(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸と王水の混合液からなることを特徴とするペロブスカイト型構造単結晶用処理液。
【請求項２】
前記ペロブスカイト型構造が希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造であることを特徴とする請求項１記載のペロブスカイト型構造単結晶用処理液。
【請求項３】
前記希土類13(3B)族がアルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１種であることを特徴とする請求項２記載のペロブスカイト型構造単結晶用処理液。
【請求項４】
ペロブスカイト型構造単結晶をリン酸と王水の混合液で処理することを特徴とするペロブスカイト型構造単結晶の処理方法。
【請求項５】
前記ペロブスカイト型構造が希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造であることを特徴とする請求項４記載のペロブスカイト型構造単結晶の処理方法。
【請求項６】
前記希土類13(3B)族がアルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１種であることを特徴とする請求項５記載のペロブスカイト型構造単結晶の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ペロブスカイト型構造単結晶用処理液及びペロブスカイト型構造単結晶の処理方法に関する。特に、GaN系青色半導体材料、超電導材料用の基板として有望な希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造単結晶用の処理液とその処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、青色半導体発光素子として窒化ガリウム系化合物半導体(InxGayAl1-x-yN(0≦x,y;x+y≦1))が注目を集めている。窒化ガリウム系化合物半導体結晶をサファイア(α-Al2O3)基板に成長させる場合、一般に窒化ガリウム系化合物半導体結晶の(0001)面をサファイアの(0001)面上に成長させることが多く、その場合の格子定数のずれは16％にもなり、結晶性の優れた窒化ガリウム系化合物半導体結晶を成長させることができなかった。その解決手段として、
▲１▼サファイア基板上にまずバッファー層(例えば、AlNバッファ層やGaAlNバッファ層)を成長させた後窒化ガリウム系化合物半導体結晶を成長する方法(特公S59-48794、特開H4-297023)、
▲２▼単結晶基板として、窒化ガリウム系化合物半導体単結晶と結晶構造及び格子定数のできるだけ近い結晶(例えば、アルミニウムガーネット(ReAl2Al3O12)やガリウムガーネット(ReAl2Ga3O12)(特開S49-3899)、MgOやZnOやCaO等(特開H04-209577))を用いる方法、
が知られている。しかし、基板との格子整合性、基板の熱安定性等に問題があり、本出願人は、希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造単結晶を提案している。
【０００３】
また、希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造単結晶のNdGaO3単結晶は、酸化物超電導用基板として有望な材料であることも知られている(例えば、アプライドフィジックス  レターズ(Applied Physics Letters) 54巻 P1054〜1056)。
【０００４】
このように、ペロブスカイト型構造単結晶は青色半導体発光素子用材料やそのほか超電導用材料として非常に有望な材料である。特に、ペロブスカイト型構造単結晶としては、前記希土類13(3B)族がアルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１種である希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造、特にその｛１１０｝面、｛０１１｝面、｛１０１｝面が好適に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような薄膜をペロブスカイト型構造単結晶基板上に成膜する前には、一旦、基板表面の加工変質層を除去するために基板を処理する必要がある。加工変質層は基板を研磨する際に導入される原子配列の歪んだ層であり通常1〜10μm程度の厚さである。NdGaO3基板表面の処理方法としては、温度100〜230℃の燐酸で表面を処理することが知られている(特開H04-202100)。しかし、この処理液には、次のような問題があった。
【０００６】
▲１▼処理液の温度が100℃以下では、エッチング速度が遅くて実用的ではない。
▲２▼処理液の温度が100℃〜230℃では、エッチングによりエッチピットが発生する。
▲３▼処理液の温度が230℃以上では、エッチング速度が速すぎ処理を制御するのが困難であり、また工業上、安全上問題がある。
【０００７】
基板表面に加工変質層が残ったままその上に膜を成長させると膜の品質が悪くなり、一方、エッチピットが発生した基板上に成膜を行った場合はエッチピットを核としてヒロック等の異常成長が生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はペロブスカイト型構造単結晶基板の適当な処理液について鋭意検討した結果本発明に至った。すなわち、本発明は、リン酸と王水の混合液からなることを特徴とするペロブスカイト型構造単結晶用処理液及びペロブスカイト型構造単結晶をリン酸と王水の混合液で処理することを特徴とするペロブスカイト型構造単結晶の処理方法である。また、前記ペロブスカイト型構造が希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造、更には前記希土類13(3B)族がアルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１種であることを特徴とするペロブスカイト型構造単結晶用処理液である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
燐酸と王水の混合液からなる処理液を用いペロブスカイト型構造単結晶を処理することで、エピタキシャル成長に適した平滑な基板表面が得られる。その適切な混合比は、処理温度によって左右されるが、例えば60℃程度の処理温度では燐酸が多すぎるとエッチピットが発生しやすくなり、燐酸が少なすぎるとエッチング速度が遅くなる。
【００１０】
【実施例】
一例として、ペロブスカイト型構造基板としてNdGaO3基板の(101)面を各処理液で処理した後、その上に窒化ガリウム系半導体膜を成長させた実施例を示す。
【００１１】
(実施例)
(101)面NdGaO3基板を、60℃の燐酸:王水(HCl/HNO3＝3/1)＝1:3（容量比）の処理液に15分間浸漬した。NdGaO3基板は約4μmエッチングされた。その表面を光学顕微鏡で観察したところにはエッチピットは観察されなかった。
【００１２】
この基板を洗浄、乾燥し、ハイドライドVPE装置にセットした。窒素ガスを流しながら、基板部の温度を900℃、ガリウム原料としてGaを用いガリウム原料の温度を850℃とした。ガリウム原料の上流から窒素ガスで希釈された塩化ガスを流し、同時にガリウム原料をバイパスして基板直前にアンモニアガスを流し、基板上にGaNを30分間成膜させた。得られたGaN膜の厚さは約3μmであり、異常粒成長は観察されなかった。
【００１３】
(比較例)
(101)面NdGaO3基板を、130℃の燐酸:硫酸＝1:3(容量比)の処理液に15分間浸漬した。NdGaO3基板は約4μmエッチングされた。その表面を光学顕微鏡で観察したところにはエッチピットが多数観察された。
【００１４】
この基板を洗浄、乾燥し、実施例と同様にハイドライドVPEによりGaN膜を成膜した。得られたGaN膜の厚さは約3μmであるが、多くの異常粒成長が観察された。
【００１５】
【発明の効果】
リン酸と王水の混合液からなる処理液を用い、ペロブスカイト型構造単結晶、希土類13(3B)族ペロブスカイト型構造、特に希土類13(3B)族がアルミニウム、ガリウムおよびインジウムのペロブスカイト型構造単結晶を処理することで、平滑な処理面が得られる。