JP4466756B2 - 化合物半導体基板の包装方法 - Google Patents
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Description
さらに、化合物半導体基板は、通常、特別の表面処理を行なうことなく、その主表面上に1つ以上のエピタキシャル層が成長させられる。このとき、化合物半導体基板の主表面に厚い酸化層が形成されていると、基板とその主表面上に成長させたエピタキシャル層との界面に酸素が残留し、デバイス特性が低下するという問題があった。
本発明の一実施形態である化合物半導体基板の包装方法は、図1を参照して、化合物半導体基板10を通気可能な剛性容器20に入れ、剛性容器20を1〜100ml・m-2・day-1・atm-1の酸素透過度および1〜15g・m-2・day-1の透湿度を有する内装袋30に入れ、内装袋30の内部の空気を不活性ガスで置換して、内装袋30を密封する第1工程と、密封された内装袋30と、酸素ガスおよび水分少なくともいずれかを吸収または吸着する脱酸素/脱水分剤40と、を5ml・m-2・day-1・atm-1以下でかつ内装袋30に比べて小さな酸素透過度および3g・m-2・day-1以下でかつ内装袋30に比べて小さな透湿度を有する外装袋60に入れ、外装袋60を密封する第2工程と、を備える。
本発明において包装の対象とされる化合物半導体基板10は、特に制限はないが、好ましくは、AlN基板、GaN基板、InN基板、AlxGayIn1-x-yN(0<x<1、0<y<1)基板、GaAs基板、AlzGa1-zAs(0<z<1)基板、InP基板などのIII−V族半導体基板である。かかるIII−V族基板は、鏡面研磨と洗浄により表面の不純物が徹底的に除去され、基板製造直後の表面は、III−V族原子が露出しており極めて活性な状態にあり酸化されやすいため、本発明にかかる包装方法が好適である。
本発明において化合物半導体基板10を入れるために用いられる剛性容器20は、通気可能な剛性容器である。剛性容器20が通気可能であることにより、剛性容器20の外部(さらに内装袋30の外部)に配置された脱酸素/脱水分剤40により、剛性容器20の内部の酸素ガスおよび水分の除去ができる。また、剛性容器であることにより、化合物半導体基板10を保護して、その破損などを防止できる。かかる観点から、剛性容器20としては、たとえば、PP(ポリプロピレン)容器、PC(ポリカーボネート)容器、PBT(ポリブチルテレフタレート)容器などが好ましく用いられる。
本発明において用いられる内装袋30は、1〜100ml・m-2・day-1・atm-1の酸素透過度および1〜15g・m-2・day-1の透湿度を有する。内装袋30の酸素透過度が1ml・m-2・day-1・atm-1より小さいまたは透湿度が1g・m-2・day-1より小さいと、内装袋30の外部かつ外装袋60の内部に脱酸素/脱水分剤40を配置しても、内装袋30の内部の酸素ガスまたは水分を除去することが困難となり、剛性容器20に入れられた化合物半導体基板10の表面が酸化する。内装袋30の酸素透過度が100ml・m-2・day-1・atm-1より大きいまたは透湿度が15g・m-2・day-1より大きいと、内装袋30の外部かつ外装袋60の内部に脱酸素/脱水分剤40を配置しても、内装袋30の外部かつ外装袋60の内部の酸素ガスまたは水分が、脱酸素/脱水分剤40により除去される前に内装袋30の内部に侵入するため、剛性容器20に入れられた化合物半導体基板10の表面が酸化する。
本発明において用いられる不活性ガスは、酸素および水分の含有量が少ないガスであれば特に制限はない。また、取り扱い際の安全性の観点から、反応性の低いガスであることが好ましい。かかる観点から、不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどが好ましく挙げられる。
本発明において用いられる脱酸素/脱水分剤40は、外装袋60の内部の少なくとも酸素ガスおよび/または水分を除去できるものをいい、酸素ガスおよび/または水分に加えて、硫化水素ガス、亜硫酸ガス、塩化水素ガス、アンモニアガスなど化合物半導体基板に有害なガスを除去できるものであってもよい。脱酸素/脱水分剤40としては、たとえば、酸素吸収剤、乾燥剤などが挙げられる。酸素吸収剤は、酸素ガスを化学反応により吸収することにより除去するものであり、Fe微粉末、アスコルビン酸塩、亜硫酸塩などが挙げられる。なお、酸素吸収剤には、酸素ガスとともに水分をも吸収することができるものがある。乾燥剤は、水分を物理的または化学的に吸着または吸収することにより除去するものであり、シリカゲル、合成ゼオライト(たとえば、Na12[(AlO2)・(SiO2)]12・27H2Oなど)、無水硫酸カルシウム、モレキュラーシーブ、活性アルミナ(活性酸化アルミニウム)、塩化マグネシウムなどが挙げられる。かかる脱酸素/脱水分剤40は、内装袋内への侵入防止および作業性向上の観点から、通気性のある小袋に収納されていることが好ましい。
本発明において用いられる外装袋60は、5ml・m-2・day-1・atm-1以下でかつ内装袋に比べて小さな酸素透過度および3g・m-2・day-1以下でかつ内装袋に比べて小さな透湿度を有する。外装袋60の酸素透過度が5ml・m-2・day-1・atm-1より大きいまたは透湿度が3g・m-2・day-1より大きいと、外装袋60の内部かつ内装袋の外部に脱酸素/脱水分剤40を配置しても、外装袋60の内部(外装袋60の内部かつ内装袋30の外部、および内装袋の内部)の酸素ガスまたは水分を除去することが困難となる。また、外装袋60の酸素透過度または透湿度が内装袋30に比べて大きいと、外装袋60の内部かつ内装袋30の外部に脱酸素/脱水分剤40を配置しても、内装袋30の内部の酸素または水分を除去することが困難となる。
本発明にかかる化合物半導体基板の包装方法は、図1を参照して、化合物半導体基板10を通気可能な剛性容器20に入れ、剛性容器20を1〜100ml・m-2・day-1・atm-1の酸素透過度および1〜15g・m-2・day-1の透湿度を有する内装袋30に入れ、内装袋30の内部の空気を不活性ガスで置換して、内装袋30を密封する第1工程を備える。
また、本発明にかかる化合物半導体基板の包装方法は、図1を参照して、上記第1工程において密封された内装袋30と、脱酸素/脱水分剤40の少なくともいずれかと、を5ml・m-2・day-1・atm-1以下でかつ内装袋に比べて小さな酸素透過度および3g・m-2・day-1以下でかつ内装袋に比べて小さな透湿度を有する外装袋60に入れ、外装袋60を密封する第2工程を備える。
本発明の他の実施形態である化合物半導体基板の包装方法は、図1を参照して、実施形態1の包装方法において、外装袋60は透明であり、第2工程において、透明な外装袋60に、密封された内装袋30と、脱酸素/脱水分剤40とともに、酸素ガスおよび水分の少なくともいずれかの濃度を表示する酸素/水分インジケータ50をさらに入れて、外装袋60を密封する方法である。かかる方法によれば、酸素/水分インジケータによって、外装袋60内の酸素ガスおよび/または水分の濃度を目視で簡単に知ることができ、化合物半導体基板の保管状態を推定することができ、大変便利である。
ここで、酸素/水分インジケータは、酸素ガスおよび水分の少なくともいずれかの濃度を表示するものをいう。ここで、酸素ガスおよび/または水分の濃度の表示とは、濃度の精密な値の表示に限定されず濃度の大まかな高低の表示であってもよい。たとえば、酸素ガスおよび/または水分の濃度の高低変化により変色するものなどは、目視で簡単に酸素ガス濃度および/または水分濃度の概略を知ることができるため大変便利である。このような酸素インジケータとしては、酸化還元色素と塩基と還元剤との混合物、たとえば、メチレンブルー/水酸化ナトリウム/第1鉄化合物の混合物、メチレングリーン/水酸化マグネシウム/グルコースの混合物などが挙げられる。また、水分インジケータとしては、シリカゲルに酸性物質と酸塩基指示薬を混合した物質(たとえば、リン酸/メチルバイオレット、クエン酸/メチルレッドなど)を担持させたものなどが挙げられる。
図1を参照して、直径76mmで厚さ450μmの19枚のGaAs半導体基板(化合物半導体基板10)の主表面を、フジミインコーポレーテッド製INSEC NIBの水溶液を用いてCMP(化学機械的研磨)した後、アルカリ洗浄またはアルカリ洗浄および酸洗浄をした後、純水で濯いだのち乾燥させた。ここで、表1に示すように、サンプルNo.14および16については、CMP後の洗浄として、0.1mol/L(リットルを示す、以下同じ)の(アミンの種類)TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)水溶液(pHは11)を用いた強アルカリ洗浄を行い、これを最終洗浄として、この後に純水濯ぎおよび乾燥を行なった。また、サンプルNo.1〜13、15および17〜19については、CMP後の洗浄として、0.05mol/Lのトリエタノールアミン水溶液(pHは11)を用いた強アルカリ洗浄を行なった後、さらに0.001mol/Lの硝酸水溶液(pHは4)を用いた弱酸洗浄を行い、これを最終洗浄として、この後純水濯ぎおよび乾燥を行なった。これにより、主表面の表面粗さRMSが表1に示すようなサンプルNo.1〜19のGaAs半導体基板が得られた。
図1を参照して、上記の19枚のGaAs半導体基板(化合物半導体基板10)を、それぞれ、内径79mm、外径100mmで高さ10mmのPC(ポリカーボネート)製の剛性容器20に入れ、この剛性容器20を長さ200mmおよび幅150mmで表1に示す酸素透過度および透湿度を有する内装袋30に入れて、チャンバー方式のガス置換式の包装機を用いて、内装袋30の内部の空気を排気して表1に示す圧力まで減圧して、不活性ガスとして純度が99.9質量%の窒素ガスをチャンバー内に配置された内装袋に流入させた。その後、内装袋30の開口部を熱シールして、内装袋30を密封した。
図1を参照して、第1工程において得られた19個の密封された内装袋30のそれぞれを、表1に示すような脱酸素/脱水分剤40とともにまたは脱酸素/脱水分剤40をともなわずに、表1に示す酸素透過度および透湿度を有する外装袋60に入れて、外装袋60の開口部を熱シールして、外装袋60を密封した。ここで、外装袋60の熱シールにおいては、外装袋60の内部の空気のガス置換を行なわないため、熱シールが可能な包装機であれば特に制限なく用いることができる。
上記のようにしてGaAs半導体基板(化合物半導体基板10)を入れた剛性容器20を包装した内装袋30をさらに包装した外装袋60を、温度25±5℃で相対湿度が50±15RH%の恒温恒湿槽中で、60日間保管した。
上記保管後の外装袋60から、GaAs半導体基板(化合物半導体基板10)を取り出し、基板の主表面の予備処理をすることなく、基板の主表面上にMOCVD(有機金属化学気相堆積)法により、厚さ3μmのAl0.4Ga0.6As半導体エピタキシャル層を成長させた。こうして得られたAl0.4Ga0.6As半導体エピタキシャル層付GaAs半導体基板における基板とエピタキシャル層との界面酸素濃度をSIMS(2次イオン質量分析法)により測定した。結果を表1にまとめた。
Claims (4)
- 化合物半導体基板を通気可能な剛性容器に入れ、前記剛性容器を1〜100ml・m-2・day-1・atm-1の酸素透過度および1〜15g・m-2・day-1の透湿度を有する内装袋に入れ、前記内装袋の内部の空気を不活性ガスで置換して、前記内装袋を密封する第1工程と、
密封された前記内装袋と、酸素ガスおよび水分の少なくともいずれかを吸収または吸着する脱酸素/脱水分剤と、を5ml・m-2・day-1・atm-1以下でかつ内装袋に比べて小さな酸素透過度および3g・m-2・day-1以下でかつ内装袋に比べて小さな透湿度を有する外装袋に入れ、前記外装袋を密封する第2工程と、を備える化合物半導体基板の包装方法。 - 前記第1工程において、前記内装袋の内部の空気を不活性ガスで置換する操作を、前記内装袋の内部の空気を排気により減圧した後、前記内装袋に不活性ガスを流入する操作により行なう請求項1に記載の化合物半導体基板の包装方法。
- 前記第1工程において、前記内装袋の内部の空気を排気により減圧した後、前記内装袋に不活性ガスを流入する前の前記内装袋の内部の空気の圧力は15Torr以下である請求項2に記載の化合物半導体基板の包装方法。
- 前記外装袋は透明であり、前記第2工程において、前記外装袋に、酸素ガスおよび水分の少なくともいずれかの濃度を表示する酸素/水分インジケータをも入れる請求項1から請求項3のいずれかに記載の化合物半導体基板の包装方法。
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