專利名稱：：Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造m-v族化合物半導(dǎo)體襯底的方法。相關(guān)技術(shù)描述in-v族化合物半導(dǎo)體襯底是通過(guò)由晶錠切割下襯底，并拋光和接著清洗襯底表面而制造的。(參考文獻(xiàn)日本未審專利申請(qǐng)公布No.H05-291231。)然而，拋光m-v族化合物半導(dǎo)體襯底的表面會(huì)使該表面受到損傷。因而，降低了該襯底的光致發(fā)光強(qiáng)度(PL強(qiáng)度)。如果追求杰出的器件特性，那么在帶有損傷的ni-v族化合物襯底的表面上形成半導(dǎo)體器件是徒勞無(wú)用的。假設(shè)拋光在m-v族化合物襯底上造成了表面損傷，本發(fā)明人研究干蝕刻拋光后表面作為移除受損材料的方法。他們研究的結(jié)果證實(shí)提高了m-v族化合物襯底的PL強(qiáng)度。不過(guò)，為了生產(chǎn)特別優(yōu)良的器件特性，尋求進(jìn)一步提高ni-v族半導(dǎo)體襯底PL強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容考慮到上述的情形，本發(fā)明的一個(gè)目的是使得能夠得到一種m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法，利用該方法能夠提高in-v族襯底的PL強(qiáng)度。為了解決上面討論的問(wèn)題，本發(fā)明的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法包括拋光片狀m-v族化合物半導(dǎo)體晶片的表面的拋光步驟；在拋光步驟之后，清洗所述m-v族化合物半導(dǎo)體晶體的表面的清洗步驟；在清洗步驟之后的第一干蝕刻步驟，該步驟對(duì)用來(lái)承載III-V族化合物半導(dǎo)體晶體的電極施加第一偏壓功率，并在其間使用第一含鹵素氣體對(duì)所述的in-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面進(jìn)行第一干蝕刻；和在第一干蝕刻步驟之后的第二干蝕刻步驟，該步驟對(duì)該電極施加小于第一偏壓功率的第二偏壓功率，且在其間使用第二含鹵素氣體對(duì)所述的ni-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面進(jìn)行第二干蝕刻。這里，在第一和第二干蝕刻步驟中分別使用的第一和第二含鹵素氣體可以是相同的類型，或者可以彼此不同。在本發(fā)明的ni-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法中，在拋光步驟期間，m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面被損傷。隨后，通過(guò)在清洗步驟之后執(zhí)行第一和第二干蝕刻步驟可以移除該損傷。此外，第二干蝕刻中的偏壓功率比第一干蝕刻中的偏壓功率小的情況意味著ni-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面較不可能被第二干蝕刻自身?yè)p傷。由此可以提高m-v族化合物半導(dǎo)體襯底PL強(qiáng)度。此外，在拋光步驟中，優(yōu)選拋光m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面直至表面的算術(shù)平均粗糙度減少到50A或更小。將意識(shí)到，算術(shù)平均粗糙度可以在拋光步驟中例如通過(guò)減小磨粒的平均粒徑而減少。用如上所述的方式進(jìn)行拋光使得第二干蝕刻步驟之后的算術(shù)平均粗糙度(Ra2)小于第一干蝕刻步驟之前的算術(shù)平均粗糙度(Ra。。由于這個(gè)原因，可以提高m-v族化合物半導(dǎo)體襯底表面的平坦性。而且，優(yōu)選m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面具有in族元素物質(zhì)面和v族元素物質(zhì)面；該拋光步驟包括化學(xué)拋光m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面的化學(xué)拋光工序；且作為在化學(xué)拋光工序中使用的化學(xué)溶液和在清洗步驟中使用的清洗溶液的至少一個(gè)，利用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸中的至少一種的溶液。這里，術(shù)語(yǔ)"化學(xué)拋光"指的是包括所謂的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。使用這種溶液使得能夠防止V族元素物質(zhì)面(例如N面)在化學(xué)拋光步驟和清洗步驟中的至少一個(gè)中被化學(xué)溶液和清洗溶液中的至少一種相對(duì)于m族元素物質(zhì)面選擇性蝕刻。防止這種選擇性蝕刻抑制m族元素物質(zhì)面和v族元素物質(zhì)面之間的高度差增加，意味著能夠提高in-v族化合物半導(dǎo)體襯底表面的平坦性。此外，III-V族化合物半導(dǎo)體晶體優(yōu)選包含Ga、In和Al中的一種作為III族元素物質(zhì)，以及包含As、P和N中的至少一種作為V族元素物質(zhì)。在這種m-v族化合物半導(dǎo)體晶體中，m族元素物質(zhì)和v族元素物質(zhì)的原子量比較小，這便利拋光和干蝕刻m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面。本發(fā)明提供一種能夠提高ni-v族化合物半導(dǎo)體襯底PL強(qiáng)度的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法。圖i是示意性地示出通過(guò)包括本發(fā)明實(shí)施例的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法制造的in-v族化合物半導(dǎo)體襯底的斜視圖。圖2是表示包括本實(shí)施例的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法中的步驟的流程圖。圖3是示意性示出等離子體蝕刻設(shè)備的圖。圖4是描繪偏壓功率和蝕刻程度之間關(guān)系的圖表。具體實(shí)施方式在下文中，參考附圖，將詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該理解，在描述圖中，相同的參考標(biāo)記用于同樣或等效的特征，將省略重復(fù)描述。圖i是示出通過(guò)包括本發(fā)明實(shí)施例的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法制造的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底的示意性透視圖。定向平面10e形成在圖i中示出的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底io(下文中的襯底io)的邊緣上。在定向平面10e的位置(inplaceof)，可以形成切口。襯底10優(yōu)選包含Ga、In和Al中的至少一種作為m族元素物質(zhì)，以及包含As、P和N中的至少一種作為V族元素物質(zhì)。作為示范性襯底來(lái)說(shuō)，襯底10可以是GaAs、GaP或InP襯底，或例如GaN、AlN或InN襯底的氮化物半導(dǎo)體襯底(包含N作為V族元素物質(zhì)的III-V化合物半導(dǎo)體襯底)。該襯底10可以是摻雜雜質(zhì)的襯底、由三重III-V化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的襯底、或由例如GalnNAs的四重m-V化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的襯底。而且，襯底10可以是單晶襯底或多晶襯底。圖2是表示包括本發(fā)明實(shí)施例的III-V化合物半導(dǎo)體襯底制造方法的步驟的流程圖。例如，圖1中示出的襯底10是用下面的方式制造的。在襯底10為GaAs襯底或InP襯底的示范性實(shí)施中，例如，首先例如通過(guò)液封直拉(LEC)方法、通過(guò)諸如鹵素輸送方法的氣相外延生長(zhǎng)、或通過(guò)水平布里奇曼(horizontalBridgeman，HB)方法，來(lái)制造晶錠。接下來(lái)，外圍地處理該晶錠，使得晶錠具有所希望的直徑。隨后，通過(guò)X射線衍射確定晶錠的結(jié)晶取向，然后在晶錠上形成取向平面(OF)和指數(shù)平面(indexflat,IF)。此外，用線鋸、外直徑鋸、內(nèi)直徑鋸或相似的切割工具來(lái)切割該晶錠，以從晶錠分離晶片(平面狀m-v族化合物半導(dǎo)體晶體)。6200810008534.3說(shuō)明書(shū)第4/21頁(yè)具體實(shí)施方式其間，在襯底10為氮化物半導(dǎo)體襯底的示范性實(shí)施中，通過(guò)氣相技術(shù)在熱膨脹系數(shù)接近構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體襯底的氮化物半導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)的非天然晶體襯底上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體晶體。非天然襯底的實(shí)例包括Si、GaAs、SiC和藍(lán)寶石。之后，可以通過(guò)分離非天然襯底由氮化物半導(dǎo)體晶體制造晶片，或者可以通過(guò)使用例如線鋸、外徑鋸、內(nèi)徑鋸或其它切割工具來(lái)切割氣相生長(zhǎng)的氮化物半導(dǎo)體晶體，從氣相生長(zhǎng)的氮化物半導(dǎo)體晶體切割晶片。接下來(lái)，平面化制造的晶片的表面。平面化通過(guò)使晶片經(jīng)過(guò)圖2所示處理步驟而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。平面化后的晶片表面是晶片的主面或背面(在主面相對(duì)側(cè)上的面)中的至少一個(gè)。研磨步驟首先，研磨晶片表面(研磨步驟S1)。在研磨步驟S1中，將晶片用蠟粘附到例如陶瓷板上，并且金剛石砂輪在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)按壓緊靠晶片表面，同時(shí)將研磨液提供到晶片和金剛石砂輪之間。通過(guò)這種方式，用金剛石砂輪研磨晶片表面。拋光步驟其次，拋光該晶片表面。優(yōu)選晶片表面被機(jī)械拋光(機(jī)械拋光步驟S3)，然后被化學(xué)拋光(化學(xué)拋光處理S5)。在機(jī)械拋光步驟S3中，銅或錫壓盤(pán)在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)按壓緊靠晶片表面，同時(shí)將拋光劑(例如，金剛石槳)提供給粘附到陶瓷板的晶片表面和壓盤(pán)之間。通過(guò)這種方式，晶片表面用拋光劑拋光。這里，優(yōu)選機(jī)械拋光步驟S3被重復(fù)多于一次，并且每重復(fù)機(jī)械拋光步驟S3—次，則拋光劑中包含的磨粒的平均粒徑就會(huì)逐漸減小。在該化學(xué)拋光步驟S5中，拋光墊(例如絨面革狀墊)在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)按壓緊靠晶片表面，同時(shí)將化學(xué)溶液提供到粘附到陶瓷板的晶片的表面和拋光墊之間。結(jié)果，可以移除粘附到晶片表面的污染物(例如蠟和拋光劑)和金屬離子。在化學(xué)拋光步驟s5中使用的化學(xué)溶液優(yōu)選不與或幾乎不與m-v族化合物半導(dǎo)體襯底反應(yīng)，并且優(yōu)選移除金屬離子和污染物。這些化學(xué)溶液的實(shí)例包括包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸中的至少一種的溶液。具體地，優(yōu)選為雙氧水，因?yàn)槠渚哂腥跛嵝裕矣纱似鋵?duì)拋光器件和相關(guān)部件的損傷輕。通常，硫酸、氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氨水、氫氧化鉀和氫氧化鈉是眾所周知的用于III-V族化合物半導(dǎo)體的蝕刻劑。例如，當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)，除了鹽酸之外，例如硫酸和硝酸的蝕刻劑僅輕微地蝕刻GaAs晶體和InP晶體；GaAs和InP晶體用上述蝕刻劑的組合來(lái)蝕刻。另一方面，對(duì)于GaN晶體、A1N晶體和其它氮化物半導(dǎo)體晶體，使用例如磷酸、氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉的蝕刻劑會(huì)導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體晶體的N面很容易被蝕刻，而其m族元素物質(zhì)面，例如Ga和Al面，僅被輕微蝕刻。為此，在具有m族元素物質(zhì)面和N面的晶片表面上，存在in族元素物質(zhì)面和N面之間的高度差異的風(fēng)險(xiǎn)。與這些蝕刻劑比較，使用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸的至少一種的液體作為蝕刻劑會(huì)導(dǎo)致m族元素物質(zhì)面和N面都僅被輕微蝕刻，防止了in族元素物質(zhì)面和N面之間的高度差異。第一清洗步驟接下來(lái)，清洗該晶片表面(第一清洗步驟S7)。在第一清洗步驟S7中，首先，將晶片同陶瓷板分開(kāi)。接下來(lái)，為了移除附著到晶片表面的蠟和拋光劑，進(jìn)行利用例如酒精作為溶劑的超聲波清洗。此外，將晶片浸泡在例如鹽酸中，并擺動(dòng)，以移除附著到晶片表面的金屬離子。為了擺動(dòng)該晶片，搖擺清洗夾具并進(jìn)行超聲波清洗；具體地，優(yōu)選進(jìn)行超聲波清洗。隨后，在流動(dòng)的超純水下漂洗該晶片表面。接下來(lái)，使用例如異丙醇蒸汽干燥該晶片。作為在第一清洗步驟中對(duì)例如GaAs襯底和InP襯底的晶片使用的清洗溶液，可以利用用來(lái)清洗Si襯底的清洗液，并且化學(xué)溶液可以與該清洗液混合。此外，作為在第一清洗步驟中用于GaN襯底、A1N襯底和其它氮化物襯底的清洗溶液，優(yōu)選使用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸中的至少一種的溶液，該溶液與在化學(xué)拋光步驟S5中使用的化學(xué)溶液類似。利用這種溶液減輕了蝕刻III族元素物質(zhì)面(例如Ga面或A1面)的速度和蝕刻N(yùn)面的速度之間的差異。第一干蝕刻步驟接下來(lái)，使用如圖3中示出的等離子體蝕刻設(shè)備20，對(duì)晶片3的表面3a進(jìn)行第一干蝕刻(第一干蝕刻(高偏壓)步驟S9)。優(yōu)選對(duì)晶片3的表面3a全部干蝕刻。此6，優(yōu)選采用反應(yīng)性干蝕刻(RIE)作為該干蝕刻。圖3是示出等離子體蝕刻設(shè)備的示意圖。如圖3中示出的等離子體蝕刻設(shè)備20設(shè)有室21、天線22、高頻電源23a、偏壓電源23b、卡盤(pán)24和RF匹配電路25a和25b。室21是用來(lái)容納晶片3的單元，并且室21的內(nèi)部保持高溫和低壓。天線22，其是用來(lái)在室21的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的一個(gè)電極，被布置在室21的上部中。天線22是平板或螺旋線圈的形式。天線22經(jīng)由RF匹配電路25a電連接到用來(lái)產(chǎn)生例如13.56MHz的高RF功率的高頻電源23a。卡盤(pán)24是用來(lái)承載和保持晶片3的組成元件?？ūP(pán)24經(jīng)由RF匹配電路25b電連接到偏壓電源23b。該偏壓電源23b向卡盤(pán)24提供例如13.56MHz的高頻偏壓功率。卡盤(pán)24作為用來(lái)向晶片3提供偏壓功率的電極。在天線22和卡盤(pán)24之間，通過(guò)高頻電源23a產(chǎn)生等離子體。通過(guò)由偏壓功率設(shè)立的電場(chǎng)，向卡盤(pán)24加速產(chǎn)生的等離子體。在室21內(nèi)部，提供用來(lái)阻擋由高頻電壓產(chǎn)生的電磁波的屏蔽21b和21c，使得這些屏蔽圍繞卡卡盤(pán)24。另外，在室21的側(cè)壁上提供排氣管21a，用來(lái)排放由饋給到室21內(nèi)的反應(yīng)氣和晶片3之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的廢氣。等離子體蝕刻設(shè)備20使用如下。首先，使室21的內(nèi)部保持高溫和低壓，并且將晶片3保持在卡盤(pán)24上。隨后，將反應(yīng)氣體饋給到室21的內(nèi)部。另外，將高頻電壓施加到天線22,并且將偏壓功率施加到卡盤(pán)24，以在室21內(nèi)部產(chǎn)生等離子體。在該等離子體中，將反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換成包括原子團(tuán)和離子的活性種，并利用偏壓功率來(lái)向著晶片3加速該活性種。結(jié)果，等離子體中的原子團(tuán)和離子與晶片3反應(yīng)，由此進(jìn)行干蝕刻工序。在第一干蝕刻步驟S9中，將第一偏壓功率(高偏壓)施加到卡盤(pán)24，同時(shí)采用含鹵素氣體對(duì)晶片3的表面3a進(jìn)行第一干蝕刻。反應(yīng)氣體中包含的鹵素的實(shí)例包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。第二干蝕刻步驟在第一干蝕刻步驟S9之后，進(jìn)行第二干蝕刻步驟(低偏壓)Sll。在第二干蝕刻步驟S11中，將低于第一偏壓功率的第二偏壓功率(低偏壓)施加到卡盤(pán)24，同時(shí)使用含鹵素氣體作為反應(yīng)氣體對(duì)晶片3的表面3a進(jìn)行第二干蝕刻。第一干蝕刻步驟S9和第二干蝕刻步驟S11中使用的反應(yīng)氣體的實(shí)例包括氣態(tài)氟(F2)、氣態(tài)氯(Cl2)、氣態(tài)碘(12)、氣態(tài)三氯化硼(BCI3)、以及氣態(tài)三氯化硼(BC13)與氣態(tài)四氟化碳(CF4)的氣態(tài)混合物(BC13+CF4)。在第一干蝕刻步驟S9和在第二干蝕刻步驟S11中使用的反應(yīng)氣體的類型可以是彼此相同的，或者可以是彼此不同的。在干蝕刻中，可以同時(shí)處理多于一個(gè)的晶片3。當(dāng)將晶片3放置在等離子體蝕刻設(shè)備20中時(shí)，從該晶片處于其中的大氣引入到真空處理室。為了排列、運(yùn)輸和處理該晶片，可以使用用來(lái)容納晶片3的由例如Al制成的盤(pán)。該盤(pán)優(yōu)選耐受含鹵素氣體。這種盤(pán)的實(shí)例包括用氧化鋁和其它陶瓷涂覆的A1盤(pán)，由例如石英的Si02玻璃制成的盤(pán)，由多晶硅、氮化硅、碳化硅和其它硅基材料制成的盤(pán)，由碳復(fù)合物、金剛石和其它C基材料制成的盤(pán)，氮化硼盤(pán)和碳化鎢盤(pán)。金剛石盤(pán)，由于其高的熱傳導(dǎo)性，可以減輕干蝕刻期間溫度升高的影響。因此，晶片3可以被穩(wěn)定地干蝕刻。由Si基材料制成的盤(pán)也是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩臒醾鲗?dǎo)性和相對(duì)高的耐用性，廉價(jià)，并且具有非常少的混入雜質(zhì)。第二清洗步驟接下來(lái)，清洗晶片表面(第二清洗步驟S13)。第二清洗步驟S13可以類似于第一清洗步驟S7。襯底10是用這種方式制造的。如上所述，在包含本發(fā)明實(shí)施例的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法中，晶片3的表面3a在機(jī)械拋光步驟S3和化學(xué)拋光步驟S5中被損傷。隨后，通過(guò)在第一清洗步驟S7之后進(jìn)行第一干蝕刻步驟S9和第二干蝕刻步驟Sll，可以移除該損傷。此外，第二干蝕刻中的偏壓功率低于第一干蝕刻中的偏壓功率的事實(shí)使得III-V族化合物半導(dǎo)體晶片表面較不可能被第二干蝕刻自身?yè)p傷。因此能夠增強(qiáng)制造的襯底10的PL強(qiáng)度。此外，在機(jī)械拋光步驟S3和化學(xué)拋光步驟S5中，優(yōu)選拋光晶片3的表面3a直至晶片3的表面3a的算術(shù)平均粗糙度低于50A或更小。以這種方式進(jìn)行拋光使得第二干蝕刻步驟S11之后的算術(shù)平均粗糙度(Ra2)小于第一干蝕刻步驟S9之前的算術(shù)平均粗糙度(Ra。。為此，可以提高制造的襯底10的表面平坦性。此外，在表面3a具有m族元素物質(zhì)面和N面的晶片3中，進(jìn)行第一干蝕刻步驟S9和第二干蝕刻步驟S11減輕了在III族元素物質(zhì)面和N面之間的高度差。另外，優(yōu)選晶片3的表面3a具有III族元素物質(zhì)面和N面；拋光工序包括化學(xué)拋光步驟S5;和利用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸中的至少一種的溶液，作為在化學(xué)拋光步驟S5中使用的化學(xué)溶液和在第一清洗步驟S7中使用的清洗溶液中的至少一種。使用這種液體，防止在化學(xué)拋光處理S5和第一清洗步驟S7的至少一個(gè)步驟中V族元素物質(zhì)面(例如N面)被化學(xué)溶液和清洗溶液中的至少一種相對(duì)III族元素物質(zhì)面選擇性蝕刻。防止這種選擇性蝕刻會(huì)抑制ni族元素物質(zhì)面和v族元素物質(zhì)面之間的高度差增加，意味著能夠提高制造的襯底io的表面的平坦性。此外，晶片3優(yōu)選包含Ga、In和Al中的至少一種作為m族元素物質(zhì)，且包含As、P和N中的至少一種作為V族元素物質(zhì)。在該晶片3中，III族元素物質(zhì)和V族元素物質(zhì)的原子量相當(dāng)小，這促進(jìn)了晶片3的表面3a的拋光和干蝕刻。在上文中，說(shuō)明了用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選模式，但是本發(fā)明并不限于它們。例如，在拋光步驟中，可以不進(jìn)行化學(xué)拋光處理S5。雖然以下基于實(shí)施例和比較實(shí)例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明也不限于下面的實(shí)施例。首先，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)1到3。實(shí)驗(yàn)l準(zhǔn)備2英寸直徑的GaAs襯底、2英寸直徑的InP襯底和2英寸直徑的GaN襯底。研磨每個(gè)襯底的表面，使襯底的厚度為400um。隨后，用具有平均粒徑為3um的金剛石磨粒的金剛石砂輪拋光襯底表面，然后用具有平均直徑為lum的金剛石研磨劑的金剛石砂輪拋光。之后，清洗襯底表面。接下來(lái)，使用等離子體蝕刻設(shè)備干蝕刻襯底表面，然后清洗。下面示出了進(jìn)行干蝕刻的條件。天線功率800W偏壓功率400W蝕刻時(shí)間90秒反應(yīng)氣體碘氣體(12)反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa評(píng)估結(jié)果干蝕刻之前襯底表面的算術(shù)平均粗糙度(Ra)和干蝕刻之后的算術(shù)平均粗糙度(Ra12)是用原子力顯微鏡(AFM)檢測(cè)的。進(jìn)行檢測(cè)的區(qū)域定義為襯底表面上10umX10um的矩形區(qū)域。另外，計(jì)算表面粗糙度比(Ra12/Ra)。表I列出了結(jié)果。另外，測(cè)量干蝕刻之前的襯底PL強(qiáng)度(1)和干蝕刻之后的襯底PL強(qiáng)度(112)。通過(guò)用He-Cd激光器輻射該襯底以激發(fā)它們并測(cè)量激勵(lì)頂點(diǎn)的強(qiáng)度，來(lái)測(cè)量PL強(qiáng)度。然后計(jì)算PL強(qiáng)度比(I12/Iu)。表I列出了結(jié)果。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>上文中的實(shí)驗(yàn)i證實(shí)通過(guò)m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法使得表面粗糙度降低且PL強(qiáng)度提高，該制造方法包括拋光晶片表面的拋光步驟；拋光步驟之后清洗晶片表面的清洗步驟；和清洗步驟之后對(duì)晶片表面進(jìn)行干蝕刻的干蝕刻步驟。實(shí)驗(yàn)2準(zhǔn)備2英寸直徑的GaAs襯底和2英寸直徑的GaN襯底。之后，用具有平均直徑為3ixm的金剛石研磨劑的金剛石砂輪拋光襯底表面，然后用具有平均直徑為lum的金剛石研磨劑的金剛石砂輪拋光。隨后，清洗襯底表面。另外，將襯底分成8個(gè)部分，然后用不同類型的反應(yīng)氣體，使用等離子體蝕刻設(shè)備干蝕刻各部分的表面。下面示出了進(jìn)行干蝕刻的條件。天線功率800W偏壓功率200W蝕刻時(shí)間90秒反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa作為反應(yīng)氣體，利用氣態(tài)氯(Cl2)、氣態(tài)碘(12)、氣態(tài)三氯化硼(BC13)、氣態(tài)三氯化硼(BC13)和氣態(tài)四氟化碳(CF4)的氣態(tài)混合物(BC13+CF4)、氣態(tài)氬(Ar)、氣態(tài)氮(N2)和氣態(tài)氧(02)。另夕卜，在使用氣態(tài)混合物(BC13+CF4)時(shí)，使得在氣態(tài)三氯化硼(BC13)的流速和氣態(tài)四氟化碳(CF4)的流速之間的比是l:1。評(píng)估結(jié)果如實(shí)驗(yàn)l中一樣，計(jì)算表面粗糙度比(Ra2/Ra。和PL強(qiáng)度比(12/1。。表II中列出了結(jié)果。表n<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>上文中的實(shí)驗(yàn)2證實(shí)通過(guò)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法使得表面粗糙度降低且PL強(qiáng)度提高，該制造方法包括拋光晶片表面的拋光步驟；拋光步驟之后清洗晶片表面的清洗步驟；和清洗步驟之后使用含鹵素氣體對(duì)晶片表面進(jìn)行干蝕刻的干蝕刻步驟。實(shí)驗(yàn)3準(zhǔn)備2英寸直徑的鏡面拋光GaAs襯底和2英寸直徑的鏡面拋光GaN襯底。另外，作為用來(lái)在蝕刻襯底時(shí)容納襯底的盤(pán)，準(zhǔn)備了A1盤(pán)、石英盤(pán)、碳化硅盤(pán)、多晶Si盤(pán)和用多晶金剛石涂覆的多晶Si盤(pán)(在下文中的金剛石盤(pán))。在這五種類型盤(pán)的每個(gè)中，清洗三個(gè)GaAs襯底，然后將這些襯底排列成圓周，以便這些GaAs襯底的中心距離每個(gè)盤(pán)的中心8cm。用同樣的方式，清洗三個(gè)GaN襯底，然后將這些襯底排列成圓周，使得這些GaN襯底的中心距離五種類型盤(pán)的每個(gè)的中心8cm。隨后，使用等離子體蝕刻設(shè)備來(lái)干蝕刻襯底表面。下面示出了進(jìn)行干蝕刻的條件。天線功率800W偏壓功率200W蝕刻時(shí)間:90秒反應(yīng)氣體氯氣(Cl2)反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa評(píng)估結(jié)果通過(guò)俄歇電子能譜(AES)來(lái)分析經(jīng)過(guò)干蝕刻后的襯底表面。結(jié)果，當(dāng)使用A1盤(pán)時(shí)，觀察到顯著的A1峰。此外，當(dāng)干蝕刻后的A1盤(pán)被放置在開(kāi)放的空氣中一個(gè)小時(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)由盤(pán)腐蝕導(dǎo)致的變色。對(duì)于除了A1盤(pán)之外的盤(pán)，沒(méi)有觀察到作為盤(pán)的主要成分的Si，并且即使在之后將該盤(pán)放置在開(kāi)放的空氣中一個(gè)小時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變色。此外，用接觸型表面粗糙度測(cè)量?jī)x器測(cè)量已被干蝕刻的襯底表面的平坦性，并計(jì)算平面內(nèi)平面度均勻性。對(duì)排列在每個(gè)盤(pán)中相同位置的三個(gè)襯底的平面內(nèi)平面度均勻性進(jìn)行平面內(nèi)平面均勻性的計(jì)算。該平面內(nèi)平面度均勻性是通過(guò)下面的方式計(jì)算的。首先，在lmm的掃描區(qū)域中在總共5個(gè)點(diǎn)上測(cè)量算術(shù)平均粗糙度，五個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)在襯底中心點(diǎn)附近，并且五個(gè)點(diǎn)中的四個(gè)點(diǎn)是從襯底外圍向內(nèi)10mm的點(diǎn)。接下來(lái)，計(jì)算在總共lmm的掃描范圍內(nèi)測(cè)量的五個(gè)算術(shù)平均粗糙度的最大值和最小值之間的差，并且該差值定義為平面內(nèi)平面度均勻性。結(jié)果，證實(shí)了平面內(nèi)平面度均勻性按以下的順序降低(1)金剛石盤(pán)；(2)碳化硅盤(pán)；(3)Al盤(pán)；(4)多晶硅盤(pán)；和(5)石英盤(pán)。也就是說(shuō)，金剛石盤(pán)的平面內(nèi)平面度均勻性最高。該結(jié)果證明熱傳導(dǎo)性越高，平面內(nèi)平面度均勻性越高。在除了A1盤(pán)之外的其它四種類型的盤(pán)中，從耐用性和平面內(nèi)平面度均勻性的方面考慮，優(yōu)選金剛石盤(pán)和碳化硅盤(pán)。為此，在下面的實(shí)驗(yàn)中使用以低成本容易獲得的碳化硅盤(pán)。明了III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法的優(yōu)點(diǎn)，該方法包括拋光片狀I(lǐng)II-V族化合物半導(dǎo)體晶體的表面的拋光步驟；在拋光步驟之后，清洗III-V族化合物半導(dǎo)體晶體表面的清洗步驟；和在清洗步驟之后，在碳化硅盤(pán)中放置ni-v族化合物半導(dǎo)體晶體以干蝕刻m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面的干蝕刻步驟。該in-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法提高了盤(pán)的耐用性，并且加強(qiáng)了襯底表面的平面內(nèi)平面度均勻性。接下來(lái)，基于上面的實(shí)驗(yàn)1至3，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了下面的測(cè)試實(shí)施例和比較實(shí)例。實(shí)施例i準(zhǔn)備2英寸直徑的InP襯底。用具有平均直徑為3"m的金剛石研磨劑的金剛石砂輪拋光該InP襯底表面，隨后用具有平均直徑為lPm的金剛石研磨劑的金剛石砂輪拋光。之后，清洗InP襯底表面。接下來(lái)，使用等離子體蝕刻設(shè)備，對(duì)InP襯底表面進(jìn)行第一干蝕刻。下面示出了進(jìn)行第一干蝕刻的條件。天線功率800W偏壓功率400W蝕刻時(shí)間45秒反應(yīng)氣體碘氣體(12)反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa接下來(lái)，使用等離子體蝕刻設(shè)備，對(duì)InP襯底表面進(jìn)行第二干蝕刻。除了使偏壓功率為100W之外，進(jìn)行第二干蝕刻的條件和進(jìn)行第一干蝕刻的條件一樣。因此，用于第一干蝕刻和第二干蝕刻的總時(shí)間是90秒。用這種方式制造InP襯底。實(shí)施例2除了在第二干蝕刻條件中使偏壓功率為200W之外，用與實(shí)施例l相同的方式制造InP襯底。比較實(shí)例l除了在第二干蝕刻條件中使得偏壓功率為400W之外，用與實(shí)施例l相同的方式制造InP襯底。比較實(shí)例2除了在第二干蝕刻條件中使得偏壓功率升高到500W之外，用與實(shí)施例l相同的方式制造InP襯底。比較實(shí)例3除了在第二干蝕刻條件中使得偏壓功率為600W之外，用與實(shí)施例l相同的方式制造InP襯底。實(shí)施例3和4除了使用2英寸直徑GaN襯底來(lái)代替2英寸直徑InP襯底之外，用與實(shí)施例l和2相同的方式來(lái)生產(chǎn)GaN襯底。比較實(shí)例4至6除了使用2英寸直徑GaN襯底來(lái)代替2英寸直徑InP襯底之外，用與比較實(shí)例1至3相同的方式來(lái)生產(chǎn)GaN襯底。評(píng)估結(jié)果通過(guò)AFM來(lái)測(cè)量在第一干蝕刻之前襯底表面的算術(shù)平均粗糙度(Ra,)和第二干蝕刻之后襯底表面的算術(shù)平均粗糙度(Ra2)。進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域被定義為襯底表面上10umX10um的矩形區(qū)域。隨后，基于18算術(shù)平均粗糙度(Ra。，計(jì)算表面粗糙度比(Ra2/Rai)。在表III中列出了該結(jié)果。此外，測(cè)量第一干蝕刻之前的襯底PL強(qiáng)度(1。和第二干蝕刻之后的襯底PL強(qiáng)度(12)。通過(guò)用具有325nm的發(fā)射波長(zhǎng)的He-Cd激光器輻射該襯底以光激發(fā)該襯底，然后測(cè)量激勵(lì)光束的頂點(diǎn)強(qiáng)度，來(lái)測(cè)量pl強(qiáng)度。然后計(jì)算pl強(qiáng)度比(i2/i,)。在表m中列出了結(jié)果。表in<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>另外，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)4至6。實(shí)驗(yàn)4準(zhǔn)備2英寸直徑的GaN襯底。在恒定的天線功率下，改變偏壓功率來(lái)干蝕刻GaN襯底表面。下面示出了進(jìn)行干蝕刻的條件。天線功率800w蝕刻時(shí)間90秒反應(yīng)氣體氯氣(Cl2)反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa評(píng)估結(jié)果因?yàn)镚aN襯底具有極性，所以通過(guò)接觸型表面粗糙度測(cè)量器具來(lái)分別地測(cè)量Ga面蝕刻的程度和N面蝕刻的程度。圖4中列出了結(jié)果。圖4是表示在偏壓功率和蝕刻程度之間的關(guān)系的曲線圖。在圖4中，線G1表示每給定時(shí)間N面被蝕刻的程度，并且線G2表示每給定時(shí)間Ga面被蝕刻的程度。該曲線圖指出在小于300W的偏壓功率下，每給定時(shí)間N面被蝕刻的程度大于每給定時(shí)間Ga面被蝕刻的程度。在小于300W的偏壓功率下，氯原子團(tuán)的行為占優(yōu)勢(shì)。另一方面，曲線圖示出在偏壓功率大于300W時(shí)，預(yù)定時(shí)間內(nèi)蝕刻N(yùn)面的程度小于預(yù)定時(shí)間內(nèi)蝕刻Ga面的程度。在偏壓功率大于300W時(shí)，氯離子的行為占優(yōu)勢(shì)。如剛才描述的，改變偏壓功率能夠控制蝕刻Ga面的速度和蝕刻N(yùn)面的速度中哪個(gè)速度更高。如剛才所述，實(shí)驗(yàn)4表明，通過(guò)m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法能夠控制ni族元素物質(zhì)面和N面之間的高度差，其中，晶片表面具有m族元素物質(zhì)面和N面，并且該方法包括拋光晶片表面的拋光步驟；在拋光步驟之后，清洗晶片表面的清洗步驟；和在清洗步驟之后，使用含鹵素氣體對(duì)晶片表面進(jìn)行干蝕刻的干蝕刻步驟。實(shí)驗(yàn)5準(zhǔn)備2英寸直徑的GaN襯底和10平方mm的AlN襯底。接下來(lái)，為了移除附著在襯底表面的污染物(例如蠟和拋光劑)和金屬離子，用起毛革狀拋光墊，使用10質(zhì)量百分比濃度的雙氧水，對(duì)粘附到陶瓷盤(pán)上的襯底進(jìn)行拋光。選擇雙氧水作為化學(xué)溶液的原因是用雙氧水，N面不會(huì)被選擇性蝕刻(腐蝕)，并且弱酸性的雙氧水對(duì)拋光系統(tǒng)的損傷非常小。下面示出了進(jìn)行拋光的條件。壓盤(pán)直徑380mm拋光墊Politex壓盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度60rpm負(fù)載30g/cm2拋光劑供應(yīng)500cc/min評(píng)估結(jié)果表IV列出了在使用不同化學(xué)溶液化學(xué)拋光襯底時(shí)，溶液蝕刻N(yùn)面的能力(N面蝕刻能力)和腐蝕SUS鋼拋光系統(tǒng)的能力(SUS鋼蝕刻能力)，以及產(chǎn)生高度差的速度。在這里，表IV中的硅膠指的是將平均粒徑為10nm的SiO2粉末包含在KOH中作為拋光劑。在這里，因?yàn)閜H測(cè)量探針是由玻璃制成的，所以不能測(cè)量HF的pH。表IV<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>如表IV中表明的，使用具有10或以上pH的KOH、NaOH、NH4OH的堿性溶液或H3P04作為化學(xué)溶液來(lái)進(jìn)行化學(xué)拋光，致使傾向于N面被選擇性蝕刻，并且傾向于高度差增加。另一方面，利用11202、HN03、H2S04、HF和HC1，不導(dǎo)致高度差增加。具體地，優(yōu)選11202，因?yàn)樗哂腥醺g性，并由此不大會(huì)損傷拋光系統(tǒng)。如上所述，實(shí)驗(yàn)5表明當(dāng)晶片表面具有III族元素物質(zhì)面和N面時(shí)，通過(guò)m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法能夠防止ni族元素物質(zhì)面和N面之間的高度差增加，該方法包括化學(xué)拋光晶片表面的化學(xué)拋光步驟；在化學(xué)拋光步驟之后，清洗晶片表面的清洗步驟；和在清洗步驟之后，使用含鹵素氣體對(duì)晶片表面進(jìn)行干蝕刻的干蝕刻步驟；可以利用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸中的至少一種的溶液，來(lái)作為在化學(xué)拋光步驟中的化學(xué)溶液。實(shí)驗(yàn)6準(zhǔn)備2英寸直徑的GaAs襯底和2英寸直徑的InP襯底。接下來(lái)，用具有不同平均直徑的金剛石研磨劑的金剛石砂輪來(lái)拋光該襯底表面。之后，清洗該襯底表面。另外，使用等離子體蝕刻設(shè)備來(lái)干蝕刻襯底表面。下面示出了進(jìn)行干蝕刻的條件。天線功率800W偏壓功率200W蝕刻時(shí)間90秒反應(yīng)氣體氯氣(Cl2)反應(yīng)氣體流速30sccm室中的壓力0.2Pa評(píng)估結(jié)果通過(guò)AFM來(lái)測(cè)量干蝕刻之前襯底表面算術(shù)平均粗糙度(Ran)和干蝕刻之后的襯底表面算術(shù)平均粗糙度(Ra12)。進(jìn)行測(cè)量的范圍被定義為襯底上10umX10um的矩形區(qū)域。表V中列出了結(jié)果。在表V中，"o"表示Rau比Rau小，而"X"表示Ra!2比Ran大。表V<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>如剛才所述的，實(shí)驗(yàn)6表明通過(guò)m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法降低了表面粗糙度，該制造方法包括拋光晶片表面直到晶片晶片表面的算術(shù)平均粗糙度達(dá)到50A或更小的拋光步驟；在該拋光步驟之后清洗晶片表面的清洗步驟；和清洗步驟之后對(duì)晶片表面進(jìn)行干蝕刻的干蝕刻步驟。僅選擇了已經(jīng)選擇的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從前面的公開(kāi)來(lái)看，在沒(méi)有偏離如所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的范圍的前提下，很明顯在這里可以進(jìn)行不同的改變和修改。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的前面描述僅是為了說(shuō)明而提供，并不限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求和其等效來(lái)定義。權(quán)利要求1.一種III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法，包括拋光片狀I(lǐng)II-V族化合物半導(dǎo)體晶體的表面的拋光步驟；在所述的拋光步驟之后，清洗所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體表面的清洗步驟；在所述清洗步驟之后的第一干蝕刻步驟，對(duì)用來(lái)承載所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體的電極施加第一偏壓功率，并同時(shí)使用第一含鹵素氣體對(duì)所述晶體表面進(jìn)行第一干蝕刻；和在所述第一干蝕刻步驟之后的第二干蝕刻步驟，對(duì)所述電極施加小于所述第一偏壓功率的第二偏壓功率，且同時(shí)使用第二含鹵素氣體對(duì)所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體表面進(jìn)行第二干蝕刻。2.如權(quán)利要求i所述的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法，其中，在所述的拋光步驟中，拋光所述ni-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面直到所述表面的算術(shù)平均粗糙度降低到50A或更小。3.如權(quán)利要求i或2所述的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法，其中所述in-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面具有ni族元素物質(zhì)面和v族元素物質(zhì)面；所述的拋光步驟包括對(duì)所述m-v族化合物半導(dǎo)體晶體表面進(jìn)行化學(xué)拋光的化學(xué)拋光處理；和利用包含雙氧水、硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸中的至少一種的溶液，作為在所述化學(xué)拋光處理中使用的化學(xué)溶液和在所述清洗步驟中使用的清洗溶液的至少一種。4.如權(quán)利要求i或2所述的m-v族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法，其中，所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體包含Ga、In或Al中的至少一種作為m族元素物質(zhì)，且包含As、P或N中的至少一種作為V族元素物質(zhì)。全文摘要提供一種能夠增強(qiáng)襯底PL強(qiáng)度的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法。在這種III-V族化合物半導(dǎo)體襯底制造方法中，首先，拋光晶片3的表面3a(拋光步驟)。其次，清洗晶片3的表面3a(第一清洗步驟S7)。接下來(lái)，使用含鹵素氣體，對(duì)晶片3的表面3a進(jìn)行第一干蝕刻，同時(shí)將第一偏壓功率施加到用于承載晶片3的卡盤(pán)24上。隨后，使用含鹵素氣體，對(duì)晶片3的表面3a進(jìn)行第二干蝕刻(第二干蝕刻步驟S11)，同時(shí)將比第一偏壓功率低的第二偏壓功率施加到卡盤(pán)24。文檔編號(hào)H01L21/3065GK101241855SQ20081000853公開(kāi)日2008年8月13日申請(qǐng)日期2008年1月23日優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日發(fā)明者八鄉(xiāng)昭廣,松本直樹(shù),西浦隆幸申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社