JPH04237127A - 酸化膜付き結晶ウェハ - Google Patents
酸化膜付き結晶ウェハInfo
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- JPH04237127A JPH04237127A JP2059391A JP2059391A JPH04237127A JP H04237127 A JPH04237127 A JP H04237127A JP 2059391 A JP2059391 A JP 2059391A JP 2059391 A JP2059391 A JP 2059391A JP H04237127 A JPH04237127 A JP H04237127A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体結晶表面
に酸化膜を形成した酸化膜付き結晶ウェハに係り、特に
ウェハ処理技術を改善できる酸化膜付き結晶ウェハに関
する。
に酸化膜を形成した酸化膜付き結晶ウェハに係り、特に
ウェハ処理技術を改善できる酸化膜付き結晶ウェハに関
する。
【０００２】
【従来の技術】通常、化合物半導体結晶ウェハ、例えば
ＧａＡｓ結晶ウェハは次のようなウェハ製造プロセスに
より製造される。バルク結晶をスライスしてウェハを得
る。このウェハ表面をアルミナ等の砥粒でラッピング、
ポリッシュ後、エッチング作用のある研磨液でメカノケ
ミカルポリッシュを行う。このポリッシュ後、有機溶剤
、非常に弱いエッチング作用をもつ溶液、そして純水で
洗浄する。これらの工程を経て製造されたＧａＡｓ結晶
ウェハの表面には、自然酸化膜と呼ばれるＧａ及びＡｓ
の酸化物層が１０〜２０Å形成される。
ＧａＡｓ結晶ウェハは次のようなウェハ製造プロセスに
より製造される。バルク結晶をスライスしてウェハを得
る。このウェハ表面をアルミナ等の砥粒でラッピング、
ポリッシュ後、エッチング作用のある研磨液でメカノケ
ミカルポリッシュを行う。このポリッシュ後、有機溶剤
、非常に弱いエッチング作用をもつ溶液、そして純水で
洗浄する。これらの工程を経て製造されたＧａＡｓ結晶
ウェハの表面には、自然酸化膜と呼ばれるＧａ及びＡｓ
の酸化物層が１０〜２０Å形成される。
【０００３】製造されたＧａＡｓ結晶ウェハは一旦保管
された上で、次のウェハ処理プロセスに流される。ここ
ではウェハ表面の汚れ、前工程でのダメージ及び酸化膜
をエッチングで除去する。この後、エピタキシャル成長
またはイオン打込み等により能動層を形成し、様々なプ
ロセスによりウェハ表面に素子を形成する。
された上で、次のウェハ処理プロセスに流される。ここ
ではウェハ表面の汚れ、前工程でのダメージ及び酸化膜
をエッチングで除去する。この後、エピタキシャル成長
またはイオン打込み等により能動層を形成し、様々なプ
ロセスによりウェハ表面に素子を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウェハ製造
プロセスの最終工程である洗浄において、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｚｎ等の重金属がウェハに付着することがある。このと
きウェハ表面の酸化膜が１０〜２０Åと薄いと、付着し
た重金属は酸化膜中に拡散し、最後には結晶表面に付着
する。この重金属は素子を形成した時、素子の電気特性
を悪化させる。
プロセスの最終工程である洗浄において、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｚｎ等の重金属がウェハに付着することがある。このと
きウェハ表面の酸化膜が１０〜２０Åと薄いと、付着し
た重金属は酸化膜中に拡散し、最後には結晶表面に付着
する。この重金属は素子を形成した時、素子の電気特性
を悪化させる。
【０００５】また、ウェハ処理プロセスにおいては、エ
ピタキシャル成長またはイオン打込みの前にウェハ表面
を清浄にするために、エッチング、清浄を行う。このと
き結晶表面の酸化物層が１０〜２０Åと薄い場合におい
て、酸化物層表面に重金属が付着しているときは、エッ
チング、洗浄中に重金属が酸化膜中に拡散し、結晶表面
に付着しやすい。
ピタキシャル成長またはイオン打込みの前にウェハ表面
を清浄にするために、エッチング、清浄を行う。このと
き結晶表面の酸化物層が１０〜２０Åと薄い場合におい
て、酸化物層表面に重金属が付着しているときは、エッ
チング、洗浄中に重金属が酸化膜中に拡散し、結晶表面
に付着しやすい。
【０００６】一方、エピタキシャル成長前には、ウェハ
表面の酸化膜厚は均一かつ非常に薄くなければならない
。この酸化膜が不均一または厚いと、エピタキシャル層
にヒルロックやウォータスポット等と呼ばれる異常成長
部が非常に発生しやすいからである。
表面の酸化膜厚は均一かつ非常に薄くなければならない
。この酸化膜が不均一または厚いと、エピタキシャル層
にヒルロックやウォータスポット等と呼ばれる異常成長
部が非常に発生しやすいからである。
【０００７】そこで、結晶表面の酸化膜を除去するため
エッチング・洗浄するが、結晶表面の酸化膜層が比較的
薄い場合、例えば１５〜３０Åの場合、エッチング・洗
浄しても表面酸化物層の厚さは１０〜１５Åにしかなら
ず、また膜厚均一性も良くない。このようなウェハをエ
ピタキシャル成長すると前述したような異常成長が起こ
りやすい。特に、フッ酸を用いた酸化膜除去エッチング
において、酸化膜厚が１５〜３０Åと薄い場合には、表
面は疎水性を呈し表面に有機物などの異物が付着しやす
い。
エッチング・洗浄するが、結晶表面の酸化膜層が比較的
薄い場合、例えば１５〜３０Åの場合、エッチング・洗
浄しても表面酸化物層の厚さは１０〜１５Åにしかなら
ず、また膜厚均一性も良くない。このようなウェハをエ
ピタキシャル成長すると前述したような異常成長が起こ
りやすい。特に、フッ酸を用いた酸化膜除去エッチング
において、酸化膜厚が１５〜３０Åと薄い場合には、表
面は疎水性を呈し表面に有機物などの異物が付着しやす
い。
【０００８】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、重金属汚染、異物付着、及びエピタキシャル
成長において異常成長部のない新規な酸化膜付き結晶ウ
ェハを提供することにある。
を解消し、重金属汚染、異物付着、及びエピタキシャル
成長において異常成長部のない新規な酸化膜付き結晶ウ
ェハを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化膜付き結晶
ウェハは、化合物半導体結晶ウェハ表面に残存させる酸
化物層の厚さを５０Å以上と厚くしたことにある。酸化
物層は化合物半導体元素と酸素との化合物から構成され
る。これによって重金属汚染、異物付着及びエピタキシ
ャル成長時における異常成長部をなくすようにしたもの
である。
ウェハは、化合物半導体結晶ウェハ表面に残存させる酸
化物層の厚さを５０Å以上と厚くしたことにある。酸化
物層は化合物半導体元素と酸素との化合物から構成され
る。これによって重金属汚染、異物付着及びエピタキシ
ャル成長時における異常成長部をなくすようにしたもの
である。
【００１０】化合物半導体としてはＩＩＩ −Ｖ族化合
物半導体があり、例えばＧａＡｓにあっては、その酸化
物層はＡｓ２ Ｏ３ 、Ｇａ２ Ｏ３ の混合組成から
成る酸化膜である。
物半導体があり、例えばＧａＡｓにあっては、その酸化
物層はＡｓ２ Ｏ３ 、Ｇａ２ Ｏ３ の混合組成から
成る酸化膜である。
【００１１】また、化合物半導体としてＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体があり、例えばＩｎＰにあっては、その酸化
物層はＩｎＰＯ４ から成る酸化膜である。
合物半導体があり、例えばＩｎＰにあっては、その酸化
物層はＩｎＰＯ４ から成る酸化膜である。
【００１２】
【作用】酸化膜を厚く成長させる方法としては、熱酸化
法、陽極酸化法、プラズマ酸化法、あるいはオゾン雰囲
気にウェハをさらす方法、さらには酸化力のある溶液例
えば過酸化水素水に浸漬する方法等があり、本発明では
いずれの方法であってもよい。
法、陽極酸化法、プラズマ酸化法、あるいはオゾン雰囲
気にウェハをさらす方法、さらには酸化力のある溶液例
えば過酸化水素水に浸漬する方法等があり、本発明では
いずれの方法であってもよい。
【００１３】先に述べたようにエピタキシャル成長直前
の結晶ウェハ表面の自然酸化膜は均一かつ薄くなければ
ならない。通常ウェハ表面に形成される自然酸化膜は１
０〜２０Åである。例えば２０Åの厚さの酸化膜をエッ
チング除去してもウェハ表面にはまだ１１〜１６Åの酸
化膜が残る。
の結晶ウェハ表面の自然酸化膜は均一かつ薄くなければ
ならない。通常ウェハ表面に形成される自然酸化膜は１
０〜２０Åである。例えば２０Åの厚さの酸化膜をエッ
チング除去してもウェハ表面にはまだ１１〜１６Åの酸
化膜が残る。
【００１４】そこで、自然酸化膜を厚く成長させ、この
自然酸化膜をエッチングで除去した時のウェハ表面に残
っている酸化膜厚を調べた。結果を図１に示す。もとの
膜厚が５０Å以上であると、エッチング後の表面に残る
酸化膜が６〜７Åになることがわかった。このことから
エッチング前の自然酸化膜厚は５０Å以上あることが必
要である。エッチング後の酸化膜のむらについても調べ
たところ、図１にあわせて示すように、やはり５０Å以
上で良好な結果が得られた。
自然酸化膜をエッチングで除去した時のウェハ表面に残
っている酸化膜厚を調べた。結果を図１に示す。もとの
膜厚が５０Å以上であると、エッチング後の表面に残る
酸化膜が６〜７Åになることがわかった。このことから
エッチング前の自然酸化膜厚は５０Å以上あることが必
要である。エッチング後の酸化膜のむらについても調べ
たところ、図１にあわせて示すように、やはり５０Å以
上で良好な結果が得られた。
【００１５】同様の実験を行ない、エッチング後のウェ
ハ表面のＣｕ（銅）の濃度を調べた。この結果を図２に
示す。自然酸化膜が厚くなるに従って、ウェハ表面の重
金属は減少し、５０Å以上でほぼ一定となっている。こ
の場合も自然酸化膜は５０Å以上が良いことがわかった
。
ハ表面のＣｕ（銅）の濃度を調べた。この結果を図２に
示す。自然酸化膜が厚くなるに従って、ウェハ表面の重
金属は減少し、５０Å以上でほぼ一定となっている。こ
の場合も自然酸化膜は５０Å以上が良いことがわかった
。
【００１６】他の重金属（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ）に
ついても調べたが、Ｃｕと同様の結果が得られた。
ついても調べたが、Ｃｕと同様の結果が得られた。
【００１７】このように本発明では、ウェハ製造・処理
の安定化を可能とする膜厚を見出したので、エッチング
、洗浄における重金属の汚染を防止でき、結晶表面を安
定化することができる。また、酸化膜除去エッチングで
の表面酸化物層の厚さを薄くでき、膜厚均一性も良好に
なり、エピタキシャル成長時の異常成長を有効に回避で
きる。特にフッ酸を用いた酸化膜除去エッチングにおい
ても、表面への異物付着を少なくすることができる。
の安定化を可能とする膜厚を見出したので、エッチング
、洗浄における重金属の汚染を防止でき、結晶表面を安
定化することができる。また、酸化膜除去エッチングで
の表面酸化物層の厚さを薄くでき、膜厚均一性も良好に
なり、エピタキシャル成長時の異常成長を有効に回避で
きる。特にフッ酸を用いた酸化膜除去エッチングにおい
ても、表面への異物付着を少なくすることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１９】［実施例１］酸化膜が５０Å、１００Åの
３インチ半絶縁性ＧａＡｓウェハをＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１のエッチャントで酸化膜を除去し、この時の酸化膜
厚を及び膜厚の均一性をエリプソメトリ法（偏光解析法
）で測定した。エッチング後の酸化膜厚は、膜厚が５０
、１００Åのものは６〜７Åとなった。
３インチ半絶縁性ＧａＡｓウェハをＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１のエッチャントで酸化膜を除去し、この時の酸化膜
厚を及び膜厚の均一性をエリプソメトリ法（偏光解析法
）で測定した。エッチング後の酸化膜厚は、膜厚が５０
、１００Åのものは６〜７Åとなった。
【００２０】次にＭＯＣＶＤ法およびＭＢＥ法でＧａＡ
ｓエピタキシャル層を１００Å、ＧａＡｌＡｓを５０Å
順次成長させ、エピタキシャル層の表面状態を調べた。 厚さが５０、１００Åのものは、ヒルロック、ウォータ
スポット等の異常成長部は全く観察されなかった。
ｓエピタキシャル層を１００Å、ＧａＡｌＡｓを５０Å
順次成長させ、エピタキシャル層の表面状態を調べた。 厚さが５０、１００Åのものは、ヒルロック、ウォータ
スポット等の異常成長部は全く観察されなかった。
【００２１】［実施例２］酸化膜厚が５０、１００Åの
３インチ半絶縁性ＧａＡｓウェハをＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１のエッチャントでエッチングし、純水で５分洗浄し
た。洗浄後、鏡面検査装置（エアロニカンコー５０００
）でウェハ表面の異物を調べた。膜厚５０、１００Åの
ものはエッチング後は親水性を示し、０．３μｍ以下の
異物が１０個、０．３〜０．５μｍの異物が３〜５個、
０．５μｍ以上の異物が０個であった。このように最初
の酸化膜厚が５０、１００Åのものはエッチング後の異
物数は非常に少なかった。
３インチ半絶縁性ＧａＡｓウェハをＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１のエッチャントでエッチングし、純水で５分洗浄し
た。洗浄後、鏡面検査装置（エアロニカンコー５０００
）でウェハ表面の異物を調べた。膜厚５０、１００Åの
ものはエッチング後は親水性を示し、０．３μｍ以下の
異物が１０個、０．３〜０．５μｍの異物が３〜５個、
０．５μｍ以上の異物が０個であった。このように最初
の酸化膜厚が５０、１００Åのものはエッチング後の異
物数は非常に少なかった。
【００２２】［実施例３］ポリッシュ後の３インチ半絶
縁性ＧａＡｓウェハの酸化膜を５０、１００Åとして洗
浄ラインに投入し、最後にＩＰＡ蒸気乾燥器で乾燥した
。乾燥後、Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝
５：１：１，４０℃及びＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：１０でエ
ッチングした後、全反射蛍光Ｘ線装置でウェハ表面のＦ
ｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌの濃度を調べた。その結果
、酸化膜厚５０、１００ÅのものはＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｚｎ、Ａｌは全く検知されず、これらの重金属の濃度は
１０１１ｃｍ￣２以下であった。
縁性ＧａＡｓウェハの酸化膜を５０、１００Åとして洗
浄ラインに投入し、最後にＩＰＡ蒸気乾燥器で乾燥した
。乾燥後、Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝
５：１：１，４０℃及びＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：１０でエ
ッチングした後、全反射蛍光Ｘ線装置でウェハ表面のＦ
ｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌの濃度を調べた。その結果
、酸化膜厚５０、１００ÅのものはＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｚｎ、Ａｌは全く検知されず、これらの重金属の濃度は
１０１１ｃｍ￣２以下であった。
【００２３】［比較例１］酸化膜が３０Åの３インチ半
絶縁性ＧａＡｓウェハを実施例１と同じ条件で酸化膜を
除去して膜厚を測定したところ、除去後の酸化膜厚は最
初の膜厚が３０Åのものは１１〜１６Åとなった。
絶縁性ＧａＡｓウェハを実施例１と同じ条件で酸化膜を
除去して膜厚を測定したところ、除去後の酸化膜厚は最
初の膜厚が３０Åのものは１１〜１６Åとなった。
【００２４】この酸化膜除去後のウェハに実施例と同じ
条件でエピタキシャル層を成長させ、その表面状態を調
べた。ヒルロック、ウォータスポット等の異常成長部は
１５〜２０個／ウェハあった。
条件でエピタキシャル層を成長させ、その表面状態を調
べた。ヒルロック、ウォータスポット等の異常成長部は
１５〜２０個／ウェハあった。
【００２５】［比較例２］酸化膜厚が３０Åの３インチ
半絶縁性ＧａＡｓウェハを実施例２と同じ条件でエッチ
ング洗浄した後、ウェハ表面の異物を調べた。最初の酸
化膜厚３０Åのものは、表面は疎水性を示し粒径０．３
μｍ以下の異物が１００個、粒径０．３〜０．５μｍの
異物が５０個、０．５μｍ以上の異物が１２個であった
。
半絶縁性ＧａＡｓウェハを実施例２と同じ条件でエッチ
ング洗浄した後、ウェハ表面の異物を調べた。最初の酸
化膜厚３０Åのものは、表面は疎水性を示し粒径０．３
μｍ以下の異物が１００個、粒径０．３〜０．５μｍの
異物が５０個、０．５μｍ以上の異物が１２個であった
。
【００２６】［比較例３］ポリッシュ後の３インチ半絶
縁性ＧａＡｓウェハの酸化膜を１５、３０Åとし、これ
を実施例３と同じ条件で洗浄ラインに投入し、乾燥、エ
ッチング後、ウェハ表面のＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａ
ｌの濃度を調べた。その結果、酸化膜厚１５、３０Åの
ものはＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌの濃度が１０１２
〜１０１４ｃｍ￣２であった。
縁性ＧａＡｓウェハの酸化膜を１５、３０Åとし、これ
を実施例３と同じ条件で洗浄ラインに投入し、乾燥、エ
ッチング後、ウェハ表面のＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａ
ｌの濃度を調べた。その結果、酸化膜厚１５、３０Åの
ものはＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌの濃度が１０１２
〜１０１４ｃｍ￣２であった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、化合物半導体結晶ウェ
ハの表面に酸化物層を５０Å以上形成したことにより、
ウェハプロセスでの重金属の汚染や異物の付着を有効に
防止できる。また、エピタキシャル成長前の酸化物除去
では、酸化物を均一かつ非常に薄くできるので、異常成
長部のない良好なエピタキシャル層が得らる。このこと
により、エピタキシャル成長層に形成される素子の特性
を飛躍的に向上させることができ、歩留りも向上する。
ハの表面に酸化物層を５０Å以上形成したことにより、
ウェハプロセスでの重金属の汚染や異物の付着を有効に
防止できる。また、エピタキシャル成長前の酸化物除去
では、酸化物を均一かつ非常に薄くできるので、異常成
長部のない良好なエピタキシャル層が得らる。このこと
により、エピタキシャル成長層に形成される素子の特性
を飛躍的に向上させることができ、歩留りも向上する。
【図１】本発明の説明図であって、自然酸化膜を厚く成
長させた場合のエッチング後の酸化膜厚及び酸化膜むら
の分布を示す特性図。
長させた場合のエッチング後の酸化膜厚及び酸化膜むら
の分布を示す特性図。
【図２】本発明の説明図であって、自然酸化膜を厚く成
長させた場合の重金属（Ｃｕ）除去効果を示す重金属濃
度特性図。
長させた場合の重金属（Ｃｕ）除去効果を示す重金属濃
度特性図。
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体結晶ウェハの表面に、そ
の化合物半導体元素と酸素との化合物層を５０Å以上形
成したことを特徴とする酸化膜付き結晶ウェハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059391A JPH04237127A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 酸化膜付き結晶ウェハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059391A JPH04237127A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 酸化膜付き結晶ウェハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04237127A true JPH04237127A (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=12031557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2059391A Pending JPH04237127A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 酸化膜付き結晶ウェハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04237127A (ja) |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP2059391A patent/JPH04237127A/ja active Pending
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