JPH0286115A - 化合物半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体ウェハの製造方法、特にＧａＡ
ｓからなるウェハの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

化合物半導体としてのＧａＡｓ　（ガリウム・砒素）は
、シリコン（Ｓｊ）に比較してキャリアの移動度が略６
倍も早い等の理由から、マイクロ波トランジスタ等の高
周波デバイス用に使用されている。

しかし、このようなＧａＡｓは、デバイス特性に優れて
いるが、シリコンに比較して機械的強度がもろい（１１
弱）という難点がある。このため、ＧａＡｓに比較して
強度が強いシリコンの表面にＧａＡｓ結晶を成長させる
基板構造も開発されている。Ｓｉｌ板上にＧａＡｓ結晶
を成長させる技術については、たとえば、電子情報通信
学会発行「電子情報通信学会誌Ｊ　１９Ｂ８年２月号、
昭和６２年２月２５日発行、ＰＬ６９〜Ｐ１７３に記載
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＧａＡｓ基板は、Ｓｔ基板に比較して、その強度がもろ
く、この結果、取り扱いの拙さ等によって割れや欠けを
生じ易く、特性劣化や歩留りの低下を来している。

本発明の目的は強度を補強できる化合物半導体ウェハの
製造方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明のＧａＡｓからなるウェハの製造にあ
っては、大気雰囲気でウェハを回転させ、かつウェハの
全周面に亘ってレーザ光を照射させてウェハの全周面表
層部に機械的強度の高い層を形成する。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明のＧａＡｓからなるウェ
ハの製造にあっては、ウェハの全周面にレーザ光を照射
することから、ウェハ周面の表層部は一時的に溶融され
、大気中に含まれる酸素や窒素等の原子が不純物として
入り込む、この結果、酸素や窒素等の原子が不純物とし
て入り込んだ層（不純物含有硬化層）は、不純物が入る
ことによって硬くなる。また、前記ウェハは回転するこ
とから、レーザ光の照射時間は極めて短時間となり、ウ
ェハ内部に悪影響を与えることなく前記層が形成される
。また、前記層は数百μｍと薄く形成されることになる
。このような前記ウェハは、その周面表層部に機械的強
度の高い不純物含有硬化層を有する構造となるため、跪
いＧａＡｓからなるウェハも欠けたり割れたりし難（な
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の原理を示す模式図、第２図は本発明の
方法によって製造されたウェハの模式的斜視図、第３図
は本発明の一実施例によるウェハの製造方法を示す断面
図、第４図は同じく平面図である。

本発明は第１図の原理図で示されるように、ＧａＡｓか
らなる半導体ウェハ１の周面にエネルギー源２から矢印
で示すようにエネルギー３を加え、かつ半導体ウェハ１
をその中心を中心として回転させ、前記エネルギー３を
半導体ウェハ１の全周面に当て、その表層部を一時的に
溶融させて処理雰囲気内に含まれる原子を不純物として
含有させるものである。ピュアーな物質は不純物を含有
させることによって、その物質は一般に硬化（不純物硬
化効果：ｉｍｐｕｒｉｔｙ　　ｈａｒｄｅｎ−ｉｎｇ　
　ｅｆｆｅｃｔ）する、この不純物が入つた層４、すな
わち、不純物含有硬化層４は、半導体ウェハ１の周面に
沿ってμｍ−ｍｍ単位の厚さに形成されるため、半導体
ウェハ１は周縁が硬（なることによってもろさ（脆弱性
）が改善される。

したがって、このようなＧａＡｓからなる半導体ウェハ
１を使用すれば、従来よりもそのもろさが改善される結
果、半導体ウェハｌの欠けや割れの発生頻度が少なく抑
えられることから、ＧａＡｓ基板を用いた化合物半導体
デバイスの品質の向上や歩留りの向上が達成できる。

つぎに、本発明の一実施例について説明する。

第２図は本発明の一実施例によって製造された半導体ウ
ェハ１を示すものである。同図に示される半導体ウェハ
１は、直径が２〜３インチ、厚さが４００μｍ前後のＧ
ａＡｓからなっている。また、その−周縁部分は直線状
に切り欠かれ、半導体ウェハ１の結晶方位を識別するた
めのオリエンテーシ町ンフラット５が設けられている。

また、この半導体ウェハ１の周面には、その全周に亘っ
て酸素や窒素等大気中に含まれる不純物が、たとえば、
酸素濃度は５％、窒素濃度は１０％と大量に含まれた層
４、すなわち不純物含有硬化層４が設けられている。こ
の不純物含有硬化層４は、数千人〜数μｍの厚さに設け
られている。

つぎに、このような半導体ウェハ１の製造方法について
、第３図および第４図を参考にして説明する。

第３図および第４図に示される装置は、半導体ウェハ１
の周面にレーザ光を照射するウェハ周面硬化装置６であ
る。このウェハ周面硬化装置６は、そのカバー７内の中
央にステージ８を有している。

このステージ８はその主面に真空吸着によって半導体ウ
ェハ１を固定する構造となっている。また、前記ステー
ジ８を支持する支軸９は回転制御される。

一方、前記ステージ８の側方にはレーザ発生装置１０が
配設されている。このレーザ発生装置１０から発振され
たレーザ光１１はステージ８の主面に載置された半導体
ウェハ１の周面に照射されるようになっている。

このように、ウェハ周面硬化装置６においては、前記ス
テージ８を所定速度、たとえば、２０ｒ。

ｐｏｍ、で回転させ、かつこの状態でレーザ発生装置１
０を作動させてレーザ光１１を前記半導体ウェハｌの周
面に照射させる。前記レーザ発生装置１０の出力エネル
ギーを１０〜３０Ｋｅｖ程度とすれば、半導体ウェハ１
の周面の全周面に亘る表層部は、１０μｍ程度が一時的
に溶融し、その後レーザ光照射の解除によって硬化する
。この溶融時、大気中に含まれている酸素や窒素等の原
子が前記溶融されて硬化した層４内に混入される。

この酸素や窒素等の不純物の混入は、前記半導体ウェハ
１の回転速度やレーザ発生装置１０の出力エネルギーに
よっても変化するが、たとえば、酸素濃度は５％、窒素
濃度は１０％程度となる。また、この層４は、たとえば
８μｍ程度の深さに形成される。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明によれば、脆弱なＧａＡｓからなる半導体
ウェハは、その全周面表層部に亘ってピエアーなＧａＡ
ｓに比較して硬度が高い層が設けられていることから、
欠けたり割れたりし難しくなるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明によれば、ウェハの周
縁部の硬度向上により、ウェハは破損し難しくなる。こ
の結果、本発明によるウェハの使用によって、取扱時の
ウェハの損傷頻度が低くなり、製造の歩留りが向上する
とともに、製造された半導体デバイスの特性が安定する
という効果が得られる。

（３）本発明の方法によれば、半導体ウェハの周面に単
にレーザ光を照射させるだけで硬度の高い層を形成でき
るため、層の製造が容易となるという効果が得られる。

（４）上記（１）〜（３）により、本発明によれば、欠
けや割れが生じ難い半導体ウェハを安価に提供できると
いう相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、半導体ウェハ
１の周面を加熱するエネルギー源２としては、ランプア
ニール等に使用されるランプ等であってもよい。

また、前記実施例では、半導体ウェハ１の周面にレーザ
光１１を照射するために、半導体ウェハ１を回転させた
が、逆に半導体ウェハ１の廻りをレーザ発生装置１０が
回転するような構造としても特に問題はな（、前記実施
例同様な効果が得られる。

また、前記実施例では、不純物含有硬化層は酸素や窒素
等を混入させたが、処理雰囲気を特殊のガス雰囲気とし
、所望の不純物を含む不純物含有硬化層を形成し、これ
によって半導体ウェハの強度向上を図ってもよい。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を示すもので
ある。この実施例では、第５図のフローチャートで示さ
れるように、棒状のＧａＡｓ結晶体（インゴット）、す
なわちＧａＡｓ混晶を製造した後、このインゴットの全
周面に大気雰囲気下でレーザ光を照射し、かつこのイン
ゴットを薄く切断（スライス）して半導体ウェハを製造
するものである。これにより、半導体ウェハの全周面に
は不純物含有硬化層なる硬度が高い層が形成されるため
、前記実施例と同様に破損し難い半導体ウェハが得られ
ることになる。なお、レーザ光照射に先立って、インゴ
ットの一側は平坦に切り欠かれオリエンテーションフラ
ットが設けられる。

第６図には、前記インゴット１５にレーザ光１１を照射
させる状態が示されている。前記インゴット１５は支軸
１６のチャック１７に上端のシード部１８を保持される
ことによって支持される。

そして、この支軸１６０回転によってインゴット１５は
回転する。また、この回転とともに、インゴツト１５は
支軸１６の昇降動作によって上昇あるいは降下する。し
たがって、レーザ発生装置１０から発振されたレーザ光
１１を、回転しかつ上昇するインゴット１５に照射させ
ることによって、インゴット１５の周面全域にレーザ光
１１が照射されることになり、インゴット１５の周面全
域の表層部には不純物含有硬化層４が形成されることに
なる。この例では、インゴットの状態でレーザ光照射を
行なうため、半導体ウェハ１の周面にレーザ光１１を照
射した場合に生じるであるかも知れない半導体ウェハ１
の内部へのレーザ光の照射洩れに起因する熱の影響は受
けないという利点もあり、製造された半導体デバイスの
特性も安定する。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその前景となった利用分野であるＧａＡｓからなる半
導体ウェハの製造技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではない。

本発明は少なくとも他の組成の化合物半導体ウェハの製
造には適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明のＧａＡｓからなるウェハの製造にあっては、大
気中でウェハの全周面にレーザ光を照射することから、
ウェハ周面の表層部は酸素や窒素等の不純物が入り込む
ため、不純物含有硬化層が形成される結果、跪いＧａＡ
ｓからなるウェハも欠けたり割れたりし難くなる。した
がって、この半導体ウェハを使用することによって歩留
りの向上が達成できるとともに、特性の安定した半導体
デバイスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す模式図、 第２図は本発明の方法によって製造されたウェハの模式
的斜視図、 第３図は本発明の一実施例によるウェハの製造方法を示
す断面図、 第４図は同じ（平面図、 第５図は本発明の他の実施例による化合物半導体ウェハ
の製造方法を示すフローチャート、第６図は同じ（イン
ゴットの周面全周の表層部に不純物含有硬化層を形成す
る状態を示す模式図である。 １・・・半導体ウェハ、２・・・エネルギー源、３・・
・エネルギー、４・・・不純物含有硬化層、５・・・オ
リエンテーションフラット、６・・・ウェハ周面硬化装
置、７・・・カバー、８・・・ステージ、９・・・支軸
、１０・・・レーザ発生装置、１１・・・レーザ光、１
５・・・インゴット、１６・・・支軸、１７・・・チャ
ック、１８・・・シード部。 ａ１ 図 第　　２ 図 第 薗 第 図 第 図 ↑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体ウェハの全周面表層部に熱を加えて表
   面に機械的強度の高い層を形成することを特徴とする化
   合物半導体ウェハの製造方法。 ２、ＧａＡｓからなるウェハの全周面にレーザ光を照射
   してウェハの表層部に機械的強度の高い層を形成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導
   体ウェハの製造方法。