JP2863563B2 - 化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法 - Google Patents
化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、GaAs化合物半導体基板の表面の重金属汚
染、特にCu、Mnの汚染を簡便に評価する方法、当該不純
物を効果的に除去し当該基板の表面を清浄化する方法、
及び高度に表面が清浄化されたGaAs化合物半導体基板に
関する。
染、特にCu、Mnの汚染を簡便に評価する方法、当該不純
物を効果的に除去し当該基板の表面を清浄化する方法、
及び高度に表面が清浄化されたGaAs化合物半導体基板に
関する。
GaAs−FET、GaAs−ICなどの高速デバイスへの要求が
強まり、このデバイスを製作するためにイオン注入技術
が積極的に用いられるようになっている。注入によって
生じた損傷及び注入原子、例えばSi原子の活性化のため
にアニールが行われるが、この際遷移金属、例えばCr,M
n並びに鉄がバルクの結晶基板内で再分配したり、その
表面に集積することが知られている。そして、Cuもまた
厄介な汚染として注目されている。これらの重金属はい
ずれもGaAs単結晶内ではFET活性層の作製のためにイオ
ン注入され活性化されたSiドナーや他の残留ドナーを中
和し、半絶縁性GaAs化合物半導体基板に作られたMESFET
のしきい値電圧に影響を与える。
強まり、このデバイスを製作するためにイオン注入技術
が積極的に用いられるようになっている。注入によって
生じた損傷及び注入原子、例えばSi原子の活性化のため
にアニールが行われるが、この際遷移金属、例えばCr,M
n並びに鉄がバルクの結晶基板内で再分配したり、その
表面に集積することが知られている。そして、Cuもまた
厄介な汚染として注目されている。これらの重金属はい
ずれもGaAs単結晶内ではFET活性層の作製のためにイオ
ン注入され活性化されたSiドナーや他の残留ドナーを中
和し、半絶縁性GaAs化合物半導体基板に作られたMESFET
のしきい値電圧に影響を与える。
従来の技術において、例えばLEC法で育成されたGaAs
化合物半導体単結晶中には、アグズロンの段階では、Cu
の汚染はほとんど無視できる程度に少ないが、かかるGa
As単結晶をその結晶軸方向に略直角に切断し、その表面
のラップ、研磨等の処理によって厚さ寸法精度並びに面
積度を向上させ、その表面を化学エッチングし、更に注
意深く有機溶剤で洗浄したとしても、その表面に多量の
Cu汚染があることが、ホトルミネッセンス或いはSIMS等
の測定によって知られている。
化合物半導体単結晶中には、アグズロンの段階では、Cu
の汚染はほとんど無視できる程度に少ないが、かかるGa
As単結晶をその結晶軸方向に略直角に切断し、その表面
のラップ、研磨等の処理によって厚さ寸法精度並びに面
積度を向上させ、その表面を化学エッチングし、更に注
意深く有機溶剤で洗浄したとしても、その表面に多量の
Cu汚染があることが、ホトルミネッセンス或いはSIMS等
の測定によって知られている。
かかるGaAs化合物半導体単結晶基板の表面Cu汚染につ
いては、Toshiro Hiramoto等の報告、即ちThe Source o
f Copper Contamination in Commercial Semi−insulat
ing GaAs Wafers「Semi−Insulating III−V Material
s.Malmo,1988,edited by G.Gross−mann and L.Ledebo
（Adem Hilger,Bristol,1988）p.337−342」に詳しく述
べられている しかしながら、前記報告においては、Cuの表面汚染が
あることについては明らかにしているが、かかるCuの表
面汚染を容易にしかも効果的に除去する方法について
は、ほとんど知見がない。僅かに、KCNを用いてCuの錯
金属化合物を形成して除去し得ることが述べられている
のみである。また前記報告では、Cuの表面汚染を定性的
又は半定量的に評価しており、そのために液体ヘリウム
の極低温度の測定をするホトルミネッセンス法或いは２
時イオンの質量分析法（SIM法）などの複雑な方法を採
用している。しかし、これらの評価方法は工業的な生産
の日常的な品質管理の目的には適合しない。
いては、Toshiro Hiramoto等の報告、即ちThe Source o
f Copper Contamination in Commercial Semi−insulat
ing GaAs Wafers「Semi−Insulating III−V Material
s.Malmo,1988,edited by G.Gross−mann and L.Ledebo
（Adem Hilger,Bristol,1988）p.337−342」に詳しく述
べられている しかしながら、前記報告においては、Cuの表面汚染が
あることについては明らかにしているが、かかるCuの表
面汚染を容易にしかも効果的に除去する方法について
は、ほとんど知見がない。僅かに、KCNを用いてCuの錯
金属化合物を形成して除去し得ることが述べられている
のみである。また前記報告では、Cuの表面汚染を定性的
又は半定量的に評価しており、そのために液体ヘリウム
の極低温度の測定をするホトルミネッセンス法或いは２
時イオンの質量分析法（SIM法）などの複雑な方法を採
用している。しかし、これらの評価方法は工業的な生産
の日常的な品質管理の目的には適合しない。
更に重要なことは、液体ヘリウム温度でのホトルミネ
ッセンス法が前記報告におけるように、その表面重金属
汚染種がCuであると特定できることにおいて有力な評価
方法であるが、そのルミネッセンス強度の意味するとこ
ろはあくまでも汚染量に関して定性的あるいは半定量的
であって、ルミネッセンス強度と汚染量の関係について
の物理的意味は不明確である。また、SIMS法に関して
は、GaAsウェーハ表面の主たる汚染種であるCuに関し
て、検出下限が１×1015cm-3程度であって、一般的には
通常の市販GaAsウェーハの表面汚染を前記報告のように
評価するには、汚染量の高いウェーハを除いて、検出感
度が悪く実用的でない。
ッセンス法が前記報告におけるように、その表面重金属
汚染種がCuであると特定できることにおいて有力な評価
方法であるが、そのルミネッセンス強度の意味するとこ
ろはあくまでも汚染量に関して定性的あるいは半定量的
であって、ルミネッセンス強度と汚染量の関係について
の物理的意味は不明確である。また、SIMS法に関して
は、GaAsウェーハ表面の主たる汚染種であるCuに関し
て、検出下限が１×1015cm-3程度であって、一般的には
通常の市販GaAsウェーハの表面汚染を前記報告のように
評価するには、汚染量の高いウェーハを除いて、検出感
度が悪く実用的でない。
CuによるGaAs化合物半導体基板表面汚染は、その原因
については不幸にして本発明者も明らかにすることは出
来なかったが、LEC法による引上単結晶のバルクにはな
く、ウェーハに加工すると、その表面に多量のCu汚染が
発生し、半導体デバイスの作製上大きな問題となってい
ることは、当該基板の供給者並びに使用者の共通の悩み
であった。
については不幸にして本発明者も明らかにすることは出
来なかったが、LEC法による引上単結晶のバルクにはな
く、ウェーハに加工すると、その表面に多量のCu汚染が
発生し、半導体デバイスの作製上大きな問題となってい
ることは、当該基板の供給者並びに使用者の共通の悩み
であった。
本発明は、上記した従来技術に鑑みて発明されたもの
で、GaAs化合物半導体基板の表面の重金属汚染を簡単に
評価し得る方法の提供、GaAs化合物半導体基板の表面の
重金属汚染を容易にしかも効果的に除去する方法、並び
に高度に清浄化された表面をもつGaAs化合物半導体基板
を提供することを課題とする。
で、GaAs化合物半導体基板の表面の重金属汚染を簡単に
評価し得る方法の提供、GaAs化合物半導体基板の表面の
重金属汚染を容易にしかも効果的に除去する方法、並び
に高度に清浄化された表面をもつGaAs化合物半導体基板
を提供することを課題とする。
上記課題を達成するために、本発明の化合物半導体基
板表面の重金属汚染評価方法においては、GaAs化合物半
導体基板を２分割し、第１の分割ウェーハの表面を洗浄
化し、次いで一定の条件で熱処理した後、表面層を除去
して、その平均キャリア濃度neを測定し、第２の分割ウ
ェーハはそのまま第１の分割ウェーハと同一条件で熱処
理して同様に表面層を除去して、平均キャリア濃度naを
測定し、下記の式（１）で表される表面汚染パラメータ
ｋを用いて、GaAs化合物半導体基板上の重金属汚染を評
価する。
板表面の重金属汚染評価方法においては、GaAs化合物半
導体基板を２分割し、第１の分割ウェーハの表面を洗浄
化し、次いで一定の条件で熱処理した後、表面層を除去
して、その平均キャリア濃度neを測定し、第２の分割ウ
ェーハはそのまま第１の分割ウェーハと同一条件で熱処
理して同様に表面層を除去して、平均キャリア濃度naを
測定し、下記の式（１）で表される表面汚染パラメータ
ｋを用いて、GaAs化合物半導体基板上の重金属汚染を評
価する。
ｋ＝（ne/na）−１ ・・・（１） 更に本発明においては、基板表面の重金属除去法とし
て、無機塩基、例えばアンモニア、苛性ソーダ又は苛性
カリと過酸化水素及び水からなる三成分系のエッチング
液中に化合物半導体基板表面を僅かにエッチングし、し
かるのち超純水でリンスし、更にイソプロピルアルコー
ルを用いて蒸気洗浄並びに表面乾燥を行う。ここで蒸気
洗浄法の代わりに、他に乾燥法、例えばスピンドライヤ
ーなどが用いられる。本発明の除去法の基本は、無機塩
基、過酸化水素及び水の三成分系への基板の浸漬と、超
純水によるリンスの２工程である。又、本発明の洗浄法
は、洗浄される基板表面の面精度が維持される点につい
ても特徴がある。以上の評価方法及び洗浄方法によっ
て、表面汚染パラメータｋを0.1以下にすることが出
来、かかるGaAs化合物半導体基板を用いることによっ
て、例えばMESFETのしきい値電圧の変動が10mV以下に制
御が可能である。
て、無機塩基、例えばアンモニア、苛性ソーダ又は苛性
カリと過酸化水素及び水からなる三成分系のエッチング
液中に化合物半導体基板表面を僅かにエッチングし、し
かるのち超純水でリンスし、更にイソプロピルアルコー
ルを用いて蒸気洗浄並びに表面乾燥を行う。ここで蒸気
洗浄法の代わりに、他に乾燥法、例えばスピンドライヤ
ーなどが用いられる。本発明の除去法の基本は、無機塩
基、過酸化水素及び水の三成分系への基板の浸漬と、超
純水によるリンスの２工程である。又、本発明の洗浄法
は、洗浄される基板表面の面精度が維持される点につい
ても特徴がある。以上の評価方法及び洗浄方法によっ
て、表面汚染パラメータｋを0.1以下にすることが出
来、かかるGaAs化合物半導体基板を用いることによっ
て、例えばMESFETのしきい値電圧の変動が10mV以下に制
御が可能である。
本発明の化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法
の手順を第１図にフローチャートで示した。同図におい
て、最初の基板Ｗは基板ａと基板ｅとに二分割される。
基板ａは何らの前処理を受けることなく850℃、30分の
熱処理を受けるから、表面に付着していた重金属は熱処
理によって結晶バルク内に拡散浸透した状態となってい
る。一方、基板ｅは、例えば、化学エッチング（硫酸及
び過酸化水素の混合水溶液）によって表面の重金属を完
全に除去し、次いで基板ａと同様な熱処理を行っている
ので重金属のバルク内への拡散はない。更に、測定前に
は両基板とも熱変性層除去のために表面を約25μｍ除去
する。上記基板ｅの表面エッチングによる重金属の除去
は、例えば表面層５μｍ除去することにより、Cuに注目
すると、全反射蛍光Ｘ線分析装置（理学電機、System 3
725）による測定の結果、検出限界１×1011atoms/cm2以
下であることを確認した。
の手順を第１図にフローチャートで示した。同図におい
て、最初の基板Ｗは基板ａと基板ｅとに二分割される。
基板ａは何らの前処理を受けることなく850℃、30分の
熱処理を受けるから、表面に付着していた重金属は熱処
理によって結晶バルク内に拡散浸透した状態となってい
る。一方、基板ｅは、例えば、化学エッチング（硫酸及
び過酸化水素の混合水溶液）によって表面の重金属を完
全に除去し、次いで基板ａと同様な熱処理を行っている
ので重金属のバルク内への拡散はない。更に、測定前に
は両基板とも熱変性層除去のために表面を約25μｍ除去
する。上記基板ｅの表面エッチングによる重金属の除去
は、例えば表面層５μｍ除去することにより、Cuに注目
すると、全反射蛍光Ｘ線分析装置（理学電機、System 3
725）による測定の結果、検出限界１×1011atoms/cm2以
下であることを確認した。
基板ａと基板ｅがこのように処理されていれば、キャ
リア濃度の測定段階において、両基板とも同一条件の熱
処理を受けている。従って、熱処理によって濃度変動の
影響を受けやすい各種の電気的活性な結晶内固有欠陥の
準位（例えば、EL2とかEL6などの深いドナー準位）の濃
度変動の状況も、基板ａと基板ｅとにおいて同様であ
る。このために、測定段階での基板ａと基板ｅの電気特
性の違いは、基板ａのバルク内には拡散浸透している
が、基板ｅには存在しない。重金属アクセプターの電気
的作用として表れる。更に、両基板とも測定前には表面
熱変性層が除去されているので、熱処理時のAsの外方拡
散に起因する結晶欠陥の影響も除かれている。
リア濃度の測定段階において、両基板とも同一条件の熱
処理を受けている。従って、熱処理によって濃度変動の
影響を受けやすい各種の電気的活性な結晶内固有欠陥の
準位（例えば、EL2とかEL6などの深いドナー準位）の濃
度変動の状況も、基板ａと基板ｅとにおいて同様であ
る。このために、測定段階での基板ａと基板ｅの電気特
性の違いは、基板ａのバルク内には拡散浸透している
が、基板ｅには存在しない。重金属アクセプターの電気
的作用として表れる。更に、両基板とも測定前には表面
熱変性層が除去されているので、熱処理時のAsの外方拡
散に起因する結晶欠陥の影響も除かれている。
基板ａにおける汚染による電気的作用を利用して、重
金属汚染の程度は、以下のように解析される。
金属汚染の程度は、以下のように解析される。
重金属拡散の影響のない基板ｅにおける正味のアクセ
プタ濃度は式（２）で表される。
プタ濃度は式（２）で表される。
NA e−ND ・・・（２） （式（２）において、NA eは基板ｅ内のアクセプタ濃度
であり、NDは深いドナー準位EL2より浅いドナーの濃度
である。） 基板ｅにおいては、正味の濃度がNA e−NDで表される
アクセプター（GaAsで言えば、一般にはAs副格子点位置
の炭素）が、深いドナーEL2を電気的に補償することに
よって、半絶縁性（ρ＝106〜109Ωcm）の電気特性が実
現されている。
であり、NDは深いドナー準位EL2より浅いドナーの濃度
である。） 基板ｅにおいては、正味の濃度がNA e−NDで表される
アクセプター（GaAsで言えば、一般にはAs副格子点位置
の炭素）が、深いドナーEL2を電気的に補償することに
よって、半絶縁性（ρ＝106〜109Ωcm）の電気特性が実
現されている。
一方、熱処理によって表面重金属汚染が、結晶バルク
内に拡散された基板ａにおける正味のアクセプタ濃度は
式（４）で表される。
内に拡散された基板ａにおける正味のアクセプタ濃度は
式（４）で表される。
NA e＋NA（Heavy Metal）−ND ・・・（３） （式（３）において、NA（Heavy Metal）は、表面の重
金属が結晶バルク内に拡散されたことによって生ずる表
面汚染起因のアクセプタ濃度である。NA e及びNDは式
（２）と同様である。） 基板ａにおけるアクセプタ濃度は、基板ｅにおけるア
クセプタ濃度より、NA（Heavy Metal）の分だけ高く、
しかも同一濃度の深いドナーEL2を電気的に補償してｎ
型半絶縁性になっているわけであるから、基板ａのキャ
リア濃度naは基板ｅのキャリア濃度neよりも低い。換言
すれば、基板ａの抵抗率は、基板ｅの抵抗率よりも高
い。
金属が結晶バルク内に拡散されたことによって生ずる表
面汚染起因のアクセプタ濃度である。NA e及びNDは式
（２）と同様である。） 基板ａにおけるアクセプタ濃度は、基板ｅにおけるア
クセプタ濃度より、NA（Heavy Metal）の分だけ高く、
しかも同一濃度の深いドナーEL2を電気的に補償してｎ
型半絶縁性になっているわけであるから、基板ａのキャ
リア濃度naは基板ｅのキャリア濃度neよりも低い。換言
すれば、基板ａの抵抗率は、基板ｅの抵抗率よりも高
い。
この事実を利用すれば、naをneと比較することによっ
て、基板表面の重金属汚染に起因するNA（Heavy Meta
l）の影響を簡便に知ることができる。
て、基板表面の重金属汚染に起因するNA（Heavy Meta
l）の影響を簡便に知ることができる。
対象とする無添加、In添加、或いはCr添加のｎ型絶縁
性（ρ＝106−109Ωcm）結晶においては、上述のように
アクセプターが深いドナー準位EL2（EC−EEL2＝0.75e
V）を電気的に補償している。この場合、基板ａと基板
ｅにおけるアクセプタ濃度、キャリア濃度に関して、次
式で示される近似が成立する。
性（ρ＝106−109Ωcm）結晶においては、上述のように
アクセプターが深いドナー準位EL2（EC−EEL2＝0.75e
V）を電気的に補償している。この場合、基板ａと基板
ｅにおけるアクセプタ濃度、キャリア濃度に関して、次
式で示される近似が成立する。
〔NA e＋NA（Heavy Metal）−ND〕／〔NA e−ND〕＝ne/na これを変形すると、 〔NA（Heavy Metal）〕／〔NA e−ND〕＝（ne/na）−
１ ・・・（４） 式（４）の左辺は、汚染の無い基板ｅでの正味のアクセ
プタ量に対する表面汚染起因のアクセプタ量、NA（Heav
y Metal）の割合を示している。式（４）の右辺のna,ne
は、基板ａ及び基板ｅのキャリア濃度測定によって簡便
に知ることができる。キャリア濃度はホール測定によっ
て求められる。
１ ・・・（４） 式（４）の左辺は、汚染の無い基板ｅでの正味のアクセ
プタ量に対する表面汚染起因のアクセプタ量、NA（Heav
y Metal）の割合を示している。式（４）の右辺のna,ne
は、基板ａ及び基板ｅのキャリア濃度測定によって簡便
に知ることができる。キャリア濃度はホール測定によっ
て求められる。
この表面汚染パラメータをｋと呼ぶ。
ｋ＝（ne/na）−１ ・・・（１） この表面汚染パラメータｋを用いて半絶縁性GaAs基板
表面の重金属汚染を評価することができる。表面汚染パ
ラメータｋが大きいほど重金属汚染が大きく、表面汚染
パラメータｋが小さいほど重金属汚染が少ないことを意
味する。
表面の重金属汚染を評価することができる。表面汚染パ
ラメータｋが大きいほど重金属汚染が大きく、表面汚染
パラメータｋが小さいほど重金属汚染が少ないことを意
味する。
ここで重要なことは、式（１）で定義された表面汚染
パラメータｋは上述の実験方法によって、産業上実用的
で簡便に求められる量であり、更にｋの示す物理的意味
が式（４）によって明確に表されていることである。こ
れに対して、ホトルミネッセンス法による評価は、汚染
量に関して定性的であり、発光強度の物理的意味が極め
て不明確となってしまう。
パラメータｋは上述の実験方法によって、産業上実用的
で簡便に求められる量であり、更にｋの示す物理的意味
が式（４）によって明確に表されていることである。こ
れに対して、ホトルミネッセンス法による評価は、汚染
量に関して定性的であり、発光強度の物理的意味が極め
て不明確となってしまう。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ ポリッシュされたGaAsウェーハ（アンドープ）（ロッ
ドNo.1）をNaOH（80g）/H2O2（30％溶液、0.15）/H2O
（10）よるなる洗浄液で25℃で３分間洗浄し、次いで
純水で水洗（純水かけ流し）後イソプロピルアルコール
（IPA）ベーパー槽にて乾燥し、これを基板ａと基板ｅ
とに二分割する。基板ａはそのままN2雰囲気下で850
℃、30分の熱処理を行った。一方、基板ｅは、化学エッ
チング〔H2SO4（97％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝5
0:1:2、室温（25±２℃）、５分〕によって表面を10μ
ｍ（両面で）エッチングしてその重金属汚染を除去した
後、基板ａと同一の熱処理を行った。次いで、基板ａと
基板ｅの両方について表面熱変性層を化学エッチング
〔H2SO4（97％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝50:1:2、
80℃、１分30秒〕によ50μｍをエッチング除去した。
ドNo.1）をNaOH（80g）/H2O2（30％溶液、0.15）/H2O
（10）よるなる洗浄液で25℃で３分間洗浄し、次いで
純水で水洗（純水かけ流し）後イソプロピルアルコール
（IPA）ベーパー槽にて乾燥し、これを基板ａと基板ｅ
とに二分割する。基板ａはそのままN2雰囲気下で850
℃、30分の熱処理を行った。一方、基板ｅは、化学エッ
チング〔H2SO4（97％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝5
0:1:2、室温（25±２℃）、５分〕によって表面を10μ
ｍ（両面で）エッチングしてその重金属汚染を除去した
後、基板ａと同一の熱処理を行った。次いで、基板ａと
基板ｅの両方について表面熱変性層を化学エッチング
〔H2SO4（97％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝50:1:2、
80℃、１分30秒〕によ50μｍをエッチング除去した。
次いで、基板ａ及び基板ｅの室温（25℃）でのキャリ
ア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝4.57×107cm-3 na＝4.51×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.01 である。
ア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝4.57×107cm-3 na＝4.51×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.01 である。
ｋ＜0.1であり、表面汚染量が極めて少ないと判断し
うる。実際、基板ａについて、温度4Kのフォトルミネッ
センス分析を行ったところ、重金属起因の発光はほとん
ど観測されなかった（第２図）。
うる。実際、基板ａについて、温度4Kのフォトルミネッ
センス分析を行ったところ、重金属起因の発光はほとん
ど観測されなかった（第２図）。
実施例２ ポリッシュされたGaAsウェーハ（アンドープ）（ロッ
トNo.2）を基板ａと基板ｅとに二分割する。基板ａはそ
のままN2雰囲気下で850℃、30分の熱処理を行い、基板
ｅは実施例１と同様に化学エッチングによる表面重金属
汚染の除去を行った後、850℃、30分の熱処理を行っ
た。次いで、a,e両基板について、化学エッチングによ
って実施例１と同様に表面熱変性層を除去した。その
後、基板ａ及び基板ｅのキャリア濃度を測定したとこ
ろ、 ne＝3.5×107cm-3 na＝1.4×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝1.5 である。
トNo.2）を基板ａと基板ｅとに二分割する。基板ａはそ
のままN2雰囲気下で850℃、30分の熱処理を行い、基板
ｅは実施例１と同様に化学エッチングによる表面重金属
汚染の除去を行った後、850℃、30分の熱処理を行っ
た。次いで、a,e両基板について、化学エッチングによ
って実施例１と同様に表面熱変性層を除去した。その
後、基板ａ及び基板ｅのキャリア濃度を測定したとこ
ろ、 ne＝3.5×107cm-3 na＝1.4×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝1.5 である。
ｋ＞0.1であり、表面重金属汚染量が相当量あると判
断しうる。実際、基板ａについて、温度4Kのフォトルミ
ネッセンス分析を行ったところ、第３図に示すごとく、
相当量のCu汚染起因の強い発光ピークが観測された。
断しうる。実際、基板ａについて、温度4Kのフォトルミ
ネッセンス分析を行ったところ、第３図に示すごとく、
相当量のCu汚染起因の強い発光ピークが観測された。
実施例３ ポリッシュされたアンドープGaAsウェーハ（ロットN
o.3）をNH4OH（29％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝1:
1:10の組成で調整した洗浄液にて25℃で３分間洗浄し、
次いで純水にて水洗（純水かけ流し）後イソプロピルア
ルコール（IPA）蒸気槽にて乾燥し、これを基板ａと基
板ｅに二分割する。基板ａはそのまま850℃,30分の熱処
理を行い、基板ｅは実施例１と同様に化学エッチングに
よる表面重金属汚染の除去を行った後、850℃、30分の
熱処理を行った。次いで、a,e両基板について、化学エ
ッチングによって実施例１と同様に表面熱変性槽を除去
した。その後、基板ａ及び基板ｅの室温（25℃）でのキ
ャリア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝4.0×107cm-3 na＝4.0×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.0 である。
o.3）をNH4OH（29％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝1:
1:10の組成で調整した洗浄液にて25℃で３分間洗浄し、
次いで純水にて水洗（純水かけ流し）後イソプロピルア
ルコール（IPA）蒸気槽にて乾燥し、これを基板ａと基
板ｅに二分割する。基板ａはそのまま850℃,30分の熱処
理を行い、基板ｅは実施例１と同様に化学エッチングに
よる表面重金属汚染の除去を行った後、850℃、30分の
熱処理を行った。次いで、a,e両基板について、化学エ
ッチングによって実施例１と同様に表面熱変性槽を除去
した。その後、基板ａ及び基板ｅの室温（25℃）でのキ
ャリア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝4.0×107cm-3 na＝4.0×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.0 である。
ｋ＜0.1であり、表面汚染は極めて少ないと判断でき
る。4Kのフォトルミネッセンスデータ（第４図）に示さ
れるように、基板ａについての重金属汚染は全く観察さ
れない。
る。4Kのフォトルミネッセンスデータ（第４図）に示さ
れるように、基板ａについての重金属汚染は全く観察さ
れない。
更に、全反射蛍光Ｘ線分析装置（理学電機、System37
25）で調べたところ、ウェーハ表面のCu汚染量は、１×
1011atoms/cm2（検出下限）以下であり、他の重金属も
全く検出されなかった。ウェーハ表面汚染は極めて少な
いと確認された。
25）で調べたところ、ウェーハ表面のCu汚染量は、１×
1011atoms/cm2（検出下限）以下であり、他の重金属も
全く検出されなかった。ウェーハ表面汚染は極めて少な
いと確認された。
実施例４ ポリッシュされたアンドープGaAsウェーハ（ロットN
o.4）をHCl（36％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝1:1:5
0の組成で調整した洗浄液にて25℃で３分間洗浄し、次
いで純水にて水洗（純水かけ流し）後イソプロピルアル
コール（IPA）蒸気層にて乾燥し、これを基板ａと基板
ｅに二分割する。基板ａはそのまま850℃,30分の熱処理
を行い、基板ｅは実施例１と同様に化学エッチングによ
る表面重金属汚染の除去を行った後、850℃,30分の熱処
理を行った。次いで、a,e両基板について、化学エッチ
ングによって実施例１と同様に表面熱変性層を除去し
た。その後、基板ａ及び基板ｅの室温（25℃）でのキャ
リア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝2.58×107cm-3 na＝1.90×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.36 である。
o.4）をHCl（36％溶液）:H2O2（30％溶液）:H2O＝1:1:5
0の組成で調整した洗浄液にて25℃で３分間洗浄し、次
いで純水にて水洗（純水かけ流し）後イソプロピルアル
コール（IPA）蒸気層にて乾燥し、これを基板ａと基板
ｅに二分割する。基板ａはそのまま850℃,30分の熱処理
を行い、基板ｅは実施例１と同様に化学エッチングによ
る表面重金属汚染の除去を行った後、850℃,30分の熱処
理を行った。次いで、a,e両基板について、化学エッチ
ングによって実施例１と同様に表面熱変性層を除去し
た。その後、基板ａ及び基板ｅの室温（25℃）でのキャ
リア濃度をホール測定によって測定したところ、 ne＝2.58×107cm-3 na＝1.90×107cm-3 であった。従って、 ｋ＝（ne/na）−１＝0.36 である。
ｋ＞0.1であり、表面重金属は上記洗浄液では、効果
的に除去されなかったことを示す。基板ａについて4Kの
ホトルミネッセンスデータ（第５図）が示すように、相
当量のCu汚染が観察される。上記洗浄液（HCl:H2O2:H2O
＝1:1:50）は、GaAsウェーハ表面のCu汚染除去には、効
果が少ないことがわかる。
的に除去されなかったことを示す。基板ａについて4Kの
ホトルミネッセンスデータ（第５図）が示すように、相
当量のCu汚染が観察される。上記洗浄液（HCl:H2O2:H2O
＝1:1:50）は、GaAsウェーハ表面のCu汚染除去には、効
果が少ないことがわかる。
以上述べたごとく、本発明によれば、新たに考え出さ
れた表面汚染パラメータｋを用いることによって、化合
物半導体基板の表面の重金属の汚染の程度を簡便に評価
することができ、更に無機塩基、過酸化水素及び水から
なる洗浄液によって洗浄することによって重金属汚染を
極小（本発明の評価を用いて）とした化合物半導体基板
を簡単に得ることができるものである。
れた表面汚染パラメータｋを用いることによって、化合
物半導体基板の表面の重金属の汚染の程度を簡便に評価
することができ、更に無機塩基、過酸化水素及び水から
なる洗浄液によって洗浄することによって重金属汚染を
極小（本発明の評価を用いて）とした化合物半導体基板
を簡単に得ることができるものである。
第１図は本発明の評価方法の原理を示す概略説明図、第
２図は実施例１におけるフォトルミネッセンススペクト
ルを示すグラフ、第３図は実施例２におけるフォトルミ
ネッセンススペクトルを示すグラフ、第４図は実施例３
におけるフォトルミネッセンススペクトルを示すグラ
フ、第５図は実施例４におけるフォトルミネッセンスス
ペクトルを示すグラフである。 W,a,e……基板。
２図は実施例１におけるフォトルミネッセンススペクト
ルを示すグラフ、第３図は実施例２におけるフォトルミ
ネッセンススペクトルを示すグラフ、第４図は実施例３
におけるフォトルミネッセンススペクトルを示すグラ
フ、第５図は実施例４におけるフォトルミネッセンスス
ペクトルを示すグラフである。 W,a,e……基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/20 Ｈ０１Ｌ 29/20 (56)参考文献 特開 昭51−2975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 21/308 C23F 1/00 H01L 21/66
Claims (4)
- 【請求項１】GaAs化合物半導体単結晶基板の表面の重金
属汚染を評価するにあたり、当該基板を２分割し、第１
の分割ウェーハの表面を清浄化し、更に一定の条件で熱
処理した後、表面層を除去して、平均キャリア濃度neを
測定し、第２の分割ウェーハはそのまま第１の分割ウェ
ーハと同一条件で熱処理して同様に表面層を除去して、
平均キャリア濃度naを測定し、下記の式（１）で表され
る表面汚染パラメータｋを用いることを特徴とするGaAs
化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法。 ｋ＝（ne/na）−１ ・・・（１） - 【請求項２】GaAs化合物半導体単結晶基板を無機塩基、
過酸化水素及び水からなる三成分系洗浄液へ浸漬し、且
つ16MΩcm以上（25〜30℃）の超純水でリンスする２工
程を含むことを特徴とするGaAs化合物半導体基板表面の
重金属汚染除去方法。 - 【請求項３】請求項（２）記載の重金属汚染除去方法を
第１の分割ウェーハの清浄化のために用いることを特徴
とする請求項（１）記載の化合物半導体基板表面の重金
属汚染評価方法。 - 【請求項４】前記式（１）の表面汚染パラメータｋが0.
1以下であることを特徴とする半絶縁性GaAs化合物半導
体単結晶基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23880489A JP2863563B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23880489A JP2863563B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101246A JPH03101246A (ja) | 1991-04-26 |
| JP2863563B2 true JP2863563B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=17035539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23880489A Expired - Lifetime JP2863563B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 化合物半導体基板表面の重金属汚染評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2863563B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4738610B2 (ja) * | 2001-03-02 | 2011-08-03 | 株式会社トプコン | 基板表面の汚染評価方法及び汚染評価装置と半導体装置の製造方法 |
| EP1950326A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-30 | Interuniversitair Microelektronica Centrum | Method for removal of bulk metal contamination from III-V semiconductor substrates |
| JP5884705B2 (ja) * | 2012-10-16 | 2016-03-15 | 信越半導体株式会社 | 気相成長装置の汚染量測定方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| CN111344852B (zh) * | 2020-02-10 | 2021-08-31 | 长江存储科技有限责任公司 | 金属污染测试装置和方法 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP23880489A patent/JP2863563B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03101246A (ja) | 1991-04-26 |
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