化合物半導體構件的損傷評價方法

2023-06-17 00:45:11 2

專利名稱：化合物半導體構件的損傷評價方法
技術領域：
本發明涉及化合物半導體構件的損傷評價方法、化合物半導體構件的製造方法、氮化鎵類化合物半導體構件及氮化鎵類化合物半導體膜。
背景技術：
化合物半導體與Si相比具有多種優點。例如，化合物半導體中，通過調整組成可以控制能帶間隙。另外，化合物半導體由於具有直接躍遷、寬能帶間隙等光學特性，因此適用於例如LED或LD等光設備中。另外，由於化合物半導體具有高的載流子遷移率，因此還可以適用於高速設備中。
在製造所述光設備或高速設備等化合物半導體設備時，使用化合物半導體基板或在玻璃基板等非晶體基板上形成化合物半導體膜的疊層基板。在化合物半導體基板或疊層基板的表面上，例如形成化合物半導體膜或電極。化合物半導體設備的設備特性受到化合物半導體基板或者疊層基板與化合物半導體膜的界面、化合物半導體基板或者疊層基板與電極的界面的很大的影響。所以，化合物半導體設備的界面評價十分重要。
另外，在製造化合物半導體設備時，在幾個製造程序中會在所述的界面上產生損傷。例如，由於化合物半導體基板或疊層基板的表面粗糙度對設備特性有影響，因此化合物半導體基板或疊層基板的表面被進行研磨處理或蝕刻處理。此時，因在表面產生劃痕或變形而在該表面上產生損傷。另外，在化合物半導體基板或疊層基板的表面上，形成納米尺寸的薄膜或微細圖案時，例如使用乾式蝕刻或溼式蝕刻等。此時，在化合物半導體基板或疊層基板的表面或薄膜、微細圖案的表面就會產生損傷。
當在如上所述的在表面存在有損傷的化合物半導體基板或化合物半導體膜的表面上，例如通過生長外延膜而製造化合物半導體設備時，則由於存在於化合物半導體基板或化合物半導體膜與外延膜的界面上的損傷，使得設備特性惡化。
所以，作為評價化合物半導體基板或化合物半導體膜的表面的損傷的方法，通常來說使用利用了X射線衍射、掃描型電子射線顯微鏡(SEM)或陰極發光等的方法。
另一方面，在特開平9-246341號公報中，公布有使用光致發光法來評價在半導體晶片中產生的損傷的方法。
但是，所述特開平9-246341號公報中所公布的方法中，不一定能夠充分地進行損傷的程度的詳細的評價。

發明內容
所以，本發明的目的在於，提供可以詳細地評價表面的損傷程度的化合物半導體構件的損傷評價方法以及損傷的程度小的化合物半導體構件的製造方法、氮化鎵類化合物半導體構件及氮化鎵類化合物半導體膜。
為了解決所述問題，本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的半高寬，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法，通過使用與能帶間隙對應的波長的峰(以下稱作「第1峰」。)的半高寬，可以進行詳細的損傷評價。
構成化合物半導體構件的原子的原子間距離根據損傷的程度不同而變化。當該原子間距離變化時，能帶的展寬也變化。另外，當能帶的展寬變化時，則第1峰的半高寬即變化。所以，通過使用第1峰的半高寬，就可以詳細地評價損傷的程度。例如，第1峰的半高寬有隨著損傷的程度變大而增大的傾向。
本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的強度，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法，通過使用位於比與能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰(以下稱作「第2峰」。)的強度，就可以進行詳細的損傷評價。
第2峰起因於在化合物半導體構件的能帶間產生的能級。由於第2峰的強度根據能夠產生發光的損傷的程度而變化，因此通過使用第2峰的強度，就可以詳細地評價損傷的程度。例如，第2峰的強度有隨著損傷的程度變大而增大的傾向。
本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的半高寬，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法，通過使用第2峰的半高寬，就可以進行詳細的損傷評價。
由於第2峰的半高寬根據能夠產生發光的損傷的程度而變化，因此通過使用第2峰的半高寬，就可以詳細地評價損傷的程度。例如，第2峰的半高寬有隨著損傷的程度變大而增大的傾向。
本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度和位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的比，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的損傷評價方法，通過使用第1峰的強度和第2峰的強度的強度比，就可以進行詳細的損傷評價。
通過使用該強度比，就可以詳細地評價能夠改變構成化合物半導體構件的原子的排列的損傷的程度與能夠產生發光的損傷的程度之間的關聯性。例如，所述強度比有隨著損傷的強度變大而減小的傾向。
另外，所述化合物半導體構件優選化合物半導體基板。該情況下，可以評價化合物半導體基板表面的損傷的程度。另外，即使在光致發光測定中光深入到例如化合物半導體構件的內部，化合物半導體構件的背面的影響或固定化合物半導體構件的夾具的影響等其他構件的影響也很小。
另外，所述化合物半導體構件優選是設於基板上的化合物半導體膜。該情況下，通過預先進行基板的表面的光致發光測定，就可以評價設於該基板上的化合物半導體膜表面的損傷的程度。另外，即使在損傷的程度很小時，由於損傷對化合物半導體膜造成的相對的影響變大，因此也可以容易地檢測出損傷。
另外，所述化合物半導體構件優選由單晶材料或多晶材料構成。該情況下，由於受到損傷的區域的單晶材料或多晶材料變為無定形，因此容易區別受到了損傷的區域和未受到損傷的區域。由此，就容易檢測出損傷，可以提高損傷評價的精度。
另外，所述能帶間隙優選1.6×10-19J以上。該情況下，在光致發光測定時，化合物半導體構件就難以受到由熱造成的影響。由此，光致發光測定就變得更為容易。
另外，所述化合物半導體構件優選由含有B、Al及Ga當中的至少一個的氮化物類化合物半導體構成。另外，所述化合物半導體構件優選由含有Be及Zn當中的至少一個的氧化物類化合物半導體構成。另外，所述化合物半導體構件優選由ZnSe類化合物半導體構成。
本發明的化合物半導體構件的製造方法的特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的半高寬，在給定的閾值以下的情況下判斷為優良品的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的製造方法，通過使用第1峰的半高寬，就可以詳細地評價損傷的程度。由此，通過使用本發明的化合物半導體構件的製造方法，就可以製造損傷的程度小的化合物半導體構件。
本發明的化合物半導體構件的製造方法的特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，相對於除去了損傷的化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰強度，在給定的閾值以上的情況下判斷為優良品的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的製造方法，通過比較與能帶間隙對應的波長的峰的強度，就可以評價損傷的程度。由此，通過使用本發明的化合物半導體構件的製造方法，就可以製造損傷的程度小的化合物半導體構件。
本發明的化合物半導體構件的製造方法的特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的半高寬，在給定的閾值以下的情況下判斷為優良品的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的製造方法，通過使用第2峰的強度，就可以詳細地評價損傷的程度。由此，通過使用本發明的化合物半導體構件的製造方法，就可以製造損傷的程度小的化合物半導體構件。
本發明的化合物半導體構件的製造方法的特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，相對於位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的強度的與所述能帶間隙對應的所述波長的峰的強度的比，在給定的閾值以上的情況下判斷為優良品的工序。
根據本發明的化合物半導體構件的製造方法，通過使用第1峰的強度和第2峰的強度的強度比，就可以詳細地評價損傷的程度。由此，通過使用本發明的化合物半導體構件的製造方法，就可以製造損傷的程度小的化合物半導體構件。
另外，所述化合物半導體構件優選是化合物半導體基板。該情況下，可以製造損傷的程度小的化合物半導體基板。
另外，所述化合物半導體構件優選是設於基板上的化合物半導體膜。該情況下，可以在基板上形成損傷的程度小的化合物半導體膜。
另外，所述化合物半導體構件的製造方法最好在所述判斷為優良品的工序後，還包括在所述化合物半導體構件的所述表面上形成薄膜的工序。該情況下，由於在損傷的程度小的化合物半導體構件的表面上形成薄膜，因此該薄膜的結晶性及表面粗糙度改善。
另外，所述化合物半導體構件的製造方法，最好在所述判斷為優良品的工序後，還包括在所述化合物半導體構件的所述表面上形成電極的工序。該情況下，可以在損傷的程度小的化合物半導體構件的表面上形成電極。
本發明的氮化鎵類化合物半導體構件的特徵是，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的2倍以上。
本發明的氮化鎵類化合物半導體構件的特徵是，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰的強度的1/10以上。
本發明的氮化鎵類化合物半導體構件中，表面的損傷的程度小。
另外，該氮化鎵類化合物半導體構件優選是氮化鎵類化合物半導體基板。該氮化鎵類化合物半導體基板中，表面的損傷的程度小。
另外，該氮化鎵類化合物半導體構件，優選是設於基板上的氮化鎵類化合物半導體膜。該氮化鎵類化合物半導體膜中，表面的損傷的程度小。
本發明的氮化鎵類化合物半導體膜的特徵是，它被形成於如下的氮化鎵類化合物半導體構件上，即，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的2倍以上。
本發明的氮化鎵類化合物半導體膜的特徵是，它被形成於如下的氮化鎵類化合物半導體構件上，即，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰的強度的1/10以上。
本發明的氮化鎵類化合物半導體膜被形成於表面的損傷的程度小的氮化鎵類化合物半導體構件上。由此，氮化鎵類化合物半導體膜的結晶性及表面粗糙度改善。


圖1是表示實施方式的化合物半導體構件的損傷評價方法及化合物半導體構件的製造方法的工序的流程圖。
圖2是示意性地表示光致發光測定工序的圖。
圖3是示意性地表示設於基板上的化合物半導體膜的剖面圖。
圖4是示意性地表示利用光致發光測定得到的發光光譜的圖。
圖5(a)是示意性地表示薄膜形成工序中的化合物半導體基板的剖面圖，圖5(b)是示意性地表示薄膜形成工序中的化合物半導體膜的剖面圖。
圖6(a)是示意性地表示電極形成工序中的化合物半導體基板的剖面圖，圖6(b)是示意性地表示電極形成工序中的化合物半導體膜的剖面圖。
圖7是表示由實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的圖表。
圖8是表示光致發光測定和陰極發光測定的相關關係的圖表。
圖9分別表示了由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的365nm附近的峰的強度。
具體實施例方式
以下，將在參照附圖的同時，對本發明的實施方式進行詳細說明。而且，在附圖的說明中，對於相同或等同的要素使用相同符號，省略重複的說明。
圖1是表示實施方式的化合物半導體構件的損傷評價方法及化合物半導體構件的製造方法的工序的流程圖。實施方式的化合物半導體構件的損傷評價方法包括光致發光測定工序S1及損傷評價工序S2。實施方式的化合物半導體構件的製造方法包括光致發光測定工序S1及損傷評價工序S2，最好還包括薄膜形成工序S3及電極形成工序S4。
(光致發光測定工序)圖2是示意性地表示光致發光測定工序的圖。光致發光測定工序S1中，進行化合物半導體基板10(化合物半導體構件)的表面10a的光致發光測定。光致發光測定最好使用光致發光測定裝置16來進行。
光致發光測定裝置16具有向化合物半導體基板10的表面10a射出光L1的光源12。光L1的能量被設定為高於化合物半導體基板10的能帶間隙。當光L1被向表面10a照射時，因從價電子帶向傳導帶激發的電子回到價電子帶，而從化合物半導體基板10中射出光L2。光L2射入光檢測部14，從而得到發光光譜。
光L1雖然優選單色的雷射，然而也可以包含多個波長成分。為了得到包含多個波長成分的光L1，優選使用染料雷射器作為光源12。另外，光L1也可以是包含具有高於化合物半導體基板10的能帶間隙的能量的波長成分的白色光。
由於化合物半導體基板10為體材(bulk)，因此在光致發光測定中，即使光L1例如深入到化合物半導體基板10的內部時，化合物半導體基板10的背面的影響或固定化合物半導體基板10的夾具的影響等其他的構件的影響也很少。
化合物半導體基板10的能帶間隙優選1.6×10-19J(1eV)以上。該情況下，即使在光致發光測定之時化合物半導體基板10被光L1加熱的情況下，化合物半導體基板10也難以受到由熱造成的影響。由此，就可以容易並且高精度地進行光致發光測定。
化合物半導體基板10優選由含有B、Al及Ga當中至少一個的氮化物類化合物半導體構成。另外，化合物半導體基板10優選由含有Be、Zn當中的至少一個的氧化物類化合物半導體構成。另外，化合物半導體基板10優選由ZnSe類化合物半導體構成。無論在哪一種情況下，由於都可以增大化合物半導體基板10的能帶間隙，因此在光致發光測定中，難以受到由熱造成的影響。
更具體來說，化合物半導體基板10例如由GaAs或InP等III-V族化合物半導體、BN、GaN、AlN或InN等氮化物類化合物半導體、ZnO或ZnS等II-VI族化合物半導體、BexOy、ZnO、Ga2O3或Al2O3等氧化物類化合物半導體、ZnSe等ZnSe類化合物半導體、GaAlN或InGaN等三元類化合物半導體構成。另外，也可以在這些化合物半導體中摻雜雜質。
例如當化合物半導體基板10由氮化鎵類化合物半導體構成時，可以優選使用纖維鋅礦型構造或閃鋅礦型(立方晶)構造的氮化鎵類化合物半導體。對於纖維鋅礦型構造的情況，表面10a無論是被稱作C面的(0001)面、被稱作M面的(10-10)面、被稱作A面的(11-20)面、被稱作R面的(01-12)面及被稱作S面的(10-11)面當中的哪一個面都可以。而且，在C面中，有由Ga構成的Ga面和由N構成的N面。通常來說，由於Ga面一方難以被蝕刻，因此優選將表面10a設為Ga面，然而也可以將表面10a設為N面。
另外，在進行光致發光測定時，也可以取代化合物半導體基板10，使用圖3所示的化合物半導體膜20(化合物半導體構件)。
圖3是示意性地表示設於基板上的化合物半導體膜的剖面圖。圖3所示的基板22例如是玻璃基板等非晶體基板、藍寶石基板或Si基板等單晶基板。作為化合物半導體膜20的構成材料，可以舉出與化合物半導體基板10相同的材料。
該情況下，光致發光測定是通過將光L1向化合物半導體膜20的表面20a照射而進行的。而且，當使光L1從與表面20a正交的方向射入時，根據化合物半導體膜20的膜厚，有時在光L2中會包含較多的基板22的信息。隨著使光L1的入射方向偏離與表面20a正交的方向，光L2中所含的基板22的信息就有相對地變少的傾向。
(損傷評價工序)圖4是示意性地表示利用光致發光測定得到的發光光譜的圖。損傷評價工序S2中，使用利用光致發光測定得到的發光光譜來評價化合物半導體基板10的表面10a的損傷。作為此種損傷，可以舉出由研磨或蝕刻等造成的損傷、劃痕或變形等。
圖4所示的發光光譜具有與化合物半導體基板10的能帶間隙對應的波長λ1的峰P1。波長λ1具有與能帶間隙相同的能量。而且，峰P1在波長λ1中也可以不一定達到最大值。另外，該發光光譜具有位於比波長λ1長的長波長側的波長λ2的峰P2。峰P2在波長λ2中也可以不一定達到最大值。使用該發光光譜，就可以通過使用後述的方法1～方法4，詳細地評價表面10a的損傷。
在化合物半導體基板10例如由單晶材料或多晶材料構成的情況下，由於受到了損傷的區域的單晶材料或多晶材料變為無定形，因此就容易區別受到了損傷的區域和未受到損傷的區域。由此，由於容易檢測出損傷，因此可以提高損傷評價的精度。
方法1
方法1中，使用峰P1的半高寬W1來進行損傷的評價。根據方法1，通過使用峰P1的半高寬W1，就可以如下所述地進行詳細的損傷評價。
峰P1的半高寬W1當化合物半導體基板10的能帶的展寬變化時即變化。這裡，能帶的展寬當構成化合物半導體基板10的原子的原子間距離變化時即變化。另外，原子間距離根據表面10a的損傷的程度而變化。所以，通過使用峰P1的半高寬W1，就可以詳細地評價損傷的程度。例如，峰P1的半高寬W1隨著損傷的程度變大而有增大的傾向。
方法1在製造化合物半導體基板10時可以被適宜地使用。通過在峰P1的半高寬W1為給定的閾值以下的情況下判斷為優良品，就可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體基板10。
方法2
方法2中，使用峰P2的強度I2來進行損傷的評價。根據方法2，通過使用峰P2的強度I2，就可以如下所述地進行詳細的損傷評價。
峰P2起因於在化合物半導體基板10的能帶間產生的能級。這樣，當能夠產生發光的損傷存在於化合物半導體基板10中時，就會出現峰P2。由於峰P2的強度I2根據能夠產生發光的損傷的程度而變化，因此可以通過使用峰P2的強度I2來詳細地評價損傷的程度。例如，峰P2的強度I2隨著損傷的程度變大而有增大的傾向。
方法2在製造化合物半導體基板10時可以被適宜地使用。通過在以下的情況下，即，峰P2的強度I2相對於在預先除去了損傷的化合物半導體基板的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜中位于波長λ2的峰的強度，在給定的閾值以下的情況下，判斷為優良品，就可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體基板10。
方法3
方法3中，使用峰P2的半高寬W2來進行損傷的評價。根據方法3，通過使用峰P2的半高寬W2，就可以如下所述地進行詳細的損傷評價。
由於峰P2的半高寬W2根據能夠產生發光的損傷的程度而變化，因此可以通過使用峰P2的半高寬W2來詳細地評價損傷的程度。例如，峰P2的半高寬W2隨著損傷的程度變大而有增大的傾向。
方法3在製造化合物半導體基板10時可以被適宜地使用。通過在峰P2的半高寬W2為給定的閾值以下的情況下判斷為優良品，就可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體基板10。
方法4
方法4中，使用峰P1的強度I1和峰P2的強度I2的強度比(I1/I2)來進行損傷的評價。根據方法4，通過使用強度比(I1/I2)，就可以如下所述地進行詳細的損傷評價。
強度比(I1/I2)成為能夠改變構成化合物半導體基板10的原子的排列的損傷的程度與能夠產生發光的損傷的程度之間的關聯性的指標。這樣，通過使用強度比(I1/I2)，就可以詳細地評價所述關聯性。例如，強度比(I1/I2)隨著損傷的程度變大而有減小的傾向。
方法4在製造化合物半導體基板10時可以被適宜地使用。通過在強度比(I1/I2)為給定的閾值以上的情況下判斷為優良品，就可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體基板10。
方法5
方法5中，使用峰P1的強度I1來進行損傷的評價。例如，峰P1的強度I1隨著損傷的程度變大而變小。方法5在製造化合物半導體基板10時可以被適宜地使用。通過在以下的情況下，即，峰P1的強度I1相對於在預先除去了損傷的化合物半導體基板的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜中位于波長λ1的峰的強度，在給定的閾值以上的情況下判斷為優良品，就可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體基板10。
當化合物半導體基板10例如由氮化鎵類化合物半導體構成時，強度比(I1/I2)優選2以上。該情況下，可以獲得表面的損傷的程度小的氮化鎵類化合物半導體基板。
另外，在化合物半導體基板10例如由氮化鎵類化合物半導體構成的情況下，波長λ1(365nm附近)的峰P1的強度I1優選是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體基板(除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件)的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的波長λ1(365nm附近)的峰的強度的1/10以上。該情況下，可以獲得表面的損傷的程度小的氮化鎵類化合物半導體基板。
而且，也可以不是評價化合物半導體基板10，而是評價化合物半導體膜20的損傷。該情況下，預先進行基板22的表面22a的光致發光測定，通過使用方法1～方法4，就可以詳細地評價設於基板22上的化合物半導體膜20的表面20a的損傷的程度。另外，由於損傷對化合物半導體膜20造成的相對的影響變大，因此即使損傷的程度很小時，也會容易地檢測出損傷。
另外，通過使用方法1～方法5，可以用高成品率製造損傷的程度小的化合物半導體膜20。另外，當化合物半導體膜20例如由氮化鎵類化合物半導體構成時，強度比(I1/I2)優選2以上。該情況下，可以獲得表面的損傷的程度小的氮化鎵類化合物半導體膜。
另外，在化合物半導體膜20例如由氮化鎵類化合物半導體構成的情況下，波長λ1(365nm附近)的峰P1的強度I1優選是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體膜(除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件)的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的波長λ1(365nm附近)的峰的強度的1/10以上。該情況下，可以獲得表面的損傷的程度小的氮化鎵類化合物半導體膜。
(薄膜形成工序)圖5(a)是示意性地表示薄膜形成工序中的化合物半導體基板的剖面圖。圖5(b)是示意性地表示薄膜形成工序中的化合物半導體膜的剖面圖。薄膜形成工序S3優選在損傷評價工序S2之後實施。
薄膜形成工序S3中，如圖5(a)所示，在化合物半導體基板10的表面10a上形成薄膜30。薄膜30例如被使用外延生長法形成。作為薄膜30，例如可以舉出化合物半導體膜、氧化膜、ZnO膜、無定形膜等。當在損傷的程度小的化合物半導體基板10的表面10a上形成薄膜30時，薄膜30的結晶性及表面粗糙度即改善。例如，當化合物半導體基板10由氮化鎵類化合物半導體構成，強度比(I1/I2)在2以上時，則由氮化鎵類化合物半導體構成的薄膜30的結晶性及表面粗糙度即改善。
另外，例如當化合物半導體基板10由氮化鎵類化合物半導體構成，波長λ1(365nm附近)的峰P1的強度I1為除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體基板(除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件)的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的波長λ1(365nm附近)的峰的強度的1/10以上時，由氮化鎵類化合物半導體構成的薄膜30的結晶性及表面粗糙度即改善。
另外，薄膜形成工序S3中，也可以如圖5(b)所示，在化合物半導體膜20的表面20a上形成薄膜32。薄膜32例如被使用外延生長法形成。作為薄膜32，可以舉出與薄膜30相同的膜。當在損傷的程度小的化合物半導體膜20的表面20a上形成薄膜32時，則薄膜32的結晶性及表面粗糙度即改善。例如當化合物半導體膜20由氮化鎵類化合物半導體構成，強度比(I1/I2)在2以上時，則由氮化鎵類化合物半導體構成的薄膜32的結晶性及表面粗糙度即改善。
另外，例如當化合物半導體膜20由氮化鎵類化合物半導體構成，波長λ1(365nm附近)的峰P1的強度I1為除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體膜(除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件)的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的波長λ1(365nm附近)的峰的強度的1/10以上時，則由氮化鎵類化合物半導體構成的薄膜32的結晶性及表面粗糙度即改善。
(電極形成工序)圖6(a)是示意性地表示電極形成工序中的化合物半導體基板的剖面圖。圖6(b)是示意性地表示電極形成工序中的化合物半導體膜的剖面圖。電極形成工序S4優選在損傷評價工序S2之後實施，更優選在薄膜形成工序S3之後實施。
電極形成工序S4中，如圖6(a)所示，在薄膜30上，例如形成金屬膜等的電極40。該情況下，薄膜30由於具有優良的結晶性，並且表面粗糙度也被降低，因此就可以抑制薄膜30與電極40的界面的損傷的產生。
而且，也可以在化合物半導體基板10的表面10a上直接形成電極40。該情況下，通過使用損傷的強度小的化合物半導體基板10，就可以抑制化合物半導體基板10與電極40的界面的損傷。
另外，電極形成工序S4中，也可以如圖6(b)所示，在薄膜32上形成電極42。該情況下，由於薄膜32具有優良的結晶性，並且表面粗糙度也被降低，因此就可以抑制薄膜32與電極42的界面的損傷的產生。
而且，也可以在化合物半導體膜20的表面20a上直接形成電極40。該情況下，通過使用損傷的強度小的化合物半導體膜20，就可以抑制化合物半導體膜20與電極42的界面的損傷的產生。
經過所述各工序，就可以製造化合物半導體設備。
以上雖然對本發明的優選的實施方式進行了詳細說明，然而本發明並不限定於所述實施方式。
接下來，對所述實施方式的實驗例進行說明。
(實驗例1)首先，通過將GaN單晶錠材切片，準備了2英寸Φ的GaN單晶基板。在研磨了所準備的GaN單晶基板的表面後，使用反應性離子蝕刻法(RIE)，對表面實施了乾式蝕刻。將乾式蝕刻的條件表示如下。
·蝕刻氣體Ar氣·供給電能200W·小室內壓力1.3Pa(10mTorr)·蝕刻時間10分鐘其後，為了除去表面的損傷，通過將GaN單晶基板在40℃的5％NH4OH溶液中浸漬15分鐘而進行了溼式蝕刻。像這樣就得到了實驗例1的GaN單晶基板。
(實驗例2)首先，通過將GaN單晶錠材切片，準備了2英寸Φ的GaN單晶基板。在粗研磨了所準備的GaN單晶基板的表面後，使用粒徑0.5μm的金剛石磨粒將表面進一步研磨。其後，使用異丙醇將表面洗淨。像這樣就得到了實驗例2的GaN單晶基板。
(實驗例3)除了取代粒徑0.5μm的金剛石磨粒，使用了粒徑0.1μm的金剛石磨粒以外，與實驗例2相同地得到了實驗例3的GaN單晶基板。
(實驗例4)對與實驗例3相同地得到的GaN單晶基板，實施實驗例1的乾式蝕刻，得到了實驗例4的GaN單晶基板。
(實驗例5)對與實驗例4相同地得到的GaN單晶基板，使用稀釋了的H3PO4溶液實施溼式蝕刻，得到了實驗例5的GaN單晶基板。
(光致發光測定)光致發光測定中，作為光源12，使用了能夠射出波長325nm的雷射的He-Cd雷射器。通過使雷射垂直地射入實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板的表面，得到了各自的發光光譜。將發光光譜的一個例子表示於圖7中。
圖7是表示由實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的圖表。縱軸表示PL強度(光致發光強度)，橫軸表示波長。而且，圖7的PL強度是以365nm附近的峰P1的強度I1作為1的相對值。另外，在比365nm長的長波長側的470～640nm附近可以看到寬的峰P2。
光致發光測定是以波長0.5nm的間隔實施的，以正態分布內插了峰P1附近的值。另外，本底(background)設置是通過將峰P1的坡底的部分直線近似而進行的。
(損傷評價)圖8是表示光致發光測定和陰極發光測定的相關關係的圖表。縱軸表示PL強度，橫軸表示CL強度(陰極發光強度)。圖8中，標示D1～標示D5分別表示由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的365nm附近的峰P1的強度I1。而且，PL強度是以由實驗例2的GaN單晶基板得到的發光光譜的365nm附近的峰P1的強度I1作為1的相對值。另外，CL強度也是以實驗例2的GaN單晶基板的CL強度作為1的相對值。
從圖8中看到，光致發光測定和陰極發光測定具有相關關係。另外，一般來說，由於CL強度隨著損傷的程度變大而變小，因此PL強度也隨著損傷的程度變大而變小。
圖9分別表示由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的365nm附近的峰P1的強度I1。從圖9中看到，依照實驗例1、實驗例4、實驗例5、實驗例3、實驗例2的順序，表面的損傷程度變大。
表1中，分別表示由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的365nm附近的峰P1的半高寬W1。從表1中看到，隨著損傷的程度變大，峰P1的半高寬W1變大。


表2中，分別表示由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的峰P2的強度I2及半高寬W2。從表2中看到，隨著損傷的程度變大，峰P2的強度I2及半高寬W2都變大。


表3中，分別表示由實驗例1～實驗例5的GaN單晶基板得到的發光光譜的強度比(I1/I2)。從表3中看到，隨著損傷的程度變大，強度比(I1/I2)變小。


(實驗例6)除了使用20mm見方的GaN單晶基板以外，與實驗例1相同地得到了除去了損傷的實驗例6的GaN單晶基板。
(實驗例7)將GaN單晶錠材切片，準備了20mm見方的GaN單晶基板。在將所準備的GaN單晶基板的表面粗研磨後，通過使用粒徑0.3μm的金剛石磨粒將表面進一步研磨，得到了實驗例7的GaN單晶基板。
(實驗例8)除了取代粒徑0.3μm的金剛石磨粒，使用了粒徑0.8μm的金剛石磨粒以外，與實驗例7相同地得到了實驗例8的GaN單晶基板。
(光致發光測定)實施了實驗例6～實驗例8的GaN單晶基板的表面的光致發光測定。表4中，分別表示由實驗例6～實驗例8的GaN單晶基板得到的發光光譜的峰P1的強度I1及強度比(I1/I2)。從峰P1的強度I1發現，依照實驗例6、實驗例7、實驗例8的順序，表面的損傷程度變大。這樣即說明，隨著損傷的程度變大，強度比(I1/I2)變小。


然後，在實驗例6～實驗例8的GaN單晶基板的表面上，使用HVPE法形成了膜厚1μm的GaN薄膜。將GaN薄膜的形成條件表示如下。而且，GaCl氣體是通過使Ga金屬與HCl氣體在880℃下反應而得到的。
·GaN單晶基板的溫度1000℃·反應氣體NH3氣體、GaCl氣體·NH3氣體壓力10kPa·GaCl氣體壓力0.6Pa在形成了GaN薄膜後，利用AFM測定了GaN薄膜的表面粗糙度(Ra算術平均粗糙度)。另外，利用X射線衍射測定了相對於體材的晶格變形的比例。將這些測定結果表示於表5中。從表5中看到，實驗例6及實驗例7的GaN單晶基板作為化合物半導體設備中所使用的基板具有足夠的性能。


根據本發明，可以提供能夠詳細地評價表面的損傷的程度的化合物半導體構件的損傷評價方法以及損傷的程度小的化合物半導體構件的製造方法、氮化鎵類化合物半導體構件及氮化鎵類化合物半導體膜。
權利要求
1.一種化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的半高寬，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
2.一種化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的強度，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
3.一種化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的半高寬，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
4.一種化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，使用與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度和位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的比，來評價所述化合物半導體構件的所述表面的損傷的工序。
5.根據權利要求1～4中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件是化合物半導體基板。
6.根據權利要求1～4中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件是設於基板上的化合物半導體膜。
7.根據權利要求1～6中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件由單晶材料或多晶材料構成。
8.根據權利要求1～7中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述能帶間隙在1.6×10-19J以上。
9.根據權利要求1～8中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件由含有B、Al及Ga中的至少一者的氮化物類化合物半導體構成。
10.根據權利要求1～8中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件由含有Be及Zn中的至少一者的氧化物類化合物半導體構成。
11.根據權利要求1～8中任意一項所述的化合物半導體構件的損傷評價方法，其特徵是，所述化合物半導體構件由ZnSe類化合物半導體構成。
12.一種化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的半高寬，在給定的閾值以下的情況下判斷為優良品的工序。
13.一種化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，相對於除去了損傷的化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰強度，在給定的閾值以上的情況下判斷為優良品的工序。
14.一種化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的半高寬，在給定的閾值以下的情況下判斷為優良品的工序。
15.一種化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，包括進行化合物半導體構件的表面的光致發光測定的工序；在利用所述光致發光測定得到的發光光譜中，與所述能帶間隙對應的所述波長的峰的強度，相對於位於比與所述化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長長的長波長側的峰的強度的比，在給定的閾值以上的情況下判斷為優良品的工序。
16.根據權利要求12～15中任意一項所述的化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，所述化合物半導體構件是化合物半導體基板。
17.根據權利要求12～15中任意一項所述的化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，所述化合物半導體構件是設於基板上的化合物半導體膜。
18.根據權利要求12～17中任意一項所述的化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，在所述判斷為優良品的工序後，還包括在所述化合物半導體構件的所述表面上形成薄膜的工序。
19.根據權利要求12～18中任意一項所述的化合物半導體構件的製造方法，其特徵是，在所述判斷為優良品的工序後，還包括在所述化合物半導體構件的所述表面上形成電極的工序。
20.一種氮化鎵類化合物半導體構件，其特徵是，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的2倍以上。
21.一種氮化鎵類化合物半導體構件，其特徵是，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰的強度的1/10以上。
22.根據權利要求20或21所述的氮化鎵類化合物半導體構件，其特徵是，該氮化鎵類化合物半導體構件是氮化鎵類化合物半導體基板。
23.根據權利要求20或21所述的氮化鎵類化合物半導體構件，其特徵是，該氮化鎵類化合物半導體構件是設於基板上的氮化鎵類化合物半導體膜。
24.一種氮化鎵類化合物半導體膜，其特徵是，形成於如下的氮化鎵類化合物半導體構件上，即，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是位於比與所述能帶間隙對應的所述波長長的長波長側的峰的強度的2倍以上。
25.一種氮化鎵類化合物半導體膜，其特徵是，形成於如下的氮化鎵類化合物半導體構件上，即，在利用表面的光致發光測定得到的發光光譜中，與該氮化鎵類化合物半導體構件的能帶間隙對應的波長的峰的強度，是除去了損傷的氮化鎵類化合物半導體構件的表面的利用光致發光測定得到的發光光譜的所述波長的峰的強度的1/10以上。
全文摘要
本發明提供可以評價表面的損傷程度的化合物半導體構件的損傷評價方法以及損傷的程度小的化合物半導體構件的製造方法、氮化鎵類化合物半導體構件及氮化鎵類化合物半導體膜。首先，進行化合物半導體基板(10)的表面(10a)的光致發光測定，然後，在利用光致發光測定得到的發光光譜中，使用與化合物半導體基板(10)的能帶間隙對應的波長(λ
文檔編號G01N21/88GK1877805SQ20061008870
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月1日 優先權日2005年6月6日
發明者八鄉昭廣, 西浦隆幸 申請人:住友電氣工業株式會社