JPH05291233A - 化合物半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
化合物半導体ウェーハの製造方法Info
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- JPH05291233A JPH05291233A JP11680392A JP11680392A JPH05291233A JP H05291233 A JPH05291233 A JP H05291233A JP 11680392 A JP11680392 A JP 11680392A JP 11680392 A JP11680392 A JP 11680392A JP H05291233 A JPH05291233 A JP H05291233A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 GaAsウェーハを鏡面研磨し、洗浄、水洗
した後すぐに、水およびイソプロピルアルコールの双方
に任意の割合で可溶な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表
面の付着水を上記溶剤で置換した後、イソプロピルアル
コールによる蒸気乾燥を行なうようにした。 【効果】 ウェーハを構成するAsやGaが水と反応し
て酸化物が生じるのを防止することができ、製造される
デバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特性の向上を
図ることが可能になるとともに、エピタキシャル成長用
基板として使用した場合には、エピタキシャル層表面の
欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩留まりよく
製造することが可能になる。
した後すぐに、水およびイソプロピルアルコールの双方
に任意の割合で可溶な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表
面の付着水を上記溶剤で置換した後、イソプロピルアル
コールによる蒸気乾燥を行なうようにした。 【効果】 ウェーハを構成するAsやGaが水と反応し
て酸化物が生じるのを防止することができ、製造される
デバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特性の向上を
図ることが可能になるとともに、エピタキシャル成長用
基板として使用した場合には、エピタキシャル層表面の
欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩留まりよく
製造することが可能になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハの製造
方法さらには鏡面加工後の半導体ウェーハの乾燥方法に
関し、特にGaAsウェーハの乾燥に利用して好適な技
術に関するものである。
方法さらには鏡面加工後の半導体ウェーハの乾燥方法に
関し、特にGaAsウェーハの乾燥に利用して好適な技
術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】GaAs化合物半導体は、発光素子用の
材料あるいはマイクロ波素子用の材料として近年脚光を
あびている。こうしたデバイスや素子の基板として用い
られるGaAsウェーハは、GaAs単結晶インゴット
を薄板状に切断し、それをラッピングその他による鏡面
研磨後、洗浄、乾燥工程を経由して電子デバイスや光素
子用のウェーハとして提供される。このようにして鏡面
研磨されたGaAsウェーハは、用途に応じてその表面
にエピタキシャル層が成長されることもある。そのた
め、こうしたウェーハの表面には、付着物や酸化物のな
い極めて高度な清浄度が要求される。
材料あるいはマイクロ波素子用の材料として近年脚光を
あびている。こうしたデバイスや素子の基板として用い
られるGaAsウェーハは、GaAs単結晶インゴット
を薄板状に切断し、それをラッピングその他による鏡面
研磨後、洗浄、乾燥工程を経由して電子デバイスや光素
子用のウェーハとして提供される。このようにして鏡面
研磨されたGaAsウェーハは、用途に応じてその表面
にエピタキシャル層が成長されることもある。そのた
め、こうしたウェーハの表面には、付着物や酸化物のな
い極めて高度な清浄度が要求される。
【0003】そこで、従来、鏡面研磨後のGaAsウェ
ーハを、リン酸−過酸化水素−水、あるいはフッ化水素
酸−過酸化水素酸−水の混合液により洗浄することによ
り清浄な表面を得る方法が提案されている(特開昭62
−252140)。さらに、一般にはエッチング液によ
る処理後に超純水による洗浄、乾燥が行なわれており、
乾燥方法としてはIPA(イソプロピルアルコール)を
用いた蒸気乾燥法が多用されている。このIPA蒸気乾
燥法は、水洗後のウェーハをIPA蒸気に晒すことによ
りウェーハの表面に凝結させて付着している水分をIP
Aで置換除去するもので、ウェーハの大量処理には好適
な方法である。
ーハを、リン酸−過酸化水素−水、あるいはフッ化水素
酸−過酸化水素酸−水の混合液により洗浄することによ
り清浄な表面を得る方法が提案されている(特開昭62
−252140)。さらに、一般にはエッチング液によ
る処理後に超純水による洗浄、乾燥が行なわれており、
乾燥方法としてはIPA(イソプロピルアルコール)を
用いた蒸気乾燥法が多用されている。このIPA蒸気乾
燥法は、水洗後のウェーハをIPA蒸気に晒すことによ
りウェーハの表面に凝結させて付着している水分をIP
Aで置換除去するもので、ウェーハの大量処理には好適
な方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記I
PA蒸気乾燥法をGaAsウェーハに適用した場合には
以下のような問題点を有していることが本発明者によっ
て明らかにされた。すなわち、水洗後のウェーハをIP
A蒸気乾燥室へ搬送する過程は勿論IPA蒸気に晒して
いる過程においてもウェーハの表面には僅かに水が付着
しており、この付着水に空気中の二酸化炭素が吸収され
て炭酸が生成され、表面の付着水の乾燥に伴って炭酸の
濃度が高くなってウェーハのGaAsと反応してGa2
O3,As2O3,As2O5等の酸化物が生成されてしま
う。しかも、上記乾燥工程ではウェーハ表面の水が一様
に乾燥するのではなく、表面のあちこちに斑点のように
残りそれらがしだいに小さくなって消滅するという経過
を経て乾燥状態に至るため、局所的に酸化物が多くな
る。そして、これらの酸化物のうち特にAs2O3は極め
て昇華性が高い(昇華温度=80℃)ため、IPA蒸気
雰囲気(82.5℃以上)において容易に昇華してウェ
ーハ表面から揮発してしまうのである。
PA蒸気乾燥法をGaAsウェーハに適用した場合には
以下のような問題点を有していることが本発明者によっ
て明らかにされた。すなわち、水洗後のウェーハをIP
A蒸気乾燥室へ搬送する過程は勿論IPA蒸気に晒して
いる過程においてもウェーハの表面には僅かに水が付着
しており、この付着水に空気中の二酸化炭素が吸収され
て炭酸が生成され、表面の付着水の乾燥に伴って炭酸の
濃度が高くなってウェーハのGaAsと反応してGa2
O3,As2O3,As2O5等の酸化物が生成されてしま
う。しかも、上記乾燥工程ではウェーハ表面の水が一様
に乾燥するのではなく、表面のあちこちに斑点のように
残りそれらがしだいに小さくなって消滅するという経過
を経て乾燥状態に至るため、局所的に酸化物が多くな
る。そして、これらの酸化物のうち特にAs2O3は極め
て昇華性が高い(昇華温度=80℃)ため、IPA蒸気
雰囲気(82.5℃以上)において容易に昇華してウェ
ーハ表面から揮発してしまうのである。
【0005】このようにAs2O3の生成と昇華が同時に
進行したウェーハ表面は、生成したAs2O3が揮発した
ことによりAsの欠乏した状態となる。本発明者等がI
PA蒸気乾燥したウェーハをXPS(X線光電子分光
法)により分析したところ、Ga2O3やAs2O5の多い
表面状態になっていることが分かった。そして、このよ
うな酸化物が多く、Gaの過剰な表面状態のウェーハは
デバイス作成直前にエッチングを行なってもなかなかG
a:Asの比が1:1とならないとともに、エッチング
によってウェーハ表面に凹凸が発生したり平坦度が劣化
してデバイスの特性のバラツキや低下の原因となってい
ることを見出した。本発明は上記のような問題点を解決
すべくなされたもので、その目的とするところは、製造
されるデバイスの特性のバラツキが小さくかつ特性の向
上を図ることが可能なウェーハの乾燥方法を提供するこ
とにある。
進行したウェーハ表面は、生成したAs2O3が揮発した
ことによりAsの欠乏した状態となる。本発明者等がI
PA蒸気乾燥したウェーハをXPS(X線光電子分光
法)により分析したところ、Ga2O3やAs2O5の多い
表面状態になっていることが分かった。そして、このよ
うな酸化物が多く、Gaの過剰な表面状態のウェーハは
デバイス作成直前にエッチングを行なってもなかなかG
a:Asの比が1:1とならないとともに、エッチング
によってウェーハ表面に凹凸が発生したり平坦度が劣化
してデバイスの特性のバラツキや低下の原因となってい
ることを見出した。本発明は上記のような問題点を解決
すべくなされたもので、その目的とするところは、製造
されるデバイスの特性のバラツキが小さくかつ特性の向
上を図ることが可能なウェーハの乾燥方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者はIPA蒸気乾
燥中においてGaAsウェーハ表面の酸化を抑制する方
法について検討した。そして、IPA蒸気乾燥中におい
てGaAsウェーハ表面の酸化が進行するのはウェーハ
表面に付着水が残っているのが原因であるのであるか
ら、超純水による洗浄直後にウェーハ表面の付着水を、
GaAsと反応しない溶剤で置換してしまえばよいとの
着想を得た。ただし、この溶剤はさらにその後IPA蒸
気と置換されるのであるから、IPAに対しても可溶で
あることが要求される。このような性質を有する溶剤と
しては、メタノール、エタノール等のアルコール類が適
しており、特にIPAが最適であるとの結論に達した。
一方、超純水による洗浄後にウェーハ表面の付着水を他
の溶剤で置換する場合、溶剤中の微小異物(以下、パー
ティクルと称する)がウェーハ表面に付着するおそれが
ある。その対策として、本発明者は、置換用溶剤を貯留
する槽に循環濾過装置を装備して、常時置換用溶剤を濾
過して超純水並みの清浄度に維持すればよいことを見い
出した。。
燥中においてGaAsウェーハ表面の酸化を抑制する方
法について検討した。そして、IPA蒸気乾燥中におい
てGaAsウェーハ表面の酸化が進行するのはウェーハ
表面に付着水が残っているのが原因であるのであるか
ら、超純水による洗浄直後にウェーハ表面の付着水を、
GaAsと反応しない溶剤で置換してしまえばよいとの
着想を得た。ただし、この溶剤はさらにその後IPA蒸
気と置換されるのであるから、IPAに対しても可溶で
あることが要求される。このような性質を有する溶剤と
しては、メタノール、エタノール等のアルコール類が適
しており、特にIPAが最適であるとの結論に達した。
一方、超純水による洗浄後にウェーハ表面の付着水を他
の溶剤で置換する場合、溶剤中の微小異物(以下、パー
ティクルと称する)がウェーハ表面に付着するおそれが
ある。その対策として、本発明者は、置換用溶剤を貯留
する槽に循環濾過装置を装備して、常時置換用溶剤を濾
過して超純水並みの清浄度に維持すればよいことを見い
出した。。
【0007】本発明は、上記着想に基づいてなされたも
ので、GaAsウェーハを鏡面研磨し、洗浄、水洗した
直後に、水およびイソプロピルアルコールの双方に任意
の割合で可溶な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表面の付
着水を上記溶剤で置換した後、イソプロピルアルコール
による蒸気乾燥を行なうことを提案するものである。上
記の場合、好ましくは付着水置換用の溶剤を循環濾過装
置により濾過しながら使用するようにする。
ので、GaAsウェーハを鏡面研磨し、洗浄、水洗した
直後に、水およびイソプロピルアルコールの双方に任意
の割合で可溶な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表面の付
着水を上記溶剤で置換した後、イソプロピルアルコール
による蒸気乾燥を行なうことを提案するものである。上
記の場合、好ましくは付着水置換用の溶剤を循環濾過装
置により濾過しながら使用するようにする。
【0008】
【作用】上記した手段によれば、GaAsウェーハは洗
浄後に表面の付着水が速やかにGaAsと反応しない溶
剤と置換されるため、ウェーハを構成するAsやGaが
水と反応して酸化物が生じるのを防止することができ、
製造されるデバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特
性の向上を図ることが可能になるとともに、エピタキシ
ャル成長用基板として使用した場合には、エピタキシャ
ル層表面の欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩
留まりよく製造することが可能となる。
浄後に表面の付着水が速やかにGaAsと反応しない溶
剤と置換されるため、ウェーハを構成するAsやGaが
水と反応して酸化物が生じるのを防止することができ、
製造されるデバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特
性の向上を図ることが可能になるとともに、エピタキシ
ャル成長用基板として使用した場合には、エピタキシャ
ル層表面の欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩
留まりよく製造することが可能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を用いて説明
する。先ず、液体封止チョクラルスキー法により引き上
げた直径2インチのノンドープGaAs単結晶を1mm
の厚さのウェーハに切り出し、ラッピング、ポリシング
で表面研磨を行なって、トリクレン、アセトン、メタノ
ールにより有機洗浄した後、超純水で水洗を行なった
(ステップS1〜S3)。この後、上記ウェーハを液体
状態のIPAの入った槽内に5分間ずつ2回浸漬して表
面の付着水をIPAで置換した後、IPA蒸気乾燥装置
により乾燥させた(ステップS4,S5)。なお、上記
置換用のIPAの入った槽にはポア径0.1μmのフィ
ルタを備えた循環濾過装置を装備させ、上記置換処理
(ステップS4)中ずっとIPAを濾過し続けた。
する。先ず、液体封止チョクラルスキー法により引き上
げた直径2インチのノンドープGaAs単結晶を1mm
の厚さのウェーハに切り出し、ラッピング、ポリシング
で表面研磨を行なって、トリクレン、アセトン、メタノ
ールにより有機洗浄した後、超純水で水洗を行なった
(ステップS1〜S3)。この後、上記ウェーハを液体
状態のIPAの入った槽内に5分間ずつ2回浸漬して表
面の付着水をIPAで置換した後、IPA蒸気乾燥装置
により乾燥させた(ステップS4,S5)。なお、上記
置換用のIPAの入った槽にはポア径0.1μmのフィ
ルタを備えた循環濾過装置を装備させ、上記置換処理
(ステップS4)中ずっとIPAを濾過し続けた。
【0010】比較のため、従来のIPA蒸気乾燥法によ
る乾燥、すなわち上記ステップS1〜S3の処理後のウ
ェーハを、IPAによる付着水の置換をせずに直ちにI
PA蒸気で乾燥させる実験も行なった。これらのウェー
ハの表面を、XPS(X線光電子分光法)で分析した結
果、従来のIPA蒸気乾燥法で乾燥させたウェーハは表
面のGaとAsの組成比が1.91とGaが過剰である
のに対し、本発明法により乾燥させたウェーハは表面の
GaとAsの組成比が1.06とほぼストイキメトリに
近くなっていることが分かった。
る乾燥、すなわち上記ステップS1〜S3の処理後のウ
ェーハを、IPAによる付着水の置換をせずに直ちにI
PA蒸気で乾燥させる実験も行なった。これらのウェー
ハの表面を、XPS(X線光電子分光法)で分析した結
果、従来のIPA蒸気乾燥法で乾燥させたウェーハは表
面のGaとAsの組成比が1.91とGaが過剰である
のに対し、本発明法により乾燥させたウェーハは表面の
GaとAsの組成比が1.06とほぼストイキメトリに
近くなっていることが分かった。
【0011】また、乾燥後にウェーハ表面に付着してい
る粒径0.2μm以上のパーティクルの数を測定したと
ころ、本発明法により乾燥させたウェーハ表面のパーテ
ィクルの数の平均は20個で、従来のIPA蒸気乾燥法
で乾燥させたウェーハの平均パーティクル数(18個)
とほぼ同等であった。さらに、本発明方法と従来のIP
A蒸気乾燥法で乾燥させたウェーハ表面に、MBE法で
HEMT構造のエピタキシャル層を成長させ、オーバル
ディフェクト(卵型欠陥)の密度および移動度とキャリ
ア濃度をそれぞれ測定した。その結果を、表1に示す。
る粒径0.2μm以上のパーティクルの数を測定したと
ころ、本発明法により乾燥させたウェーハ表面のパーテ
ィクルの数の平均は20個で、従来のIPA蒸気乾燥法
で乾燥させたウェーハの平均パーティクル数(18個)
とほぼ同等であった。さらに、本発明方法と従来のIP
A蒸気乾燥法で乾燥させたウェーハ表面に、MBE法で
HEMT構造のエピタキシャル層を成長させ、オーバル
ディフェクト(卵型欠陥)の密度および移動度とキャリ
ア濃度をそれぞれ測定した。その結果を、表1に示す。
【表1】 同表において、(A)は本発明方法、(B)は従来のI
PA蒸気乾燥法でそれぞれ乾燥させたウェーハについて
の測定結果を示す。また、同表の(C)は、従来のIP
A蒸気乾燥法で乾燥した後、ウェーハ表面、硫酸系(H
2SO4−H2O2−H2O)のエッチャントで2〜3μm
エッチングした後、HEMT構造のエピタキシャル層を
成長させ、オーバルディフェクトの密度および移動度と
キャリア濃度をそれぞれ測定した結果を示す。
PA蒸気乾燥法でそれぞれ乾燥させたウェーハについて
の測定結果を示す。また、同表の(C)は、従来のIP
A蒸気乾燥法で乾燥した後、ウェーハ表面、硫酸系(H
2SO4−H2O2−H2O)のエッチャントで2〜3μm
エッチングした後、HEMT構造のエピタキシャル層を
成長させ、オーバルディフェクトの密度および移動度と
キャリア濃度をそれぞれ測定した結果を示す。
【0012】表1より、従来のIPA蒸気乾燥法で乾燥
させたウェーハは、硫酸系のエッチャントによる処理を
行なったウェーハに比べてエピタキシャル層のオーバル
ディフェクト密度が高く表面モホロジーが悪いととも
に、移動度およびキャリア濃度の点でも劣っている。こ
れに対し、本発明方法で乾燥させたウェーハは、硫酸系
のエッチャントによる処理を行なわないにもかかわら
ず、従来のIPA蒸気乾燥法による乾燥後に硫酸系のエ
ッチャントによる処理を行なったウェーハに比べてエピ
タキシャル層のオーバルディフェクト密度、移動度およ
びキャリア濃度すべての点で同程度になっていることが
分かる。なお、上記実施例では、GaAsウエーハの乾
燥方法について説明したが、この発明はそれに限定され
るものでなく、InPウェーハその他化合物半導体ウェ
ーハ全般に適用することができる。
させたウェーハは、硫酸系のエッチャントによる処理を
行なったウェーハに比べてエピタキシャル層のオーバル
ディフェクト密度が高く表面モホロジーが悪いととも
に、移動度およびキャリア濃度の点でも劣っている。こ
れに対し、本発明方法で乾燥させたウェーハは、硫酸系
のエッチャントによる処理を行なわないにもかかわら
ず、従来のIPA蒸気乾燥法による乾燥後に硫酸系のエ
ッチャントによる処理を行なったウェーハに比べてエピ
タキシャル層のオーバルディフェクト密度、移動度およ
びキャリア濃度すべての点で同程度になっていることが
分かる。なお、上記実施例では、GaAsウエーハの乾
燥方法について説明したが、この発明はそれに限定され
るものでなく、InPウェーハその他化合物半導体ウェ
ーハ全般に適用することができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、GaAs
ウェーハを鏡面研磨し、洗浄、水洗した後すぐに、水お
よびイソプロピルアルコールの双方に任意の割合で可溶
な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表面の付着水を上記溶
剤で置換した後、イソプロピルアルコールによる蒸気乾
燥を行なうようにしたので、GaAsウェーハ表面の付
着水が速やかにGaAsと反応しない溶剤と置換される
という作用により、ウェーハを構成するAsやGaが水
と反応して酸化物が生じるのを防止することができ、製
造されるデバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特性
の向上を図ることが可能になるとともに、エピタキシャ
ル成長用基板として使用した場合には、エピタキシャル
層表面の欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩留
まりよく製造することが可能となるという効果がある。
ウェーハを鏡面研磨し、洗浄、水洗した後すぐに、水お
よびイソプロピルアルコールの双方に任意の割合で可溶
な溶剤に上記ウェーハを浸漬して表面の付着水を上記溶
剤で置換した後、イソプロピルアルコールによる蒸気乾
燥を行なうようにしたので、GaAsウェーハ表面の付
着水が速やかにGaAsと反応しない溶剤と置換される
という作用により、ウェーハを構成するAsやGaが水
と反応して酸化物が生じるのを防止することができ、製
造されるデバイスの特性のバラツキを小さくしかつ特性
の向上を図ることが可能になるとともに、エピタキシャ
ル成長用基板として使用した場合には、エピタキシャル
層表面の欠陥を低減させ、特性の優れたデバイスを歩留
まりよく製造することが可能となるという効果がある。
【図1】本発明に係るウェーハ乾燥方法の手順の一例を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 化合物半導体ウェーハを鏡面研磨し、洗
浄、水洗した後すぐに、水およびイソプロピルアルコー
ルの双方に任意の割合で可溶な溶剤に上記ウェーハを浸
漬して表面の付着水を上記溶剤で置換した後、イソプロ
ピルアルコールによる蒸気乾燥を行なうようにしたこと
を特徴とする化合物半導体ウェーハの製造方法。 - 【請求項2】 上記付着水置換用の溶剤を循環濾過装置
により濾過しながら使用することを特徴とする請求項1
記載の化合物半導体ウェーハの製造方法。 - 【請求項3】 上記付着水置換用の溶剤は、イソプロピ
ルアルコールであることを特徴とする請求項1または2
記載の化合物半導体ウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11680392A JPH05291233A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 化合物半導体ウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11680392A JPH05291233A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 化合物半導体ウェーハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291233A true JPH05291233A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14696055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11680392A Pending JPH05291233A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 化合物半導体ウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020177970A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 住友電気工業株式会社 | ヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法 |
| JP2023005338A (ja) * | 2021-06-29 | 2023-01-18 | 株式会社荏原製作所 | 基板乾燥装置及び基板乾燥方法 |
-
1992
- 1992-04-08 JP JP11680392A patent/JPH05291233A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020177970A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 住友電気工業株式会社 | ヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法 |
| JP2023005338A (ja) * | 2021-06-29 | 2023-01-18 | 株式会社荏原製作所 | 基板乾燥装置及び基板乾燥方法 |
| US12394639B2 (en) | 2021-06-29 | 2025-08-19 | Ebara Corporation | Substrate drying device and substrate drying method |
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