的器件微细化而不断受到重视的ERO相关的认识，既无用于降低ERO的有效的具体手段，也无任何技术教示。在非专利文献2中，关于InP的单晶晶圆，提及“塌边”(与ERO同义)，且记载有关于InP尚不清楚最佳的研磨组成物或若以软质的研磨布进行长时间研磨则有塌边变大的倾向。然而，在该先前技术中也仅有如上述的含糊的零星教示，尚未明确对ERO的降低有效的具体研磨组成物或研磨的条件，并且也无关于作为塌边值具体已达到何种程度的值的揭示。先前技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-068044号公报专利文献2：日本特开2014-103398号公报专利文献3：日本特开2012-129416号公报专利文献4：日本特开平11-207607号公报专利文献5：日本特开2004-207417号公报专利文献6：日本特开平07-235519号公报非专利文献非专利文献1：M.Kimuraetal.,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.38(1999),pp.38-39非专利文献2：K.Iwasakietal.,IEEETrans.Semicond.Manuf.,Vol.16(2003),pp.360-364
技术实现思路
如此，虽然对降低InP晶圆的ERO的要求近年来不断提高，但所处现状很难说就降低ERO的观点进行了充分的研究，也很难说获得了就此种观点而言已将ERO相关的特性最佳化的InP晶圆。因此，本专利技术的课题在于提供一种自ERO较小且即便在晶圆端部的附近平坦性也充分高观点而言的最佳化的InP晶圆。又，本专利技术的主题还在于提供一种对此种InP晶圆的制造有效的方法。在本专利技术中，作为将表示“面下陷”现象的边缘塌边(ERO)的程度数值化的指标，使用塌边值(ROA值)的评估值来表现ERO的程度。关于InP晶圆，从降低ROA值的观点考虑，本专利技术的专利技术人反复进行了努力研究，结果发现在镜面研磨时的制程中对以往进行的内容在技术上加以改变，并应用特定条件的二阶段研磨较为有效，进而反复进行该技术见解的相关研究，结果发现能够获得ROA值较以往达成的水准充分降低的InP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种InP晶圆，其是由磷化铟(InP)单晶所构成，其特征在于：晶圆的塌边值(ROA)为‑1.0μm～1.0μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.04.28 JP 2017-0895811.一种InP晶圆，其是由磷化铟(InP)单晶所构成，其特征在于：晶圆的塌边值(ROA)为-1.0μm～1.0μm。2.如权利要求1所述的InP晶圆，其中，晶圆中心部的算术平均粗糙度(Ra)为0.5nm以下。3.如权利要求1或2所述的InP晶圆，其中，整面厚度不均(TTV)为10μm以下。4.如权利要求1至3中任一项所述的InP晶圆，其中，晶圆的厚度为300μm以上且1000μm以下。5.如权利要求1至4中任一项所述的InP晶圆，其中，晶圆表面的最大长度为45mm以上。6.如权利要求1至5中任一项所述的InP晶圆，其中，晶圆表面的最大长度为50mm以上。7.如权利要求1至6中任一项所述的InP晶圆，其中，晶圆表面的最大长度为75mm以...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田拓，栗田英树，
申请(专利权)人：JX金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP