JP2009289875A - 半導体ウェーハ - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことが可能となる半導体ウェーハを提供すること。
【解決手段】本発明の半導体ウェーハ１は、直径φが４５０ｍｍで、厚みｔが１１００μｍ以上１８００μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハに関する。

近年、半導体装置の高集積化、高機能化などに伴うチップサイズの増加により、半導体装置の製造に使用される半導体ウェーハ（以下単に「ウェーハ」ともいう）には、より大口径化が求められる傾向にある。

しかしながら、大口径のウェーハにおいては、製造時に様々な問題が生じるおそれがある。例えば、特許文献１では、装填するウェーハの直径と厚みからたわみ量を計算し、これによりバッチ搬送でのウェーハカセットの溝巾を決定する技術が提案されている。
特開２００４−９５９４２号公報

上述した特許文献１には、ウェーハの裏面研削後の厚さが薄くなったウェーハについて開示されているが、大口径の半導体ウェーハにおいても、ウェーハの自重によるたわみ量の増加により、収納容器へのウェーハの装填及び収納容器からのウェーハの取り出しや、製造装置などにおけるウェーハの搬送の可否が問題となる。また、これに伴い、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造の際に多大な労力を要するおそれがある。

したがって、本発明は、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことが可能となる半導体ウェーハを提供することを目的とする。

（１）本発明の半導体ウェーハは、直径が４５０ｍｍで厚みが１１００μｍ以上１８００μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことが可能となる半導体ウェーハを提供することができる。

以下、本発明の半導体ウェーハの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の半導体ウェーハ１の一実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、半導体ウェーハ１の厚み方向から視た図であり、（ｃ）は、半導体ウェーハ１の径方向から視た図である。

本実施形態の半導体ウェーハ１（以下単に「ウェーハ」ともいう）は、直径が４５０ｍｍで、厚みが１１００μｍ以上１８００μｍ以下であることを特徴とする。

また、本実施形態のウェーハ１は、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハからなる。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のウェーハ１は、直径φが４５０ｍｍである。ここで、ウェーハ１の直径φは、製造時の目標値としての数値であり、製造時の許容誤差等を含むものである。例えば、ウェーハ１の直径φは、±０．２ｍｍの許容誤差を含むものとする。

本実施形態のウェーハ１は、図１（ｃ）に示す厚みｔが１８００μｍ以下である。その意義は、ウェーハ１の厚みｔが１８００μｍであると、現在、主に使用されている直径３００ｍｍで厚みが７７５μｍの半導体ウェーハと同等のたわみ量を得ることができ、且つウェーハ製造時の素材使用量を最小限に抑えることができることにある。したがって、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を行う際に、直径３００ｍｍの半導体ウェーハのたわみ量を適用することができるため、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことができる。

また、本実施形態のウェーハ１は、厚みｔが１１００μｍ以上である。その意義は、以下の点にある。直径４５０ｍｍの半導体ウェーハは、直径３００ｍｍの半導体ウェーハに対して直径比が１．５倍である。直径３００ｍｍで厚みが７７５μｍの半導体ウェーハに対する直径比を考慮して、これと同等のたわみ量を直径４５０ｍｍのウェーハで実現するためには、７７５μｍ×１．５＝１１６２．５μｍ、すなわちウェーハの厚みが１１６２．５μｍである必要がある。そこで、ウェーハ１の厚みｔを１１００μｍ以上とした。

次に、本実施形態の半導体ウェーハ１の製造方法について説明する。図２に示すように、本実施形態の半導体ウェーハ１の製造方法は、下記工程Ｓ１〜Ｓ１１を備える。
（Ｓ１）単結晶インゴット成長工程
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）やフローティングゾーン法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。

（Ｓ２）外形研削工程
単結晶インゴット成長工程Ｓ１を経て成長した半導体インゴットは、先端部及び終端部が切断される。そして、外形研削工程において、直径を均一にするために半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削してブロック体とし、外周形状が整えられる。

（Ｓ３）スライス加工工程
外形研削工程Ｓ２を経たブロック体は、特定の結晶方位を示すために、このブロック体にオリエンテーションフラットやオリエンテーションノッチが施される。このプロセスの後、ブロック体は棒軸方向に対して所定角度をもってワイヤソー等によりスライスされ、ウェーハとなる。

（Ｓ４）面取り工程
スライス加工工程Ｓ３を経てスライスされたウェーハは、ウェーハの周辺部の欠けやチッピングを防止するためにウェーハ周辺に面取り加工が行われる。すなわち、ウェーハの外周部が面取り用砥石により、所定の形状に面取りされる。これにより、ウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状に成形される。

（Ｓ５）ラッピング工程
面取り工程Ｓ４を経たウェーハは、スライス等の工程で生じた薄円板状のウェーハ表裏面の凹凸層がラッピングにより平坦化される。ラッピング工程では、ウェーハを、互いに平行なラッピング定盤の間に配置し、ラッピング定盤とウェーハとの間に、アルミナ砥粒、分散剤、水の混合物であるラッピング液を流し込む。そして、加圧下で回転・すり合わせを行ない、ウェーハ表裏両面がラッピングされる。これにより、ウェーハ表裏面の平坦度とウェーハの平行度が高まる。

（Ｓ６）エッチング工程
ラッピング工程Ｓ５を経たウェーハは、エッチング液にディップされてエッチングされる。エッチング工程では、ウェーハをスピンしながらウェーハの表面にエッチング液を供給して、供給したエッチング液をスピンによる遠心力によりウェーハ表面全体に拡げてウェーハ表面全体をエッチングし、ウェーハ表面の表面粗さＲａを所定の表面粗さに制御する。このエッチング工程では、面取り加工工程Ｓ４やラッピング工程Ｓ５のような機械加工プロセスによって導入された加工変質層をエッチングによって完全に除去する。

（Ｓ７）外周研磨工程
エッチング工程Ｓ６を経たウェーハは、外周部が外周研磨される。これにより、ウェーハの面取り面が鏡面仕上げされる。外周研磨工程では、ウェーハの面取り面を、研磨液を供給しながら、軸線回りに回転している研磨布の外周面に押し付けて、鏡面に研磨する。

（Ｓ８）一次研磨工程
外周研磨工程Ｓ７を経たウェーハは、表裏面を同時に研磨する両面同時研磨装置を用いて、表面の粗研磨としての一次研磨を行う。

（Ｓ９）二次研磨（鏡面研磨）工程
一次研磨工程Ｓ８を経たウェーハは、表裏面を同時に研磨する両面同時研磨装置を用いて、鏡面研磨としての二次研磨を行う。なお、本実施形態の一次研磨工程Ｓ８及び二次研磨工程Ｓ９では、両面同時研磨によってウェーハの表裏面を同時に研磨したが、この両面同時研磨の代わりに、ウェーハの表裏面を片面ずつ研磨する片面研磨によってウェーハを研磨してもよい。

（Ｓ１０）仕上げ洗浄工程
二次研磨（鏡面研磨）工程Ｓ９を経たウェーハは、仕上げ洗浄される。具体的には、ＲＣＡ洗浄液により洗浄される。

（Ｓ１１）平坦度測定
仕上げ洗浄工程Ｓ１０を経たウェーハは、研磨の仕上がり具合を平坦度として測定される。

以上Ｓ１〜Ｓ１１において説明した製造工程により、直径φが４５０ｍｍで厚みｔが１１００μｍ以上１８００μｍ以下の半導体ウェーハ１を得ることができる。

このように、本実施形態の半導体ウェーハ１は、厚みｔが１８００μｍ以下であるため、現在、主に使用されている直径３００ｍｍで厚みが７７５μｍの半導体ウェーハと同等のたわみ量を得ることができ、且つウェーハ製造時の素材使用量を最小限に抑えることができる。したがって、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造時に、直径３００ｍｍの半導体ウェーハのたわみ量を適用することができるため、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことができる。また、ウェーハ製造時のコストダウンを図ることができる。

また、本実施形態の半導体ウェーハ１は、厚みｔが１１００μｍ以上であるため、ウェーハのたわみ量の観点からは、直径比を考慮した場合においても、直径３００ｍｍの半導体ウェーハのたわみ量を適用することができるため、ウェーハの収納容器や製造装置等の設計・製造を簡易に行うことができる。

本発明の半導体ウェーハ１の一実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、半導体ウェーハ１の厚み方向から視た図であり、（ｃ）は、半導体ウェーハ１の径方向から視た図である。 本実施形態の半導体ウェーハ１の製造工程について示すフローチャートである。

符号の説明

１ 半導体ウェーハ
φ 直径
ｔ 厚み

Claims (1)

1. 直径が４５０ｍｍで厚みが１１００μｍ以上１８００μｍ以下であることを特徴とする半導体ウェーハ。

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