JPH02220430A - 半導体基板およびその製造方法 - Google Patents

半導体基板およびその製造方法

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JPH02220430A
JPH02220430A JP3940889A JP3940889A JPH02220430A JP H02220430 A JPH02220430 A JP H02220430A JP 3940889 A JP3940889 A JP 3940889A JP 3940889 A JP3940889 A JP 3940889A JP H02220430 A JPH02220430 A JP H02220430A
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gaas
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semiconductor substrate
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Takuyuki Motoyama
本山 琢之
Riichi Inoue
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 シリコン(Si)単結晶ウェハ上にガリウム砒素(Ga
As) 、ガリウムアルミニウム砒素(GaAIAs)
などの■−V族化合物半導体層を形成した半導体基板お
よびその製造方法に関し、 基板取扱い時にゴミが発生しないようになっている該半
導体基板およびその製造方法を提供することを目的とし
、 シリコン単結晶ウェハ上に化合物半導体層を形成した半
導体基板において、該基板の少なくとも周縁部、裏面お
よび外周側面では前記シリコン単結晶ウェハが表出して
いるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコン(Si)単結晶ウェハ上にガリウム
砒素(GaAs) 、ガリウムアルミニウム砒素(Ga
A RAs )などの■−■族化合物半導体層を形成し
た半導体基板およびその製造方法に関する。
近年のコンピュータの高速化に伴い、超高速処理LSI
の要求が高まっており、Si素子よりも高速処理が可能
となるGaAs素子を用いることが試みられている。さ
らに、Siでは不可能あるいは難しい発光デバイス(L
ED、レーザー)をGaAsなどの化合物半導体を用い
て製作することも進められている。単結晶インゴットか
ら切り出されたGaAs基板はSi基板と比べて、基板
が小さく、もろく、熱伝導率が低く、価格が高いなどの
欠点がある。そこで、安価で大面積の基板として、Si
単結晶ウェハ(Si基板)上にGaAs単結晶層を形成
したGaAs on 5i(GaAs/Si)基板が強
く求められている。
〔従来の技術〕
Si ウェハ上にGaAs層を形成するには、MOCV
D法又はMBE法でもって、バッファ層(A RGaA
s −GaAs超格子など)を介してか直接に成長させ
る(例えば、上凸、秋田=「S!ウェーハに直接GaA
s膜を成長、その上にデバイスを作製」、日経マイクロ
デバイス、1986年1月号、pp、 113−127
、参照)。
従来のS1ウエハ上にGaAsあるいはGa1AsのI
−V族化合物半導体層を形成した半導体基板は、そのS
i ウェハの表側には全面にGaAs (あるいはGa
p!As)層が形成されており、−刃裏側にはほとんど
GaAs (あるいはGaAj!As)層は形成されて
いない。ただ、このような化合物半導体層の形成時に8
1ウエハ裏側に廻り込んだものがGaAs(GaA j
! As)成長(付着)スル。
〔発明が解決しようとする課題〕
GaAsあるいはGaA I Asは、Si単結晶と比
較して機械的強度が劣りかつ非常に脆いために、LSI
や発光デバイスの製作工程における基板搬送時などで搬
送用アーム、ホルダーなどが化合物半導体層付き基板の
周縁部あるいは外周側面に接触する際に、GaAs (
GaA I As )層が傷つけられて、ゴミを発生さ
せてしまう。特に、ゴミ発生は基板が大口径化して重量
が増加するほど多くなる。
本発明の目的は、Si単結晶ウェハを用いた化合物半導
体層付き半導体基板の基板取扱い時にゴミが発生しない
ようになっている該半導体基板およびその製造方法を提
供することである。
〔課題を解決するための手段〕
Si単結晶ウェハ上に化合物半導体層を形成した半導体
基板において、本発明によれば、該基板の少なくとも周
縁部、裏面および外周側面ではシリコン単結晶ウェハが
表出していることを特徴とする半導体基板であり、該基
板を製造する方法としては、シリコン単結晶ウェハの全
面上に化合物半導体層を形成した後に、半導体基板の少
なくとも周縁部右よび外周側面を除いてレジストで覆い
、覆われていない周縁部および外周側面の化合物半導体
層をエツチング除去し、そして、レジストを除去するこ
とである。
さらに、Si単結晶ウェハ上に化合物半導体層を形成し
た半導体基板において、本発明の別の態様によれば、該
基板の少なくとも周縁部および外周側面では前記シリコ
ン単結晶ウェハ上に形成した窒化シリコン層が表出して
いることを特徴とする半導体基板であり、該基板を製造
する方法は、シリコン単結晶ウェハの周縁部および外周
側面に選択的に窒化シリコン層を形成し、該窒化シリコ
ン層に覆われていないシリコン単結晶ウェハノ中央部上
に選択的に化合物半導体層を形成することを特徴とする
半導体基板の製造方法である。
〔作 用〕
本発明にしたがって、半導体基板の周縁部、裏面および
外周側面はSi単結晶ウェハが表出した状態になってい
るので、基板搬送時などで搬送用アーム、ホルダーなど
が該基板に接触する際に、化合物半導体層には接触しな
いで、表出Si部分が接触することになる。したがって
、ゴミ発生の原因となるGaAsあるいはGaA I 
Asなどの化合物半導体層の傷つきが回避できる。結果
として、ゴミ発生が従来よりも著しく減少して、半導体
基板に製作するLSI、光デバイスの歩留り向上が図れ
る。
また、本発明の別の態様にしたがって、半導体基板の周
辺部および外周側面は窒化シリコン層となっているので
、同様にしてゴミ発生原因の化合物半導体層の傷つきが
回避できる。なお、基板製作時に窒化シリコン層の下に
酸化シリコン層を形成するのが好ましく、このことはS
i単結晶ウェハに大きなそりが発生するのを防止するた
めであり、そりは結晶欠陥を招き、デバイス製作上も好
ましくない。さらに、GaAs (又はGaAIAS)
の化合物半導体層の形成の際に、S1単結晶上には成長
するが、窒化シリコン層上には成長しない選択性がある
。もし、酸化シリコン層であるならば、多少はその上に
成長するので好ましくない。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して実施例によって本発明の詳細
な説明する。
例1 第1図および第2図に示すように、本発明に係る半導体
基板1は、S1単結晶ウエハ2上に化合物半導体(Ga
As)層3があり、そして、基板1の周縁部、外周側面
および基板裏面にはGaAs層がなくウェハ2が表出し
ている。
本発明に係る半導体基板1は次のようにして製造される
まず、Si単結晶ウェハ(100面;ただし011方向
に2°傾けて切断)2を用意し、その表面を洗浄する。
該ウェハ2上にMOCV[l法によって下記条件にてア
モルファスGaAs層を(厚さ: 10%m)を形成す
る。
Si ウェハ温度:450℃ ガリウムソース: (CH3)3 Ga/L(L70c
c/minでバブリング) 砒素ソース  :AsH*/H2(380cc/min
 、50%Ha)キャリアガス : I(2(1200
cc/min)MOCVD装置内圧カニ 7(iTor
r続いて、Si ウェハ温度を700℃に上げてから、
下記条件の?JOCV DによってGaAsエピタキシ
ャル層(厚さ: 3(1−)を形成する。
ガリウムソース: (CI(3)3 Ga/Ha(H,
14cc/minでバブリング) 砒素ソー:x、   :AsHs/H2(200cc/
min、50%H,)キャリアガス : Hz (12
00cc/m1n)圧力     : 76Torr そして、得られた基板1にアニール熱処理(900℃、
15分間)を施こして、単結晶GaAs層3とする。
半導体基板(GaAs/Si基板) 1上にレジスト(
例えば、東京応化工業のポジ型しジス) 0FPR−8
00)をスピンコード塗布し、高圧水銀ランプ光で基板
裏面を全面露光しそして基板表面をその周縁部だけに所
定マスクパターンを通して露光して現像する。このよう
にして基板表面の中央部にレジスト層を残して、基板裏
面および周縁部からレジストを除去する。
次に、レジスト層で覆われていないGaAs層をエツチ
ング液(濃硫酸(96%)十過酸化水素水(21%)十
水を混合比3:1:1で混合した水溶液)を用いて60
℃にてエツチング除去する(エツチング速度二〜6m/
m1n)。
水洗後、アルカリ現像液で残っているレジスト層を除去
し、さらに水洗、乾燥して第1図および第2図に示した
半導体基板1が得られる。
製造した半導体基板(GaAs/Si基板)lを水洗用
の石英製ホルダー(サセプター)4に立てて保持した状
態を第3図に示す。ホルダー4は基板1のGaAs層3
には接触しておらず、周縁部のSi表出部と接触して保
持している。
上述した実施例では、ポジ型レジストを使用しているが
、ネガ型レジスト(例えば、東京応化工業のOMR−8
3)を代わりに使用できる。この場合には、基板裏面お
よび周縁部は未露光部とする。
GaAs層の代わりにGaA i^S層を形成すること
もMOCVD法で同様にでき、このときは、ソースガス
として(CH,) 、Ga 、  ^1(C)1.)、
および^sH,をキャリアガスとしてHzを用いる。そ
して、GaA IlA層のエツチングにはNH,0)1
+H2O2+H20液を用いる。
さらに、レジスト層のパターンを第4図(a)〜(e)
に示した化合物半導体(GaAs)層3A〜3E力゛得
られるようにすることもできる。第4図(a)ではホル
ダー(サセプター)のツメ (突起)が基板1と接触す
る箇所(4ケ所)においてS1ウエハ2の表出部を大き
くしてあり、第4図(b)では同様に3ケ所の接触箇所
においてSi ウェハ表出部を大暑<シである。こうし
ておいて、周縁部の他の部分をより小さくして化合物半
導体層3A、3Bの面積を大きくすることができる。第
4図(C)ではLSIないし光デバイスのチップサイズ
に合わせて化合物半導体層3Cの外形を決めており、周
縁部での歩留り向上を図っている。
さらに、第4図(d)では、後工程でのチップ切断線に
合わせて化合物半導体層3Dをストラブ状にしており、
そして、第4図(e)では、第4図(d)の場合をさら
に進めて、化合物半導体層3Eをチップ状にしている。
これらの場合には、基板のそりを防止することにより、
サセプター上へ固定するに要する力を減少させて、基板
が摩耗してゴミを発生“させる原因を減少させ、また、
チップ周囲の化合物半導体を除いておくことによって、
チップ単位に切り離した後のゴミ発生を減少させうる。
例2 本発明の別の態様での化合物半導体基板はSi単結晶ウ
ェハの中央部上には化合物半導体(GaAs)層があり
、周縁部および外周側面上では窒化シリコン層が表出し
ている。このような化合物半導体基板は次のようにして
製造される。
まず、例1と同じS1単結晶ウエハを用意し、洗浄する
。該ウェハを熱酸化して全面に酸化シリコン(S102
)層(厚さ:50nm)を形成する。この酸化シリコン
層上に熱CVD法によって窒化シリコン(S’3N4)
層(厚さ: 50nm)を形成する。
次に、ネガ型レジストをスピンコード塗布し、S1単結
晶ウエハの中央部を露光し、現象してウェハ周縁部およ
び側面上にレジスト層を形成する。
該レジスト層をマスクとして、被覆されていない中央部
の窒化シリコン層およびその下の酸化シリコン層を弗酸
のエツチング液によってエツチング除去する。したがっ
て、Si単結晶ウェハの中央部は表出し、周縁部および
側面は酸化シリコン層ふよび窒化シリコン層で覆われて
いる。
レジスト層を除去してから、例1と同じ条件でMOCV
D法によってGaAs層直接に表出Si単結晶ウェハ上
に形成し、アニール処理(500℃、15分間)を施こ
す。このとき、窒化シリンコ層上にはGaAsは形成さ
れない。このようにして、所定のGaAs/Si基板が
得られる。
例2においても、例1と同様な第4図(a)〜(e)に
示したGaAs層(化合物半導体層)に形成でき、特に
、第4図(d)および(e)のようにする場合には、G
aAs形成時の基板のそり発生を抑制することができる
上述した例1ふよび2でのMOCVD法の代わりにMB
E法を用いても同様なGaAs (GaA1 fAs)
層を形成することができる。例えば、Si単結晶ウェハ
を600℃にし、Ga/As比を6/1とし、圧力を5
 xlO−”TorrとしてGaAs層を形成すること
ができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、Si単結晶ウェ
ハ上にGaAs (GaAI I!As)層を形成した
半導体基板は、その周縁部および側面にGaAs層がな
く、Sl ウェハ又は窒化シリコン層がホルダー(治具
)と接触するようになっており、GaAsのゴミ発生を
解消している。したがって、LSIなどの半導体装置、
発光デバイスの歩留りおよび信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体基板の平面図であり、 第2図は第1図の半導体基板の部分断面図であり、 第3図は第1図の半導体基板をホルダーにて保持してい
る状態の平面図であり、 第4図(a)〜(e)は各種のパターンで形成された化
合物半導体層を有する半導体基板の平面図である。 1・・・半導体基板、 2・・・シリコン単結晶ウェハ、 3.3A〜3E・・・化合物半導体層、4・・・ホルダ
ー 本発明の半導体基板の平面図 第1図 半導体基板の部分断面図 第 図 第 図 3・・・化合物半導体(GaAs)1 第 図(α) 第 図(b) 第 図(e)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、シリコン単結晶ウェハ上に化合物半導体層を形成し
    た半導体基板において、該基板の少なくとも周縁部、裏
    面および外周側面では前記シリコン単結晶ウェハが表出
    していることを特徴とする半導体基板。 2、シリコン単結晶ウェハの周縁部および外周側面に選
    択的に窒化シリコン層を形成し、前記窒化シリコンに覆
    われていない前記シリコン単結晶ウェハの中央部上に選
    択的に化合物半導体層を形成することを特徴とする半導
    体基板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020181965A (ja) * 2019-04-26 2020-11-05 富士電機株式会社 半導体基板の製造方法および半導体装置の製造方法
CN119050812A (zh) * 2024-08-23 2024-11-29 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种o波段硅基三五族量子点窄线宽激光器及其制备方法

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