JP4316157B2

JP4316157B2 - Compound semiconductor device manufacturing method and wafer bonding apparatus

Info

Publication number: JP4316157B2
Application number: JP2001140274A
Authority: JP
Inventors: 徹喜多; 若菜西脇; 佳之衣川; 康彦赤池; 和由古川; 章一鷲塚
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP2002334816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化合物半導体を用いた高輝度ＬＥＤ等の製造技術に係わり、特に２枚の化合物半導体ウェハを直接接着する工程を有する化合物半導体素子の製造方法と、この方法に使用するウェハ接着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化合物半導体材料としてＩｎＧａＡｌＰ系を用いた可視領域のＬＥＤが種々提案されている。この素子は一般に、ＧａＡｓ基板の上に、活性層５３をｎ型及びｐ型のクラッド層５２，５４で挟んだＩｎＧａＡｌＰ系のダブルへテロ構造部を形成して構成される。
【０００３】
四元ＬＥＤの基板に使用されるＧａＡｓ基板には、可視光領域の光を吸収するという欠点があり、ＩｎＧａＡｌＰ系活性層で発光した光の一部がＧａＡｓ基板に吸収されるので、ＬＥＤの輝度の低下が避けられない。輝度低下を避けるためには、可視光領域に対し透明な材料としてＧａＰを基板に使用すればよいが、ＧａＰ基板はＩｎＧａＡｌＰ系と格子整合がとれないため良好なエピタキシャル成長が難しい。この問題を解決するために、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｌＰ系エピタキシャル層を形成した成長基板とＧａＰ基板とを接着し、その後にＧａＡｓ基板を除去する方法が考案されている。
【０００４】
従来、半導体ウェハの接着には、加圧状態で接着強度向上のための熱処理を行っていたが、この方法では装置が大掛かりになり製造コスト，安全面上問題になる。さらに、基本的に接着時に付着した水分はそのまま取り込まれた形になるため、接着界面近傍層の経時変化による製品のＤＣ特性変動，信頼性低下等の一因にもなり問題であった。
【０００５】
その回避策としては、直接接着による方法が望ましい。この場合、エピタキシャル成長したウェハを洗浄した後に乾燥し、ウェハ同士をそのまま接着することが考えられた。ところが、一般に広く知られているＳｉウェハの直接接着と異なり化合物半導体においては、接着後に行う接着強度向上のための熱処理において接着面積の減少を招く傾向がある。そして最悪の場合、接着したウェハが剥がれてしまう状況が発生し、量産歩留りが低下する問題があった。
【０００６】
これは、接着時にウェハ表面の水滴が切れていても、ウェハ表面の吸着水分量が多いと、接着後に行う接着強度向上のための熱処理において、接着界面からボイドが発生するためであると考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、化合物半導体ウェハの直接接着においては、ウェハ表面の吸着水分量が多くなると、接着後に行う接着強度向上のための熱処理において、接着界面からボイドが発生し接着面積の減少をきたし、最悪の場合は接着したウェハが剥がれてしまう状況が発生し、量産歩留りが低下する問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、ウェハ直接接着後の熱処理における接着面積の減少を抑制することができ、歩留まり向上をはかり得る化合物半導体素子の製造方法及びこの方法に使用するウェハ接着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１０】
即ち本発明は、２枚の化合物半導体ウェハを直接接着する工程を有する化合物半導体素子の製造方法であって、前記直接接着する工程の前工程として、張り合わせるウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分の除去処理を施すことにより、ウェハを加熱したときに出てくるガス種を温度別に四重極質量分析器により測定する分析方法であるＴＤＳ（Thermal Desorption Spectrum）法にて規定した場合、０．５℃／sec の昇温率にて室温〜１５０℃までの放出水分が１×１０ ¹⁵ atm/cm ² 以下となるように制御し、且つ前記直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することを特徴とする。
【００１１】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１３】
(1) ウェハの表面吸着水分を除去するために、直接接着の前工程で洗浄されたウェハを乾燥雰囲気で脱水処理すること。
(2) 乾燥雰囲気は、湿度が５％以下の雰囲気であること。
【００１４】
(3) ウェハの表面吸着水分を除去するために、直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除去する処理を施した後、乾燥雰囲気又は真空中で該ウェハを加熱処理すること。
【００１５】
(4) 半導体素子は発光ダイオードであり、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｌＰ系のエピタキシャル層を形成したウェハと、ＧａＰ基板上にＧａＰのエピタキシャル層を形成したウェハとを直接接着すること。
【００１６】
また本発明は、化合物半導体を用いた半導体素子の製造工程の中で、２枚の化合物半導体ウェハを直接接着するのに用いられるウェハ接着装置であって、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニットに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分を除去するための加熱機構を備えた吸着水分除去ユニットと、この吸着水分除去ユニットに隣接して設けられ、吸着水分除去後のウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を有し、２枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接着ユニットとを具備してなることを特徴とする。
【００１９】
ここで、接着ユニットは、吸着水分除去後のウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を有することが望ましい。
【００２０】
（作用）
本発明によれば、ウェハを直接接着する前工程としてウェハ表面の吸着水分を除去し、さらに直接接着工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することにより、直接接着されるウェハにおいて、その表面の吸着水分を極めて少ない状態に保持することができる。このため、ウェハ接着後に行う接着強度向上のための熱処理において、ウェハ表面の吸着水分量に起因して接着界面からボイドが発生して接着面積の低下をきたすのを防止でき、これにより歩留りの向上をはかることが可能となる。
【００２１】
本発明者らの実験によれば、ＴＤＳ法にて規定した場合、０．５℃／sec の昇温率にて室温〜１５０℃までの放出水分が１×１０¹⁵ atm／cm²以下であれば、十分な接着面積が得られることが確認されている。従って、吸着水分の除去プロセスにおいて上記の値以下に制御すれば、吸着水分量に起因する接着界面からのボイドの発生をより確実に防止することができる。
【００２２】
また、加圧状態で熱処理することにより接着する方法とは異なり、２枚のウェハを接触させるのみで接着するウェハの直接接着であるため、装置構成の簡略化をはかることができ、製造コスト，安全面上でも有利となる。さらに、表面吸着水分の極めて少ない状態で接着できるため、製品化した際のＤＣ特性変動，信頼性低下による不良の低減をもはかることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
本実施形態では、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｌＰ系のエピタキシャル層を成膜したウェハと、ＧａＰ基板上にＧａＰのエピタキシャル層を成膜したウェハとを直接接着し、高輝度ＬＥＤを製造する場合を想定する。
【００２５】
図１は、上記ＬＥＤの製造プロセス及びウェハ接着プロセスを示す概略図である。エピタキシャル成長プロセスを経た２枚のウェハはウェハ接着プロセスにより接着された後、電極形成プロセス，チップ化プロセス，製品組み込みプロセスを経て製造され、その後に出荷検査を経て出荷される。
【００２６】
ウェハ接着プロセスでは、接着前処理として洗浄処理を行い、さらにウェハ乾燥処理を行う。そして、ウェハの直接接着を行った後に、接着強度を高めるための熱処理が施されて電極形成プロセスへと移る。
【００２７】
図２は、本実施形態におけるウェハ接着プロセスに用いる接着装置を示す概略構成図である。
【００２８】
ウェハの直接接着を行うウェハ接着ユニット１０に隣接して、接着前処理後のウェハを脱水するための脱水ユニット２０が設けられている。脱水ユニット２０は、スピンドライヤを用いてウェハ上の水滴を除去すると共に、内部湿度の制御によりウェハ表面の吸着水分を除去する機能を有している。
【００２９】
接着ユニット１０は、ウェハを接着するための作業台全体を湿度制御し、更に吸着水分除去後の残留水分を常時一定に保つために内部の湿度を制御、例えば３０±５％で制御するようになっている。また、接着ユニット１０は、エアカーテン若しくはビニールカーテン，壁等にて外部とは隔てられている。そして、接着時のダスト巻込みによる接着面積低減が想定されるため、ユニット１０内のダストレベルはクラス１００に設定されている。
【００３０】
本実施形態では、図１の接着プロセスにおいて、まず接着前処理としてダスト除去を目的とした表面のブラシ洗浄及び、表面酸化膜除去を目的とした弗化アンモニウムによるディップ後水洗を行う。続いて、洗浄済のウェハを、図２に示す脱水ユニット２０内に導入する。この場合、ウェハにダストが付着しないよう専用のキャリアにて移動するか、前処理用ブースから直接ウェハをユニット２０内に導入することが望ましい。
【００３１】
脱水ユニット２０内では、まず洗浄後のウェハの脱水、即ち水滴除去と吸着水分の除去を行う。本実施形態では、スピンドライヤを用いての乾燥を行った。条件は５００ｒｐｍ×５分とした。ここでは、水滴のみでなくウェハ表面の吸着水分を除去する目的で、乾燥中のユニット２０内に湿度５％以下に制御した窒素を導入した。他に、ドライエア，Ａｒ等の不活性ガス若しくは１Ｐａ近傍に減圧した雰囲気であっても構わない。また、乾燥用手段としては、スピンドライヤの他に、ランプ乾燥若しくは温風乾燥でも構わない。
【００３２】
ここで、ウェハ表面の吸着水分を除去する際のユニット２０内の湿度が５％を越える条件では、一度吸着水分除去を行っても直ぐに雰囲気中によって水分が再吸着してしまう。この対策として、雰囲気中の湿度を５％以下のドライな条件に保つことで、ウェハ表面への水分の再吸着を抑えることができた。
【００３３】
このような方法によりウェハ表面の水分は、ＴＤＳ分析による測定結果１×１０¹⁵ atm／cm²以下であることが確認された（図３参照）。なお、図３では実施形態と従来例を併記して示すが、全ての温度領域で実施形態のデータの方が大幅に小さくなっているのが分かる。また、各々のデータの積分値が吸着水分量に相当するものである。
【００３４】
ここで本発明者らは、ウェハの吸着水分量をパラメータとするために吸着水分除去処理の条件を種々変え後述するようにしてウェハを直接接着し、熱処理後の接着面積とＴＤＳ分析によるウェハ吸着水分量との関係を調べたところ、図４に示すような結果が得られた。即ち、ＴＤＳ分析による吸着水分量が１×１０¹⁵atm／cm²以下では１００％近い接着面積が得られるが、これを越えると接着面積が急激に減少し、２×１０¹⁵atm／cm²以上では２０％以下に減少してしまう。従って、脱水ユニットでのウェハの脱水処理において、ＴＤＳ分析による吸着水分量を１×１０¹⁵atm／cm²以下にすることが必須である。
【００３５】
乾燥後のウェハを脱水ユニット２０から取出して接着ユニット１０内に移し、接着用簡易治具にセットして２枚のウェハを直接接着する。このとき、接着ユニット１０内は３０％程度の低湿度に保持されているので、ウェハの吸着水分が増えることはなく、吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することができる。接着したウェハは専用キャリアに移し、以降順次接着作業を繰り返す。必要枚数直接接着が終了後、接着ユニット１０からウェハを取出し、次工程である熱処理プロセスヘと進む。例えば、今回は水素還元雰囲気中にて７００℃×２時間の条件にて熱処理を行った。
【００３６】
以上の工程にて製造されたウェハは、直接接着後の水素雰囲気中での熱処理にて、エピタキシャル層のヒロック起因によるものを除き、ボイドの発生は確認されなかった。その一例を、図５に示す。また、上記プロセスにより接着強度は従来と同等だった。また、上記ウェハを用いて作成したＬＥＤペレットにてＤＣ特性，信頼性等を測定したが、従来方法にて作成されたものと有為差は無かった。
【００３７】
さらに、接着界面に水分等が取込まれ、これが酸化することでＶｆが変動し、輝度が変化する現象に対する加速評価として、このチップを製品に組み込み、無通電状態で−３０℃×１５分＋１１０℃×１５分を４５０サイクル繰返した後の輝度低下（イニシャルに対し３割変動したものを不良とカウント）による不良率を比較する手法を採用した。結果は、従来製法による製品が２０％であったのに対し本実施形態による製品では０．５％となり、不良発生率が２桁以上改善された。
【００３８】
このように本実施形態によれば、ウェハの直接接着の前工程として、洗浄処理されたウェハに対し、湿度５％以下に制御した窒素を導入した脱水ユニット２０内でスピンドライヤを用いて脱する処理することにより、ウェハ上の水滴を除去すると共にウェハ表面の吸着水分を除去することができる。そして、ＴＤＳ法にて規定した場合、０．５℃／sec 昇温率にて室温〜１５０℃までの放出水分が１×１０¹⁵ atm／cm²以下となるように吸着水分を低減することにより、ウェハ直接接着後の熱処理における接着面積の低下を抑制することができ、歩留まり向上をはかることができる。
【００３９】
具体的には、ウェハ直接接着後の熱処理におけるウェハ接着面積率の低下が、従来の〜５０％から最低８０％、平均で９８％以上と大幅に改善した。これにより、ウェハ１枚当たりから取れるＬＥＤペレットの収率向上がはかれ、製造歩留りが大幅に向上した。また、加圧状態で接着強度向上のための熱処理を行う方法とは異なり、製品化した際のＤＣ特性変動，信頼性低下による不良の低減をもはかることができた。
【００４０】
（第２の実施形態）
本実施形態のポイントは、洗浄後の水滴除去処理とウェハ表面吸着水分除去処理の工程を分けたことにある。これは、第１の実施形態のように水滴除去と吸着水分除去を同時に行う場合、水滴除去処理が不十分だと残った水滴近傍が酸化，白濁する可能性が有るため、それを回避するためである。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図である。なお、図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態における脱水ユニット２０は、ウェハ上の水滴を除去するための水滴除去ユニット２１と、ウェハ表面の吸着水分を除去するための吸着水分除去ユニット２２とに分離されている。水滴除去ユニット２１はスピンドライヤ等であり、吸着水分除去ユニット２２は真空オーブン等である。
【００４３】
本実施形態では、洗浄後のウェハをまず、水滴除去ユニット２１内に移し、スピンドライヤ等の脱水機にて脱水し、ウェハ表面に水滴が無いことを確認した後に吸着水分除去ユニット２２に移す。吸着水分除去ユニット２２では、ウェハを加熱することで乾燥させた。具体的には、真空オーブンにて１Ｐａの圧力にて１５０℃×３分の加熱処理を施した。なお、吸着水分除去に用いる装置は、上記の他にオーブン，ホットプレート等でも構わない。
【００４４】
以降の工程は第１の実施形態と同様である。本実施形態によっても第１の実施形態と同様に、直接接着後の熱処理にて水分起因のボイド発生することなく、接着面積は低下しなかった。また、接着強度やＬＥＤ化した際のＤＣ特性，信頼性等も第１の実施形態と同等であった。
【００４５】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図である。図中の３０はウェハの直接接着に供されるグローブボックス、４０はグローブボックスに隣接された予備室である。
【００４６】
本実施形態では、前処理〜脱水処理までを行った後に、直接接着用ユニットとしてグローブボックス３０を使用し、このグローブボックス３０で吸着水分除去及び直接接着することが特徴である。
【００４７】
まず、洗浄プロセス後の脱水処理（ここでは水滴除去）まで済んだウェハを、グローブボックス３０に隣接された予備室４０にセットする。グローブボックス３０及び予備室４０内は、接着時ダスト混入による接着歩留まり低下を仰するため、クラス１００に制御されている。予備室４０内に、予備室４０内が湿度３０％以下に安定するまで窒素をパージする。又は、１Ｐａ近傍まで減圧後、湿度３０％以下の窒素若しくは空気，不活性ガスを導入しても構わない。
【００４８】
予備室４０内の湿度が３０％以下で安定したところで、ウェハを湿度２５±５％の条件に制御されているグローブボックス３０内の加工点に導入する。次に、接着する各ウェハを２００℃にセットした熱板上に５分保持し吸着水分を除去した後、接着用簡易治具にセットし、ウェハを直接接着する。
【００４９】
接着したウェハは、専用キャリアに移し、以降順次上記作業を繰り返す。必要枚数直接接着が終了したら、専用キャリアを予備室４０に移す。予備室４０から取出し後、次工程である熱処理プロセスヘと進む。例えば今回は、水素還元雰囲気中にて７００℃×２時間の条件にて熱処理を行った。
【００５０】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、直接接着後の熱処理にて水分起因のボイド発生することなく、接着面積は低下しなかった。さらに、接着強度やＬＥＤ化した際のＤＣ特性，信頼性等も第１の実施形態と同等であった。また、本実施形態による更なるメリットは、グローブボックス３０という比較的小さな系の環境制御で済むため、第１及び第２の実施形態ほどに装置が大掛かりにならず、安価で製造ラインを提供できることである。
【００５１】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図である。図中の５０はウェハの直接接着に供される密閉容器、６０は密閉容器５０に隣接されたウェハ導入用予備室、７０は密閉容器５０に隣接された搬出用予備室である。
【００５２】
本実施形態は、第３の実施形態の改善例である。第３の実施形態までは、直接接着工程を人手で行っていたが、この場合には、作業者によるウェハハンドリング時の割れ不良や接着ウェハ同士の方位合せ作業バラツキを招くおそれがある。そこで本実施形態では、オリフラを基準とした合せ機構を具備した接着装置を導入した。
【００５３】
第３の実施形態と同様に脱水処理（ここでは水滴除去）まで行ったウェハを、湿度３０以下に保たれている導入用予備室６０内にセットする。吸着水分除去を兼ねた予備室６０内にて、２００℃×５分の条件にて吸着水分除去後、ロボットアームにて密閉容器５０内にオリフラの向きを合せながらウェハをセットする。このとき、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長したウェハは、エピタキシャル面が上になるようにウェハステージにセットする。
【００５４】
一方、ＧａＰ基板上にエピタキシャル成長したウェハは、ウェハ指示アームによりエピタキシャル面が下に向くようにセットする。ここで、ウェハ指示アームが徐々に下りてきてウェハ同士をウェハステージ上で重ねる。さらに、ウェハ押付け機構によりＧａＰ基板側からウェハを押付け、ウェハの密着性を高める。その後、搬出用予備室７０にウェハを移動し、第３の実施形態と同様に、次工程である熱処理プロセス以降へと進める。
【００５５】
以上により、マニュアル作業にてはハンドリング時のウェハ割れ、誤ってエピタキシャル面同士以外の面を接着するといったミスが無くなった。また、接着時のオリフラ合せ精度も、マニュアルでは最大２°あったものが、機械精度にもよるが０．１°以下に制御できた。
【００５６】
ここで、ウェハ接着を行うための密閉容器５０は、内部にヒータ等の吸着水分除去機能を持っていても構わない。この場合のメリットは、予備室６０や密閉容器５０にトラブルが発生し、ウェハ表面に水分が再吸着するような事態となっても、容器５０内でヒータ等により再度の吸着水分除去ができるため、装置トラブルに対しマージンが持てる点である。
【００５７】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、高輝度ＬＥＤの製造に適用した例を説明したが、本発明はＬＥＤに限らず、化合物半導体ウェハ同士を直接接着する工程を有する各種の半導体素子の製造に適用することができる。また、装置構成は図２，６〜８に限るものではなく、ウェハ表面の吸着水分を除去する機能と、表面吸着水分除去後の残留水分をウェハ接着工程まで一定に保持する機能を有するものであればよい。
【００５８】
また、実施形態では両方のウェハに対して吸着水分除去処理を行ったが、ウェハの種類、製造プロセスによっては、何れか一方のウェハに対してのみ吸着水分除去処理を行っても同様の効果が期待できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ウェハを直接接着する工程の前工程として、張り合わせるウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分の除去処理を施し、特にウェハを加熱したときに出てくるガス種を温度別に四重極質量分析器により測定する分析方法であるＴＤＳ法にて規定した場合、０．５℃／sec の昇温率にて室温〜１５０℃までの放出水分が１×１０¹⁵ atm／cm²以下となるように表面吸着水分の除去処理を施し、直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することにより、ウェハ直接接着後の熱処理における接着面積の減少を抑制することができ、歩留まり向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高輝度ＬＥＤの製造プロセス及びウェハ接着プロセスを示す概略図。
【図２】第１の実施形態におけるウェハ接着プロセスに用いる接着装置を示す概略構成図。
【図３】実施形態と従来例において、ＩｎＧａＡｌＰエピタキシャルウェハのＴＤＳ分析例を示す図。
【図４】ウェハ吸着水分量と熱処理後の接着面積との関係を示す図。
【図５】実施形態と従来例において、接着直後及び熱処理直後のウェハ状態を比較して示す図。
【図６】第２の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図。
【図７】第３の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図。
【図８】第４の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０…ウェハ接着ユニット
２０…脱水ユニット
２１…水滴除去ユニット
２２…吸着水分除去ユニット
３０…グローブボックス
４０…予備室
５０…密閉容器
６０…ウェハ導入用予備室
７０…搬出用予備室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing technology for a high-brightness LED or the like using a compound semiconductor, and more particularly to a method for manufacturing a compound semiconductor element having a step of directly bonding two compound semiconductor wafers, and a wafer bonding apparatus used in this method. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, various LEDs in the visible region using InGaAlP as a compound semiconductor material have been proposed. In general, this element is formed by forming an InGaAlP-based double heterostructure part on an GaAs substrate with an active layer 53 sandwiched between n-type and p-type cladding layers 52 and 54.
[0003]
The GaAs substrate used for the quaternary LED substrate has the disadvantage of absorbing light in the visible light region, and part of the light emitted by the InGaAlP-based active layer is absorbed by the GaAs substrate. Inevitable decrease in In order to avoid a decrease in luminance, GaP may be used for the substrate as a material transparent to the visible light region. However, since the GaP substrate cannot achieve lattice matching with the InGaAlP system, it is difficult to achieve good epitaxial growth. In order to solve this problem, a method has been devised in which a growth substrate in which an InGaAlP-based epitaxial layer is formed on a GaAs substrate is bonded to the GaP substrate, and then the GaAs substrate is removed.
[0004]
Conventionally, semiconductor wafers are bonded by heat treatment for improving the bonding strength in a pressurized state. However, this method increases the size of the apparatus and causes problems in terms of manufacturing cost and safety. Furthermore, since the water adhering during the bonding is basically taken in as it is, it causes a problem such as a change in the DC characteristics of the product and a decrease in reliability due to a change with time in the layer near the bonding interface.
[0005]
As a workaround, a direct bonding method is desirable. In this case, it was considered that the epitaxially grown wafers were washed and then dried, and the wafers were bonded together. However, in contrast to the generally well-known direct bonding of Si wafers, compound semiconductors tend to reduce the bonding area in heat treatment for improving the bonding strength after bonding. In the worst case, there is a problem that the bonded wafer is peeled off and the mass production yield is lowered.
[0006]
This is considered to be because, even if water droplets on the wafer surface are cut off during bonding, if the amount of adsorbed moisture on the wafer surface is large, voids are generated from the bonding interface in the heat treatment for improving the bonding strength after bonding. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional direct bonding of compound semiconductor wafers, when the amount of adsorbed moisture on the wafer surface increases, in the heat treatment for improving the bonding strength after bonding, voids are generated from the bonding interface and the bonding area is reduced. In the worst case, there is a problem that the bonded wafer is peeled off and the mass production yield is lowered.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to reduce the bonding area in the heat treatment after direct bonding of the wafer and to improve the yield of the compound semiconductor device. It is an object to provide a manufacturing method and a wafer bonding apparatus used in this method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
[0010]
That is, the present invention is a method of manufacturing a compound semiconductor device including a step of directly bonding two compound semiconductor wafers, and as a pre-step of the step of directly bonding, the surface adsorbed moisture is applied to at least one of the wafers to be bonded. the facilities Succoth removal process, if the defined by TDS (Thermal Desorption Spectrum) method is an analytical method for measuring the quadrupole mass analyzer by temperature gaseous species coming out when heating the wafer, 0. Controlled so that the moisture released from room temperature to 150 ° C. is 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less at a temperature rising rate of 5 ° C./sec. Is kept constant.
[0011]
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
[0013]
( 1 ) In order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer, the wafer cleaned in the previous process of direct bonding should be dehydrated in a dry atmosphere.
( 2 ) The dry atmosphere shall be an atmosphere with a humidity of 5% or less.
[0014]
( 3 ) In order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer, the wafer is subjected to heat treatment in a dry atmosphere or vacuum after being subjected to treatment for removing water droplets on the wafer that has been cleaned in the pre-bonding step.
[0015]
( 4 ) The semiconductor element is a light emitting diode, and a wafer in which an InGaAlP-based epitaxial layer is formed on a GaAs substrate and a wafer in which a GaP epitaxial layer is formed on a GaP substrate are directly bonded.
[0016]
The present invention also relates to a wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a manufacturing process of a semiconductor element using a compound semiconductor, which is cleaned in the previous process of the direct bonding. A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer, an adsorbed water removing unit provided adjacent to the water droplet removing unit and equipped with a heating mechanism for removing adsorbed water on the wafer surface, and this adsorbed water removing An adhering unit that is provided adjacent to the unit and has means for maintaining a constant amount of water remaining on the wafer surface after removing adsorbed water , and is used for direct bonding of two compound semiconductor wafers. It is characterized by.
[0019]
Here, it is desirable that the adhesion unit has means for keeping the amount of residual moisture on the wafer surface after removing the adsorbed moisture constant.
[0020]
(Function)
According to the present invention, in the wafer to be directly bonded, the adsorption moisture on the wafer surface is removed as a pre-process for directly bonding the wafer, and the residual moisture after the surface adsorption moisture removal is kept constant until the direct bonding process. The adsorbed moisture on the surface can be kept in a very small state. For this reason, it is possible to prevent voids from being generated from the bonding interface due to the amount of moisture adsorbed on the wafer surface in the heat treatment for bonding strength improvement performed after wafer bonding, thereby reducing the bonding area, thereby improving the yield. Can be measured.
[0021]
According to the experiments by the present inventors, when specified by the TDS method, the moisture released from room temperature to 150 ° C. at a temperature rising rate of 0.5 ° C./sec should be 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less. It has been confirmed that a sufficient adhesion area can be obtained. Therefore, if the adsorbed moisture removal process is controlled to be equal to or less than the above value, the generation of voids from the adhesion interface due to the adsorbed moisture amount can be more reliably prevented.
[0022]
Also, unlike the method of bonding by heat treatment in a pressurized state, it is a direct bonding of wafers that are bonded only by bringing two wafers into contact with each other, so that the apparatus configuration can be simplified, and the manufacturing cost, This is also advantageous in terms of safety. Furthermore, since the surface can be bonded with a very small amount of moisture adsorbed on the surface, it becomes possible to reduce defects due to DC characteristic fluctuations and reduced reliability when commercialized.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
[0024]
(First embodiment)
In the present embodiment, it is assumed that a wafer having an InGaAlP-based epitaxial layer formed on a GaAs substrate and a wafer having a GaP epitaxial layer formed on a GaP substrate are directly bonded to manufacture a high-brightness LED. .
[0025]
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process and a wafer bonding process of the LED. The two wafers that have undergone the epitaxial growth process are bonded by a wafer bonding process, then manufactured through an electrode forming process, a chip forming process, and a product incorporation process, and then shipped through a shipping inspection.
[0026]
In the wafer bonding process, a cleaning process is performed as a pre-bonding process, and a wafer drying process is further performed. Then, after directly bonding the wafer, a heat treatment is performed to increase the bonding strength, and the process proceeds to an electrode forming process.
[0027]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a bonding apparatus used in the wafer bonding process in the present embodiment.
[0028]
A dewatering unit 20 for dewatering the wafer after the pre-bonding process is provided adjacent to the wafer bonding unit 10 that directly bonds the wafer. The dehydration unit 20 has a function of removing water droplets on the wafer using a spin dryer and removing adsorbed moisture on the wafer surface by controlling internal humidity.
[0029]
The bonding unit 10 controls the humidity of the entire work table for bonding the wafers, and further controls the internal humidity in order to keep the residual moisture after removing the adsorbed moisture constantly, for example, 30 ± 5%. It has become. The bonding unit 10 is separated from the outside by an air curtain, a vinyl curtain, a wall, or the like. And since the adhesion area reduction by dust entrainment at the time of adhesion | attachment is assumed, the dust level in the unit 10 is set to the class 100. FIG.
[0030]
In the present embodiment, in the bonding process of FIG. 1, first, brush cleaning of the surface for the purpose of dust removal and post-dipping water washing with ammonium fluoride for the purpose of surface oxide film removal are performed as pre-bonding treatment. Subsequently, the cleaned wafer is introduced into the dehydration unit 20 shown in FIG. In this case, it is desirable to move the wafer with a dedicated carrier so that dust does not adhere to the wafer, or to introduce the wafer directly into the unit 20 from the pretreatment booth.
[0031]
In the dehydration unit 20, first, dewatering of the wafer after cleaning, that is, water droplet removal and adsorption moisture removal are performed. In this embodiment, drying was performed using a spin dryer. The condition was 500 rpm × 5 minutes. Here, in order to remove not only water droplets but also adsorbed moisture on the wafer surface, nitrogen controlled to a humidity of 5% or less was introduced into the unit 20 during drying. In addition, an inert gas such as dry air or Ar, or an atmosphere reduced in pressure near 1 Pa may be used. The drying means may be lamp drying or hot air drying in addition to the spin dryer.
[0032]
Here, under the condition that the humidity in the unit 20 when removing the adsorbed moisture on the wafer surface exceeds 5%, the moisture is re-adsorbed immediately in the atmosphere even if the adsorbed moisture is removed once. As a countermeasure, the moisture re-adsorption on the wafer surface could be suppressed by keeping the humidity in the atmosphere at a dry condition of 5% or less.
[0033]
By such a method, it was confirmed that the moisture on the wafer surface was 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less as a result of measurement by TDS analysis (see FIG. 3). In FIG. 3, although the embodiment and the conventional example are shown together, it can be seen that the data of the embodiment is much smaller in all temperature regions. Further, the integrated value of each data corresponds to the amount of adsorbed moisture.
[0034]
Here, the present inventors changed the adsorption moisture removal process conditions in order to use the adsorption moisture amount of the wafer as a parameter, directly bonded the wafer as described later, and the wafer adsorption by the adhesion area after the heat treatment and TDS analysis. When the relationship with the amount of moisture was examined, the results shown in FIG. 4 were obtained. That is, the amount of adsorbed water by the TDS analysis is obtained nearly 100% bond area is 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less, the adhesion area and beyond which rapidly ^{decreases, 2 × 10 15 atm / cm} 2 or more Then, it decreases to 20% or less. Accordingly, in the dehydration processing of the wafer in the dehydration unit, it is essential that the amount of adsorbed moisture by TDS analysis is 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less.
[0035]
The dried wafer is taken out from the dehydrating unit 20 and transferred into the bonding unit 10 and set on a simple bonding jig to directly bond the two wafers. At this time, since the inside of the bonding unit 10 is kept at a low humidity of about 30%, the adsorbed moisture of the wafer does not increase, and the residual moisture after removing the adsorbed moisture can be kept constant. The bonded wafer is transferred to a dedicated carrier, and thereafter the bonding operation is sequentially repeated. After the necessary number of sheets are directly bonded, the wafer is taken out from the bonding unit 10 and proceeds to the heat treatment process which is the next process. For example, this time, heat treatment was performed in a hydrogen reduction atmosphere under conditions of 700 ° C. × 2 hours.
[0036]
Generation of voids was not confirmed in the wafers manufactured in the above steps except for those caused by hillocks in the epitaxial layer by heat treatment in a hydrogen atmosphere after direct bonding. An example is shown in FIG. Moreover, the adhesive strength was equivalent to the conventional one by the above process. Moreover, although the DC characteristic, reliability, etc. were measured with the LED pellet produced using the said wafer, there was no significant difference with what was produced by the conventional method.
[0037]
Furthermore, as an accelerated evaluation for the phenomenon that Vf fluctuates due to moisture being taken into the bonding interface and is oxidized to change the luminance, this chip is incorporated into the product and −30 ° C. × 15 minutes + 110 in a non-energized state. A method was adopted in which the failure rate due to a reduction in luminance after repeating 450 ° C. for 15 minutes (counting 30% of the initial value as a failure) was compared. As a result, the product by the conventional manufacturing method was 20%, whereas the product by the present embodiment was 0.5%, and the defect occurrence rate was improved by two digits or more.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, as a pre-process for directly bonding the wafer, the wafer subjected to the cleaning process is removed using the spin dryer in the dehydration unit 20 into which nitrogen controlled to a humidity of 5% or less is introduced. By processing, water droplets on the wafer can be removed and moisture adsorbed on the wafer surface can be removed. And when it prescribes | regulates by TDS method, it reduces adsorption | suction water | moisture content so that the discharge | release water | moisture content from room temperature to 150 degreeC may be 1 * 10 < ¹⁵ > atm / cm < ² > or less at a 0.5 degree-C / sec temperature increase rate. In addition, it is possible to suppress a decrease in the bonding area in the heat treatment after direct bonding of the wafer, and to improve the yield.
[0039]
Specifically, the reduction in the wafer bonding area ratio in the heat treatment after direct wafer bonding was greatly improved from the conventional ˜50% to a minimum of 80% and an average of 98% or more. As a result, the yield of LED pellets that can be taken per wafer was improved, and the production yield was greatly improved. In addition, unlike the method of performing heat treatment for improving the adhesive strength in a pressurized state, it was possible to reduce defects due to DC characteristic fluctuations and reduced reliability when commercialized.
[0040]
(Second Embodiment)
The point of this embodiment is that the process of removing water droplets after cleaning and the process of removing moisture adsorbed on the wafer surface are separated. This is to avoid water droplet removal and adsorbed water removal simultaneously as in the first embodiment, because if the water droplet removal process is insufficient, the remaining water droplets may be oxidized and clouded. It is.
[0041]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0042]
The dehydrating unit 20 in the second embodiment is separated into a water droplet removing unit 21 for removing water droplets on the wafer and an adsorbed moisture removing unit 22 for removing adsorbed moisture on the wafer surface. The water droplet removal unit 21 is a spin dryer or the like, and the adsorbed moisture removal unit 22 is a vacuum oven or the like.
[0043]
In the present embodiment, the cleaned wafer is first moved into the water droplet removing unit 21 and dehydrated by a dehydrator such as a spin dryer, and after confirming that there are no water droplets on the wafer surface, it is moved to the adsorbed moisture removing unit 22 . In the adsorption moisture removal unit 22 , the wafer was dried by heating. Specifically, heat treatment was performed at 150 ° C. for 3 minutes in a vacuum oven at a pressure of 1 Pa. In addition to the above, the apparatus used for removing adsorbed moisture may be an oven, a hot plate, or the like.
[0044]
The subsequent steps are the same as those in the first embodiment. Also in this embodiment, as in the first embodiment, no voids due to moisture were generated in the heat treatment after direct bonding, and the bonding area did not decrease. Further, the adhesive strength, the DC characteristics at the time of LED formation, reliability, and the like were the same as those in the first embodiment.
[0045]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 30 is a glove box used for direct bonding of wafers, and 40 is a spare chamber adjacent to the glove box.
[0046]
The present embodiment is characterized in that after performing the pretreatment to the dehydration treatment, the glove box 30 is used as a direct bonding unit, and the adsorbed moisture is removed and directly bonded by the glove box 30.
[0047]
First, a wafer that has been dehydrated after the cleaning process (here, water droplet removal) is set in a preliminary chamber 40 adjacent to the glove box 30. The inside of the glove box 30 and the spare chamber 40 is controlled to the class 100 in order to reduce the bonding yield due to dust mixing during bonding. Purge nitrogen into the reserve chamber 40 until the humidity in the reserve chamber 40 is stabilized at 30% or less. Alternatively, after reducing the pressure to around 1 Pa, nitrogen or air having a humidity of 30% or less, or an inert gas may be introduced.
[0048]
When the humidity in the preliminary chamber 40 is stabilized at 30% or less, the wafer is introduced into a processing point in the glove box 30 that is controlled to have a humidity of 25 ± 5%. Next, each wafer to be bonded is held on a hot plate set at 200 ° C. for 5 minutes to remove adsorbed moisture, then set on a simple bonding jig, and the wafer is directly bonded.
[0049]
The bonded wafer is transferred to a dedicated carrier, and the above operations are sequentially repeated thereafter. When the necessary number of sheets are directly bonded, the dedicated carrier is moved to the spare chamber 40. After taking out from the preliminary chamber 40, the process proceeds to the heat treatment process which is the next step. For example, this time, heat treatment was performed in a hydrogen reduction atmosphere under conditions of 700 ° C. × 2 hours.
[0050]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the void area due to moisture did not occur in the heat treatment after direct bonding, and the bonding area did not decrease. Furthermore, the adhesive strength, the DC characteristics when the LED is used, the reliability, and the like are the same as those in the first embodiment. In addition, since a further advantage of the present embodiment is that environmental control of a relatively small system called the glove box 30 is sufficient, the apparatus is not as large as the first and second embodiments, and a production line can be provided at a low cost. It is.
[0051]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, 50 is a sealed container used for direct bonding of wafers, 60 is a wafer introduction spare chamber adjacent to the sealed container 50, and 70 is a carry-out spare chamber adjacent to the sealed container 50.
[0052]
This embodiment is an improvement example of the third embodiment. Up to the third embodiment, the direct bonding process has been performed manually. However, in this case, there is a risk of causing a crack failure during wafer handling by an operator and variation in the alignment operation between bonded wafers. Therefore, in the present embodiment, an adhesive device having an alignment mechanism based on the orientation flat is introduced.
[0053]
A wafer that has been subjected to dehydration processing (here, water droplet removal) as in the third embodiment is set in an introduction preliminary chamber 60 maintained at a humidity of 30 or less. In the preliminary chamber 60 that also serves to remove adsorbed moisture, after removing adsorbed moisture under the condition of 200 ° C. × 5 minutes, the robot arm sets the wafer in the sealed container 50 while aligning the orientation flat. At this time, the wafer epitaxially grown on the GaAs substrate is set on the wafer stage so that the epitaxial surface faces up.
[0054]
On the other hand, the wafer epitaxially grown on the GaP substrate is set by the wafer pointing arm so that the epitaxial surface faces downward. Here, the wafer indicating arm gradually descends and the wafers are stacked on the wafer stage. Further, the wafer pressing mechanism presses the wafer from the GaP substrate side to improve the wafer adhesion. Thereafter, the wafer is moved to the unloading spare chamber 70 and is advanced to the subsequent heat treatment process as in the third embodiment.
[0055]
As described above, in manual operation, there are no mistakes such as wafer cracking during handling and mistakenly bonding surfaces other than the epitaxial surfaces. Also, the orientation flat alignment accuracy at the time of bonding was 2 ° at maximum in the manual, but it could be controlled to 0.1 ° or less depending on the machine accuracy.
[0056]
Here, the sealed container 50 for bonding the wafer may have an adsorbed moisture removing function such as a heater inside. The merit in this case is that even if trouble occurs in the preliminary chamber 60 or the sealed container 50 and moisture is re-adsorbed on the wafer surface, the adsorbed moisture can be removed again by a heater or the like in the container 50. The margin for equipment troubles.
[0057]
The present invention is not limited to the above-described embodiments. In the embodiment, an example in which the present invention is applied to the manufacture of high-intensity LEDs has been described. However, the present invention is not limited to LEDs, and can be applied to the manufacture of various semiconductor elements having a step of directly bonding compound semiconductor wafers. The apparatus configuration is not limited to that shown in FIGS. 2 and 6 to 8, and has a function of removing the moisture adsorbed on the wafer surface and a function of holding the residual moisture after removing the surface adsorbed moisture constant until the wafer bonding step. I just need it.
[0058]
In the embodiment, the adsorption moisture removal process is performed on both wafers. However, depending on the type of wafer and the manufacturing process, the same effect can be obtained by performing the adsorption moisture removal process on only one of the wafers. I can expect. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, as a pre-process of the step of directly bonding the wafer, at least one of the wafers to be bonded is subjected to a treatment for removing surface adsorbed moisture, and particularly when the wafer is heated. When the TDS method, which is an analysis method for measuring gas species by temperature with a quadrupole mass spectrometer, is defined, the released moisture from room temperature to 150 ° C. is 1 × 10 5 at a temperature rising rate of 0.5 ° C./sec. ^The surface adsorbed moisture is removed to ¹⁵ atm / cm ² or less, and the residual moisture after removing the surface adsorbed moisture is kept constant until the direct bonding process. Reduction can be suppressed, and yield can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a high-brightness LED and a wafer bonding process.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a bonding apparatus used in a wafer bonding process according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a TDS analysis example of an InGaAlP epitaxial wafer in the embodiment and the conventional example.
FIG. 4 is a view showing a relationship between a wafer adsorbed moisture amount and an adhesion area after heat treatment.
FIG. 5 is a diagram showing a comparison between wafer states immediately after bonding and immediately after heat treatment in the embodiment and the conventional example.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to a third embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer bonding unit 20 ... Dehydration unit 21 ... Water drop removal unit 22 ... Adsorption moisture removal unit 30 ... Glove box 40 ... Spare chamber 50 ... Sealed container 60 ... Wafer introduction spare chamber 70 ... Unloading spare chamber

Claims

２枚の化合物半導体ウェハを直接接着する工程を有する化合物半導体素子の製造方法であって、
前記直接接着する工程の前工程として、張り合わせるウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分の除去処理を施すことにより、ウェハを加熱したときに出てくるガス種を温度別に四重極質量分析器により測定する分析方法であるＴＤＳ（Thermal Desorption Spectrum）法にて規定した場合、０．５℃／sec の昇温率にて室温〜１５０℃までの放出水分が１×１０¹⁵ atm/cm²以下となるように制御し、且つ前記直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。A method of manufacturing a compound semiconductor element, which includes a step of directly bonding two compound semiconductor wafers,
As a pre-process of the direct bonding process, the surface adsorbed moisture is removed on at least one of the wafers to be bonded, and the gas species generated when the wafer is heated is separated by temperature using a quadrupole mass spectrometer. When specified by the TDS (Thermal Desorption Spectrum) method, which is an analysis method to be measured, the moisture released from room temperature to 150 ° C. at a temperature rising rate of 0.5 ° C./sec is 1 × 10 ¹⁵ atm / cm ² or less. A method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein the residual moisture after removing the surface adsorbed moisture is kept constant until the direct bonding step.

前記ウェハの表面吸着水分を除去するために、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハを乾燥雰囲気で脱水処理することを特徴とする請求項１記載の化合物半導体素子の製造方法。 2. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein the wafer cleaned in the previous step of direct bonding is dehydrated in a dry atmosphere in order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer.

前記乾燥雰囲気は、湿度が５％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項２記載の化合物半導体素子の製造方法。 The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 2, wherein the dry atmosphere is an atmosphere having a humidity of 5% or less.

前記ウェハの表面吸着水分を除去するために、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除去する処理を施した後、乾燥雰囲気又は真空中で該ウェハを加熱処理することを特徴とする請求項１記載の化合物半導体素子の製造方法。 In order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer, the wafer is heat-treated in a dry atmosphere or in a vacuum after being subjected to a treatment for removing water droplets on the wafer that has been washed in the previous step of direct bonding. A method for producing a compound semiconductor device according to claim 1.

前記半導体素子は発光ダイオードであり、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｌＰ系のエピタキシャル層を形成したウェハと、ＧａＰ基板又はＧａＰ基板上にＧａＰのエピタキシャル層を形成したウェハとを直接接着することを特徴とする請求項１記載の化合物半導体素子の製造方法。 The semiconductor element is a light emitting diode, and a wafer in which an InGaAlP epitaxial layer is formed on a GaAs substrate and a wafer in which a GaP epitaxial layer is formed on a GaP substrate or a GaP substrate are directly bonded. Item 12. A method for producing a compound semiconductor device according to Item 1.

２枚の化合物半導体ウェハを直接接着する工程を有する化合物半導体素子の製造方法であって、
前記直接接着する工程の前工程として、張り合わせるウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分を除去するために、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除去する処理を施した後、乾燥雰囲気又は真空中で該ウェハを加熱処理し、ウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を用いることにより、前記直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を一定に保持することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。A method of manufacturing a compound semiconductor element, which includes a step of directly bonding two compound semiconductor wafers,
As a pre-process of the direct bonding process, in order to remove surface adsorbed moisture on at least one of the wafers to be bonded, after performing a process of removing water droplets on the wafer washed in the pre-direct bonding process, Heat treatment of the wafer in a dry atmosphere or vacuum, and by using means for keeping the amount of residual moisture on the wafer surface constant, the residual moisture after removing the surface adsorbed moisture can be kept constant until the direct bonding step. A method for producing a compound semiconductor device.

化合物半導体を用いた半導体素子の製造工程の中で、２枚の化合物半導体ウェハを直接接着するのに用いられるウェハ接着装置であって、
前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニットに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分を除去するための加熱機構を備えた吸着水分除去ユニットと、この吸着水分除去ユニットに隣接して設けられ、吸着水分除去後のウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を有し、２枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接着ユニットとを具備してなることを特徴とするウェハの接着装置。A wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a manufacturing process of a semiconductor element using a compound semiconductor,
A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer cleaned in the previous step of direct bonding, and a heating mechanism for removing adsorbed moisture on the wafer surface are provided adjacent to the water droplet removing unit. An adsorbed moisture removing unit and a means provided adjacent to the adsorbed moisture removing unit to maintain a constant amount of residual moisture on the wafer surface after removing adsorbed moisture are provided for direct bonding of two compound semiconductor wafers. A wafer bonding apparatus comprising a bonding unit.