[发明专利]化合物半导体衬底及其检测方法和表面处理方法和制造化合物半导体晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物半导体衬底的检测方法、化合物半导体衬底、化合物半导体衬底的表面处理方法和制造化合物半导体晶体的方法，具体涉及一种具有低的表面粗糙度Rms的化合物半导体衬底。

背景技术

由半导体形成的衬底由于其发光性能和高的电子迁移率而被广泛地应用于半导体激光器、LED(发光二极管)、高速器件等。通常，进行表面处理来制造由III-V族化合物半导体形成的衬底。例如，日本专利公开No.2001-53011(专利文件1)公开了一种在外延层和衬底之间的界面处具有降低了杂质的化合物半导体，其中该杂质是通过优化了以下三种方面而降低的，即清洗衬底的方法、储备衬底直至进行外延生长的方法和在开始外延生长之前的生长条件。专利文件1教导了在储备方法中把氧的浓度设置为不大于10ppm。

日本专利待公开No.07-201689(专利文件2)公开了具有保护膜的半导体晶片，其在晶片表面处形成有LB(Langmuir-Blodgett)膜。专利文件2也教导了通过在LB膜上施加聚合物膜、通过聚合物膜的方式剥落LB膜获得干净的晶片表面的方法。

日本专利待公开No.05-291371(专利文件3)公开了通过在InP半导体衬底处形成薄的InGaAs外延层并检测载流子迁移率或载流子浓度，来评估表面或界面处的载流子浓度的评估InP半导体的表面和界面的方法。

日本专利待公开No.2003-86553(专利文件4)公开了在抛光以降低雾度水平(haze level)之后即刻在15℃或低于15℃的水中以去离子水迅速地清洗的半导体晶体晶片。

尽管专利文件1的化合物半导体晶片是利用10ppm或以下的氧浓度来存储，在该状态混合有每1cc近似1×10¹³的氧分子。由于该氧分子的存在，由于氧分子在极短的时间内与晶片的表面碰撞，晶片的表面处会吸收氧。因此，在专利文件1公开的衬底存储方法中存在表面处的杂质不会降低的问题。

专利文件2中公开的具有保护膜的半导体晶片是以在晶片表面处形成LB膜的方法为基础而制造的。因此难以完全地去除以原子级构成LB膜的所有原子。因而存在在晶片表面上残留有表面活性剂的问题。此外，聚合物膜与表面的接触将导致聚合物膜本身的粒子污染。此外，接触之后当剥落时将产生粒子或刮痕。

在专利文件3公开的InP半导体表面和界面的评估方法中，为了评估必须进行外延生长。由于通过外延生长获得的外延层必须具有极高的精确度，因此必须一直保持外延装置的清洁。因此，存在成本升高的问题。

对于专利文件4中公开的半导体晶体晶片，必须施加低温的去离子水。这意味着包括作为热源的紫外线灯等的去离子水装置必须保持在低于室温的温度下。因此，存在成本升高的问题。

对于专利文件4中公开的半导体晶体晶片，使用镜面反射型检测装置来测量雾度水平以获得高质量的外延层。但是，光学装置使得平均表面粗糙度Rms的检测仅仅在大大地大于原子尺寸的区域范围内。此外，与光的波长相比原子的尺寸非常的小。因此，存在不能以原子级检测衬底表面的不均匀问题。

发明内容

如前所述，本发明的目的是提供一种具有降低了化合物半导体衬底的表面处的杂质量的化合物半导体衬底的检测方法、化合物半导体衬底、化合物半导体衬底的表面处理方法，和制造化合物半导体晶体的方法，目的是降低成本。

本发明的化合物半导体衬底的检测方法相应于化合物半导体衬底的表面检测方法。使用原子力显微镜(AFM)在0.2平方微米的范围内以不大于0.4nm的间距(pitch)测量化合物半导体衬底的表面粗糙度Rms。

本发明的发明人勤勉地研究了检测存在于化合物半导体衬底表面处的杂质量的方法。他们发现了与化合物半导体衬底表面处存在的杂质量有关的化合物半导体衬底的检测方法。具体的，通过使用AFM以小于两个原子尺寸的最多0.4nm的间距测量表面粗糙度Rms，能够可靠地检测原子级程度的不均匀度。在具有通过AFM测量了表面粗糙度Rms的半导体化合物衬底上进行外延生长，并且对外延层和化合物半导体衬底之间的界面进行SIMS(次级离子质谱仪)分析。发现当通过AFM测量的原子级不均匀度低时，杂质很少可能粘到表面的凹陷和突出中。通过使用通常可用的AFM能够降低成本。因此，提供一种化合物半导体衬底的检测方法，其具有降低的化合物半导体衬底表面处的杂质量，而且降低成本。

这里使用的“表面粗糙度Rms”是由JIS B0601测量的值。

本发明的化合物半导体衬底通过上述化合物半导体衬底的测量方法测得具有不大于0.2nm的表面粗糙度Rms。