JPH07201689A - 保護膜付き半導体ウェハ - Google Patents

保護膜付き半導体ウェハ

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JPH07201689A
JPH07201689A JP33718793A JP33718793A JPH07201689A JP H07201689 A JPH07201689 A JP H07201689A JP 33718793 A JP33718793 A JP 33718793A JP 33718793 A JP33718793 A JP 33718793A JP H07201689 A JPH07201689 A JP H07201689A
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毅彦 谷
Masatomo Shibata
真佐知 柴田
Shoji Kuma
彰二 隈
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェハ表面を特性の良好な保護膜で被覆するこ
とによって、洗浄やエッチング等の前処理をすることな
く、高品質なエピタキシャル結晶やイオン打ち込み層を
得る。 【構成】研磨、洗浄、乾燥後のGaAsウェハ2の表面
3には活性な未結合手1が存在する。そこで、ウェハ表
面3にLB膜4を1分子層形成して、ウェハ表面3の未
結合手1を不活性化する。その上に高分子膜5を圧着し
てLB膜4の分子端と高分子膜5を結合して表面保護膜
を形成する。これにより保管中のウェハ表面3への不純
物の付着、酸素や水分による表面酸化が抑止される。L
B膜4と高分子膜5の結合は、LB膜4とウェハ表面3
の結合に比較してかなり強いので、高分子膜5を機械的
に剥がすだけでウェハ表面3とLB膜4の界面で剥が
れ、清浄なウェハ表面3が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は保護膜付き半導体ウェハ
に係り、特にLB膜と高分子膜とを用いてウェハ表面の
保護を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体はショットキーゲート電界
効果トランジスタ(MESFET)、高移動度トランジ
スタ(HEMT)、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(HBT)等の他、種々の受発光デバイスの作製に用い
られている。これらの素子は鏡面ウェハ表面に分子線エ
ピタキシャル成長(MBE)法、有機金属気相エピタキ
シャル成長(MOVPE)法およびイオン打ち込み法等
により能動層を作成する。鏡面ウェハは次の手順で作成
される。
【0003】インゴットをスライスし、ウェハを切り出
す。このウェハを粗研磨し平坦性を高めた後、メカノケ
ミカル研磨により鏡面に仕上げる。次に脱脂洗浄、極く
わずかなエッチング作用を持つ洗浄液での洗浄および超
純水洗浄を行う。最後にウェハをIPA(イソプロピー
ルアルコール)乾燥法またはスピン乾燥法により乾燥す
る。
【0004】このウェハは、不活性ガスを封入したウェ
ハトレイに個装され、保管される。この保管されたウェ
ハをエピタキシャル成長やイオン打ち込みに使用するに
際して、有機洗浄やエッチングなどの前処理を必ず行
い、ウェハ表面の有機物、酸化物を除去する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ウェハ表面には活性な
未結合手が存在するため、保管したウェハ表面は有機物
などの不純物汚染や酸化物の生成により劣化する。その
ために、結晶のエピタキシャル成長やイオン打ち込みの
前には、不純物や酸化物除去のために、必ず洗浄やエッ
チングなどの前処理を行わなければならなかった。とこ
ろが、この前処理は煩雑な作業であり、また安定した処
理ではなく、かえって表面を汚染したり、表面の平坦性
を悪化させるという問題点があった。
【0006】具体的には、例えばMBE法でエピタキシ
ャル成長する場合、成長前にウェハ表面を数μm 程度エ
ッチングした後、MBE炉内で熱処理によりウェハ表面
の清浄化を行なう必要があるが、エッチャントの取り扱
いが面倒であり、また、炉内でのサーマルクリーニング
が完全に行なえなかったり、クリーニングに時間がかか
ったり、時間が安定しなかったりする上、ウェハ表面の
酸化物が残留し、その後のエピタキシャル成長において
良好な結晶成長ができないことが多かった。
【0007】本発明の目的は、保護性と剥離性の良好な
保護膜でウェハ表面を被覆することによって、前記した
従来技術の欠点を解消し、洗浄やエッチング等の前処理
をすることなく、高品質なエピタキシャル結晶やイオン
打ち込み層が得られる新規な保護膜付き半導体ウェハを
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の保護膜付き半導
体ウェハは、表面に分子層レベルのLB膜を形成し、そ
の上に高分子膜を被覆したものである。表面保護膜をL
B膜と高分子膜との2層で構成したのは、LB膜のみだ
と薄すぎるため、また高分子膜のみだと結合が強すぎる
ため、共にウェハ表面から剥がすのが難しいからであ
る。
【0009】なお、分子層レベルとは1分子層、または
2以上の分子層をいう。LB膜としては、ポリイミド、
ステアリン酸、トリコセン酸等様々なものがある。薄膜
を分子レベルで制御できるものなら特に制限はない。ま
た、高分子膜としては、塩化ビニル、セロハン、ポリプ
ロピレン等様々なものがある。数十μm 〜数mmの膜膜で
あれば、特に制限はない。
【0010】また、半導体はSiまたは化合物半導体等
であり、化合物半導体はIII −V族族化合物半導体等で
あり、さらにIII −V族化合物半導体はGaAsやIn
P等である。
【0011】
【作用】図1を用いて説明する。研磨、洗浄、乾燥後の
ウェハ2の表面3には活性な未結合手1が存在する(図
1(a))。このウェハ表面3にLB膜4を1分子層形
成することにより、ウェハ表面3の未結合手1が不活性
化される(図1(b))。
【0012】さらにLB膜4の上に高分子膜5を圧着す
ると、LB膜4の分子端と高分子膜5が結合して表面保
護膜が形成される(図1(c))。その結果、保管中の
ウェハ表面3への不純物の付着、酸素や水分による表面
酸化が抑止される。
【0013】LB膜4と高分子膜5の結合は、LB膜4
とウェハ表面3の結合に比較してかなり強いので、高分
子膜5を機械的に剥がすだけでウェハ表面3とLB膜4
の界面で剥がれ、清浄なウェハ表面3が得られる(図1
(d))。
【0014】したがって、エピタキシャル成長やイオン
打ち込みの前に、このLB膜4と高分子膜5からなる保
護膜を剥がすことにより、清浄なウェハ表面3が容易に
得られ、洗浄、エッチングなどの特別な前処理をするこ
となく、良好なエピタキシャル結晶やイオン打ち込み層
が得られる。
【0015】なお、LB膜の付着法としては、垂直侵漬
法、水平付着法、ムービングウォール法などの湿式処
理、蒸着法による乾式処理等、任意の方法を用いること
ができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の保護膜付き半導体ウェハの実
施例を説明する。ここでは半導体ウェハとしてGaAs
結晶ウェハについて説明するが、SiやInP等にも共
通する。
【0017】<実施例1>研磨、洗浄、乾燥後のGaA
s結晶ウェハ表面に、垂直浸漬法によりオレイン酸から
なる1分子層のLB膜を形成した。次に、その上から厚
さ100μm の塩化ビニルシートを圧着した。このウェ
ハを大気中に1カ月から12カ月放置した。各期間放置
後、ウェハ表面のシートを機械的に剥がし、表面のオー
ジェ電子分光分析を行った。
【0018】比較試料として、研磨、洗浄、乾燥後、窒
素封入したウェハトレイに個装したものも作成し、同期
間放置後、表面のO,Cのオージェ電子分光分析を行な
った。オージェ分析結果を図2、3に示す。研磨洗浄
後、窒素中で保管したものは、O、Cともに増加し、有
機物汚染および表面酸化が認められたが、本実施例の保
護層をつけたものには、O,C共にほとんど増加してお
らず、清浄な表面を保っていた。
【0019】<実施例2>研磨、洗浄、乾燥後のGaA
s結晶ウェハ表面にオレイン酸を垂直浸漬法により、1
分子層形成した。次に、厚さ100μm の塩化ビニルシ
ートを圧着した。このウェハを大気中に1カ月から12
カ月放置した。各期間放置後、ウェハ表面のシートを剥
がし、分子線エピタキシャル(MBE)成長により、H
EMTを成長した。その電気特性を77Kにて評価し
た。
【0020】比較のために、研磨、洗浄、乾燥後、窒素
封入したウェハトレイに個装したものについても同様の
実験を行った。なお、比較例は前処理をしていない。結
果を図4に示す。研磨洗浄後、窒素中で保管したウェハ
の2次元電子ガスの移動度は、保管期間が長くなると共
に低下していくが、本発明の保護層をつけたものには、
低下は認められなかった。
【0021】<実施例3>研磨、洗浄、乾燥後のGaA
s結晶ウェハにオレイン酸を垂直浸漬法により、1分子
層形成した。次に、厚さ100μm の塩化ビニルシート
を圧着した。このウェハを大気中に1カ月から12カ月
放置した。各期間放置後、ウェハ表面のシートを剥が
し、イオン打ち込みを行った。Siイオンを打ち込み、
アルシン雰囲気でアニールし、渦電流法でシート抵抗を
調べた。
【0022】比較のために、研磨、洗浄、乾燥後、窒素
封入したウェハトレイに個装したものについても同様の
実験を行った。なお、比較例は前処理をしていない。保
管期間とシート抵抗の関係を図5に示す。窒素中で保管
したウェハのシート抵抗は、保管期間が長くなると共に
増大し、活性化率が低下していた。本発明の保護層をつ
けたウェハのシート抵抗はほとんど変化していなかっ
た。
【0023】
【発明の効果】
(1) 請求項1及び2に記載の発明によれば、LB膜と高
分子膜とからなる表面保護膜でウェハ表面を被覆するよ
うにしたので、ウェハ表面の経時劣化を有効に抑止する
ことができる。使用に際しては、LB膜の上に高分子膜
を被覆してあるので、高分子膜を剥がすだけで簡単かつ
極く短時間で清浄表面が得られる。そのため、ウェハ保
管にあたって特別な梱包を要せず、経済的に有利であ
る。
【0024】また長期保管したウェハにおいても、なん
ら特別な前処理することなく高品質なエピタキシャル結
晶、イオン打ち込み層を安定して得られるため、プロセ
ス時間を短縮し、歩留を向上することができる。
【0025】さらにLB膜形成および高分子膜の被覆
は、いずれも簡便な方法であり、高価な装置を要さず、
経済的に有利である。
【0026】(2) 請求項3ないし6に記載の発明によれ
ば、特に表面が不安定な化合物半導体ウェハの保護が図
れるので、化合物半導体製品の品質を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の保護膜付き半導体ウェハの実施例を説
明するための保護膜形成方法の工程図。
【図2】保護膜を付けた第1実施例と比較例とにおける
ウェハ表面のOの経時変化を示す比較特性図。
【図3】保護膜を付けた第1実施例と比較例とにおける
ウェハ表面のCの経時変化を示す比較特性図。
【図4】ウェハ表面にHEMTを成長した第2実施例と
比較例とにおける2次元電子ガス移動度の経時変化を示
す比較特性図。
【図5】ウェハ表面にイオンを打ち込んだ第3実施例と
比較例とにおけるシート抵抗の経時変化を示す比較特性
図。
【符号の説明】
1 未結合手 2 ウェハ 3 ウェハ表面 4 LB(ラングミュア・ブロジェット)膜 5 高分子膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に分子層レベルのラングミュア・プロ
    ジェット(LB)膜を形成し、その上に高分子膜を被覆
    した保護膜付き半導体ウェハ。
  2. 【請求項2】上記半導体はSiである請求項1に記載の
    保護膜付き半導体ウェハ。
  3. 【請求項3】上記半導体は化合物半導体である請求項1
    に記載の保護膜付き半導体ウェハ。
  4. 【請求項4】上記化合物半導体はIII −V族族化合物半
    導体である請求項3に記載の保護膜付き半導体ウェハ。
  5. 【請求項5】上記III −V族化合物半導体はGaAsで
    ある請求項4に記載の保護膜付き半導体ウェハ。
  6. 【請求項6】上記III −V族化合物半導体はInPであ
    る請求項1に記載の保護膜付き半導体ウェハ。
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