(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置の構成の複雑化等を招くことなく、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止することができるようにする。 【解決手段】 基板の表面または下地膜の表面にエピタキシャル層を形成する場合、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を、クリーニング用のガスとしてＡｓの水素化ガスを用いたサーマルクリーニング処理によって除去する。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−V族化合物半導体基板と、当該基板表面にＭＯＣＶＤ法で形成されたIII−V族化合物半導体単結晶膜とを含む半導体装置であって、
当該基板表面と、当該単結晶膜との界面におけるＳｉ濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ−３3以下、かつ、当該単結晶膜の表面のヘイズが１．１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｓを含むIII−V族化合物半導体からなる基板の表面、または、この基板表面に形成された下地膜であってＡｓを含むIII−V族化合物の単結晶膜からなる下地膜の表面に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organics Chemical VaporDeposition）法を用いたエピタキシャル成長によってIII−V族化合物の単結晶膜を形成する際に、予め基板表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する表面処理方法に関する。 
【０００２】
また、本発明は、Ａｓを含むIII−V族化合物半導体からなる基板の表面、または、この基板表面に形成された下地膜であってＡｓを含むIII−V族化合物の単結晶膜からなる下地膜の表面に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によってIII−V族化合物の１または２以上の単結晶膜を形成してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）やＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）等の半導体装置においては、半導体として、III族の元素とV族の元素とを含むIII−V族化合物半導体が用いられることがある。このIII−V族化合物半導体としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）とＡｓ（ひ素）とを含むＧａＡｓ半導体が用いられる。 
【０００４】
ＧａＡｓ半導体からなる半導体装置は、通常、ＧａＡｓ半導体からなる基板と、この基板上に順次重なるように形成された１つまたは複数の単結晶膜とを有する。この場合、単結晶膜は、例えば、ＭＯＣＶＤ法を使ったエピタキシャル成長によって形成される。以下、この単結晶膜をエピタキシャル層という。 
【０００５】
上述したような半導体装置においては、通常、基板とエピタキシャル層との界面や２つの隣接する再成長エピタキシャル層の界面に、Ｓｉ（シリコン）またはＳｉ化合物が存在する。これらが存在すると、この界面でＳｉがドナーとして作用し、キャリアの蓄積が発生する。このキャリアの蓄積が発生すると、リーク電流などが発生する。これにより、半導体装置の特性が悪化する。したがって、上述したような半導体装置においては、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止する必要がある。 
【０００６】
Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止する方法としては、エピタキシャル層を形成する場合、予め基板の表面または下地膜（基板表面に形成されたエピタキシャル層）の表面に所定の処理を施すことにより防止する表面処理方法がある。この表面処理方法としては、従来、次のような４つの方法が考えられていた。 
【０００７】
（１）第１の方法は、下記の文献１に記載されるように、酸またはアルカリを用いたウェットエッチング処理により、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去することにより、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止しようとするものである（非特許文献１参照）。
【０００８】
（２）第２の方法は、下記の文献２に記載されるように、ハロゲン系ガスを用いたガスエッチング処理によって、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する方法である。（特許文献１参照） 
【０００９】
（３）第３の方法は、下記の文献３，４に記載されるように、ＵＶ（紫外線）オゾン処理によって基板の表面または下地膜の表面に酸化膜を形成することにより、ＳｉまたはＳｉ化合物を安定な酸化物とし、これらが界面に取り込まれても電気的に不活性にする方法である。（特許文献２・非特許文献２参照）
【００１０】
（４）第４の方法は、特許文献３に記載されるように、メトキシ基を含む有機金属によって基板の表面または下地膜の表面に酸素を供給することにより、第３の方法と類似した効果により、界面に取り込まれたＳｉまたはＳｉ化合物を酸化させて電気的に不活性化する方法である。
【００１１】
特許文献１．特開平５−１７５１５０号公報
特許文献２．特開平９−３２０９６７号公報
特許文献３．特開平１０−１２５５３号公報
非特許文献１．Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ９１（１９８８）６３２Ｈ．Ｋａｎｂｅｒ ｅｔ ａｌ．
非特許文献２．Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ １３３（１９９３）１２１Ｓ．Ｉｚｕｍｉ ｅｔ ａｌ．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、第１の方法では、エッチングによりＳｉまたはＳｉ化合物を除去することができるものの、リンス、乾燥、チャンバへの投入等の後工程において、基板の表面または下地膜の表面が大気にさらされるため、再度、基板の表面または下地膜の表面がＳｉまたはＳｉ化合物によって汚染される。この汚染を回避するには、エッチング以降の工程をＳｉまたはＳｉ化合物の存在しない雰囲気で処理する必要があり、半導体製造装置の構成が著しく複雑になるという問題があった。 
【００１３】
すなわち、半導体工業で使用されているクリーンルームやクリーンベンチでは、大気中の塵埃をフィルタで除去している。しかし、このようにしたとしても、地殻中のクラーク数の高いＳｉまたはＳｉ化合物は、容易に基板の表面に到達してしまう。また、フィルタは、ボロシリケートグラスで構成されている。このため、フィルタ構成材そのものからの汚染を回避することもきわめて困難である。したがって、この方法では、再現性よく、界面のキャリア蓄積現象を抑制することが困難であった。 
【００１４】
また、第２の方法では、表面処理用（ガスエッチング用）のハロゲン系ガス等の導入によって基板の表面または下地膜の表面が汚染されるという問題があった。また、この方法では、ガスエッチング処理によって基板の表面または下地膜の表面が荒れ、この基板の表面または下地膜の表面に形成されるエピタキシャル層の表面モフォロジーが悪化するという問題があった。さらに、この方法では、表面処理専用（ガスエッチング専用）のガスを供給するラインを新たに設置しなければならないため、半導体製造装置の構成が複雑になるという問題があった。 
【００１５】
さらに、第３の方法では、ＳｉまたはＳｉ化合物の不活性化に活用される酸素の量の制御が難しく、しかも基板の表面または下地膜の表面の酸化に伴って、その上に形成されるエピタキシャル層の表面モフォロジーが悪化するという問題があった。 
【００１６】
さらにまた、第４の方法では、第２の方法と同様に、表面処理用（不活性化用）の有機金属ガス等によって基板の表面または下地膜の表面が汚染されるという問題があった。また、この方法では、第２の方法と同様に、表面処理専用（不活性化専用）のガスを供給するためのラインを新たに設置しなければならないため、半導体製造装置の構成が複雑になるという問題があった。 
【００１７】
そこで、本発明は、半導体製造装置の構成の複雑化と、基板の表面または下地膜の表面の汚染と、表面モフォロジーの悪化とを招くことなく、基板・エピタキシャル界面またはエピタキシャル再成長界面におけるキャリアの蓄積を防止することができる表面処理方法を提供することを目的とする。 
【００１８】
また、本発明は、キャリアの蓄積の原因となるＳｉを界面から除去することにより、キャリアの蓄積がなく、かつ、半導体製造装置の構成の複雑化と、基板の表面または下地膜の表面の汚染と、表面モフォロジーの悪化もない半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために第１の発明に係る表面処理方法では、Ａｓを含むIII−V族化合物半導体からなる基板の表面、または、この基板表面に形成された下地膜であってＡｓを含むIII−V族化合物のエピタキシャル層からなる下地膜の表面に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によってIII−V族化合物のエピタキシャル層を形成する際に、予め基板表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する表面処理方法であって、クリーニング用のガスとしてＡｓの水素化物ガスを用いたサーマルクリーニング処理によって、基板表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去することを特徴とする。 
【００２０】
この第１の発明に係る表面処理方法では、Ａｓの水素化物ガスから解離した遊離Ｈ（遊離水素）による還元反応等によって、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物が水素化物として除去される。これにより、半導体製造装置の構成の複雑化と、基板表面または下地膜の表面の汚染と、表面モフォロジーの悪化とを招くことなく、ＳｉまたはＳｉ化合物を除去することができる。その結果、半導体製造装置の構成の複雑化等を招くことなく、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止することができる。 
【００２１】
第２の発明に係る表面処理方法は、第１の発明に係る方法において、Ａｓの水素化物ガス供給量が、基板表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去可能な供給量に設定されていることを特徴とする。 
【００２２】
この第２の発明に係る表面処理方法では、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去することができる。これにより、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を完全に防止することができる。 
【００２３】
第３の発明に係る表面処理方法は、第１または第２の発明に係る方法において、Ａｓの水素化物ガスがＡｓＨ3であることを特徴とする。 
【００２４】
第４の発明に係る半導体装置は、Ａｓを含むIII−V族化合物半導体からなる基板の表面、または、この基板表面に形成された下地膜であってＡｓを含むIII−V族化合物のエピタキシャル層からなる下地膜の表面に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によってIII−V族化合物の１または２以上のエピタキシャル層を形成してなる半導体装置であって、III−V族化合物の１または２以上のエピタキシャルは、基板表面または下地膜の表面に存在するＳｉ又はＳｉ化合物が、第１ないし第３の発明のいずれかに係る表面処理方法によって除去されてから形成されたものであることを特徴とする。 
【００２５】
この第４の発明に係る半導体装置では、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物が、クリーニングガスとしてＡｓの水素化物ガスを用いたサーマルクリーニング処理によって除去される。これにより、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積もなく、かつ、半導体製造装置の構成の複雑化と、基板の表面または下地膜の表面の汚染と、表面モフォロジーの悪化もない半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳述したように第１、第２または第３の発明に係る表面処理方法によれば、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する場合、クリーニング用のガスとしてＡｓの水素化物ガスを用いたサーマルクリーニング処理によって除去される。これにより、半導体製造装置の構成の複雑化等を招くことなく、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止することができる。 
【００２７】
また、第２の発明に係る表面処理方法によれば、第１の発明に係る方法において、Ａｓの水素化物ガスの供給量が、ＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去可能な供給量に設定されている。これにより、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を完全に防止することができる。 
【００２８】
さらに、第４の発明に係る半導体装置によれば、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物が、第１、第２または第３の発明に係る表面処理方法によって除去される。これにより、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積もなく、かつ、半導体製造装置の構成の複雑化等もない半導体装置を提供することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 
【００３０】
［１］一実施の形態
［１−１］構成
本実施の形態は、例えば、ＧａＡｓ半導体からなるアンドープ半絶縁性基板の表面、または、この基板表面に形成された下地膜であって、例えば、ＧａＡｓ化合物のエピタキシャル層からなる下地膜の表面に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によって、例えば、ＧａＡｓ化合物からなるエピタキシャル層を形成する場合、予め、クリーニングガスとしてＡｓＨ３ガスを用いたサーマルクリーニング処理によって、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去するようにしたものである。 
【００３１】
すなわち、従来、ＧａＡｓ半導体からなる半導体装置においては、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によってエピタキシャル層を形成する場合、予め、サーマルクリーニング処理によって基板の表面または下地膜の表面に存在する不純物を除去することがあった。 
【００３２】
しかしながら、このサーマルクリーニング処理を用いた従来の表面処理では、下地の表面に存在する自然酸化膜や有機不純物を除去することを目的としていた。このため、この表面処理を施された半導体装置では、基板とエピタキシャル層との界面または隣接する２つの再成長エピタキシャル層の界面に存在する酸素の量と不純物の量を測定してみると、酸素の量および有機物の量に起因するものと見られる炭素の量は減少するものの、Ｓｉ等の他の不純物の量は減少しないことが判明した。また、ＣＶ（Capacitance Voltage）法により界面におけるキャリアの濃度を測定してみると、界面にキャリアの蓄積が見られた。 
【００３３】
このとき、キャリアの濃度とＳｉの濃度との間に相関関係があることが判明した。このことから、界面のキャリアの蓄積は、界面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物に原因があると考えられた。このＳｉまたはＳｉ化合物を除去するために、クリーニング用のＡｓＨ3ガスの供給量を多くしてみた。その結果、ＡｓＨ3ガスから解離した遊離Ｈによる還元反応等によって、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物が水素化物となって除去されることが判明した。 
【００３４】
そこで、本実施の形態では、サーマルクリーニング時に、ＡｓＨ3を自然酸化膜や有機不純物を除去する場合より多く供給することにより、自然酸化膜や有機不純物だけでなく、ＳｉまたはＳｉ化合物も除去するようにしたものである。 
【００３５】
このような構成によれば、形成されたエピタキシャル層の表面モフォロジーを悪化させることなく、基板の表面または下地膜の表面に存在する酸素やＳｉまたはＳｉ化合物を除去することができ、界面にキャリアの蓄積がない滑らかなＣＶプロフィルを得ることができることがわかった。 
【００３６】
なお、ＡｓＨ3ガスの供給量としては、例えば、ＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去可能な供給量が設定されている。このＡｓＨ3ガス供給量は、装置の状態や基板の表面または下地膜の表面の状態等によって異なるので特定されない。したがって、このような供給量を設定する場合は、エピタキシャル層を形成した後の界面の状態を分析し、この分析結果に基づいて最適化するのが好ましい。 
【００３７】
また、表面処理を行う場合の処理温度としては、３００℃以上の温度が設定されている。これは、ＡｓＨ3が完全に解離するようにするためである。一般的は、５００℃〜８５０℃の範囲で設定される。 
【００３８】
さらに、表面処理を行う場合の処理圧力としては、常圧以下の圧力が設定されている。
【００３９】
なお、ＡｓＨ3ガスを反応室に供給する場合は、単体で供給するようにしてもよいし、キャリアガスで希釈しながら供給するようにしてもよい。この場合、使用可能なキャリアガスは、特に限定されないが、一般的には、Ｈ2ガスやＡｒガス等の不活性ガスが用いられる。 
【００４０】
［１−２］動作
上記構成において、動作を説明する。基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉやＳｉ化合物を除去する場合、基板が収容された反応室にＡｓＨ3ガスが供給される。これにより、基板の表面または下地膜の表面に存在する不純物が、ＡｓＨ3ガスから解離した遊離Ｈガスによる還元反応等によって、水素化物として除去される。 
【００４１】
この場合、ＡｓＨ3ガスは、少なくとも基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去可能な量だけ供給される。これにより、基板の表面または下地膜の表面に存在する自然酸化膜や有機不純物だけでなく、ＳｉまたはＳｉ化合物も完全に除去される。 
【００４２】
［１−３］効果
以上詳述した本実施の形態によれば、次のような効果を得ることができる。 
【００４３】
（１）まず、本実施の形態によれば、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する場合、サーマルクリーニング処理によって除去される。これにより、半導体製造装置の構成の複雑化と、基板の表面または下地膜の表面の汚染と、表面モフォロジーの悪化とを招くことなく、ＳｉまたはＳｉ化合物を除去することができる。その結果、半導体製造装置の構成の複雑化等を招くことなく、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止することができる。 
【００４４】
（２）また、本実施の形態によれば、サーマルクリーニング用のＡｓＨ3ガスの供給量が、ＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去可能な供給量に設定されている。これにより、ＳｉまたはＳｉ化合物を完全に除去することができる。その結果、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を完全に防止することができる。 
【００４５】
（３）さらに、本実施の形態によれば、表面処理を実行する場合の処理温度として、３００℃以上の温度が設定されている。これにより、ＡｓＨ3ガスを完全に解離することができる。その結果、ＳｉまたはＳｉ化合物の除去効率を高めることができる。 
【００４６】
（４）さらにまた、本実施の形態によれば、表面処理を実行する場合の処理圧力として、常圧以下の圧力が設定され、常に、ガスの供給と排気とがなされている。これにより、表面処理中に反応室からＳｉの水素化物を除去することができる。 
【００４７】
（５）また、本実施の形態によれば、基板の表面または下地膜の表面に存在するＳｉまたはＳｉ化合物を除去する場合、サーマルクリーニング処理によって除去される。これにより、基板の表面または下地膜の表面に存在する自然酸化膜または有機不純物の除去とＳｉまたはＳｉ化合物の除去とを同じ処理で同時に行うことができる。これにより、エピタキシャル層を形成する前の前処理を簡単化することができる。 
【００４８】
［２］そのほかの実施の形態
以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。 
【００４９】
（１）例えば、先の実施の形態では、基板として、ＧａＡｓ半導体からなるアンドープ半絶縁性基板を用いる場合を説明した。しかしながら、本発明は、ＧａＡｓ半導体以外の半導体であって、Ａｓを含むIII−V族化合物半導体からなる基板を用いるようにしてもよい。 
【００５０】
（２）また、先の実施の形態では、下地膜として、ＧａＡｓ化合物からなるエピタキシャル層を用いる場合を説明した。しかしながら、本発明は、ＧａＡｓ化合物以外のＡｓを含むIII−V族化合物からなるエピタキシャル層を用いるようにしてもよい。例えば、本発明は、ＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ化合物、ＩｎxＧａ(1-x)Ａｓ化合物、Ａｌx｛（ＩｎyＧａ(1-y)）｝(1-x)Ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ化合物等からなるエピタキシャル層を用いるようにしてもよい。 
【００５１】
（３）さらにまた、先の実施の形態では、基板の表面または下地膜の表面に形成されるエピタキシャル層として、ＧａＡｓ化合物からなるエピタキシャル層を用いる場合を説明した。しかしながら、本発明は、ＧａＡｓ化合物以外のＡｓを含むIII−V族化合物からなるエピタキシャル層を用いるようにしてもよい。さらには、本発明は、Ａｓを含まないIII−V族化合物からなるエピタキシャル層を用いるようにしてもよい。 
【００５２】
（４）さらにまた、本発明は、ＭＥＳＦＥＴ、ＨＥＭＴ以外の半導体装置にも適用することができる。 
【００５３】
（５）この他にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。
【実施例】
【００５４】
ここで、本発明の実施例を比較例と比較しながら説明する。なお、以下で説明する実施例や比較例は、装置の状態や基板の表面または下地膜の表面の状態等が同じ状態で実施された。 
【００５５】
（１）実施例１
本実施例１では、まず、基板の表面にサーマルクリーニング処理による表面処理を施した。この場合、基板としては、ＧａＡｓ半導体からなるアンドープ半絶縁性基板を用いた。また、クリーニング用のガスとしては、ＡｓＨ3ガスを用いた。この場合、ＡｓＨ3ガスは、キャリアガスで希釈しながら供給した。このキャリアガスとしては、Ｈ2ガスを用いた。さらに、ＡｓＨ3ガスの供給量等の処理条件としては、次の条件Ａを用いた。 
2006148160.tif 000002
【００５６】
この表面処理が終了すると、アンドープ半絶縁性基板の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によって、エピタキシャル層を形成した。この場合、エピタキシャル層としては、ＧａＡｓ化合物からなり、不純物を含まない約５０００オングストロームのエピタキシャル層（以下「ＧａＡｓバッファ層」という。）を形成した。このＧａＡｓバッファ層を形成するための原料としては、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とＡｓＨ3とを用いた。また、この原料ガスを希釈するためのキャリアガスとしては、Ｈ2ガスを用いた。 
【００５７】
このＧａＡｓバッファ層の形成処理が終了すると、ＧａＡｓバッファ層の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長によって、連続的にエピタキシャル層を形成した。この場合、このエピタキシャル層としては、ＧａＡｓ半導体からなり、ドナー型不純物を含む約１５００オングストロームのエピタキシャル層（以下「ｎ−ＧａＡｓ層」という。）を形成した。ここで、ｎは、約３×１０17ｃｍ-3である。このｎ−ＧａＡｓ層を形成するための原料やキャリアガスとしては、ＧａＡｓバッファ層を形成する場合と同じものを用い、ドーパントガスとしては、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）を用いた。 
【００５８】
（２）実施例２
本実施例２は、表面処理の処理条件を除いて、実施例１と同じである。すなわち、本実施例では、表面処理の処理条件として、次の条件Ｂを用いた。この条件Ｂでは、ＡｓＨ3ガスの流量が条件Ａと同じで、処理温度が条件Ａに比べ５０℃低く、処理時間が条件Ａの１２分の１となっている。 
2006148160.tif 000003
【００５９】
（３）実施例３
本実施例３も、表面処理の処理条件を除いて、実施例１と同じである。すなわち、本実施例では、表面処理の処理条件として、次の条件Ｃを用いた。この条件Ｃでは、ＡｓＨ3ガスの流量が条件Ａの１０分の１で、処理温度が条件Ａと同じで、処理時間が条件Ａの１２分の１となっている。                   
2006148160.tif 000004
【００６０】
（４）実施例４
本実施例４も、表面処理の処理条件を除いて、実施例１と同じである。すなわち、本実施例では、表面処理の処理条件として、次の条件Ｄを用いた。この条件Ｄでは、ＡｓＨ3ガスの流量が条件Ａの１０分の１で、処理温度が条件Ａと比べ５０℃低く、処理時間が条件Ａの１２分の１となっている。 
2006148160.tif 000005
【００６１】
（５）実施例１〜４同士の比較
上述した４つの実施例１〜４よって製造された４つの半導体装置について、Ｓｉ（Ｓｉ化合物に含まれるＳｉも含む）の濃度をＳＩＭＳで分析するととともに、キャリアの濃度をＣＶ法によって評価した。 
【００６２】
図１〜図４は、それぞれ実施例１〜４におけるＳｉ濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。これらの図において、横軸は、半導体装置の表面（ｎ−ＧａＡｓ層の表面）からの深さ（オングストローム）を示し、左側の縦軸は、Ｓｉ濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）を示し、右側の縦軸は、キャリア濃度（／ｃｍ3）を示す。また、特性曲線Ｃ１１は、Ｓｉ濃度の分析結果を示し、特性曲線Ｃ１２は、キャリア濃度の評価結果（ＣＶプロファイル）を示す。 
【００６３】
図１〜図４に示すように、アンドープ半絶縁性基板とＧａＡｓバッファ層との界面におけるＳｉ濃度は、実施例１（図１）の場合が最も小さく、実施例２（図２）の場合が次に小さく、実施例３（図３）の場合と実施例４（図４）の場合がその次に小さい。このことから、ＡｓＨ3ガスの供給量が多いほど、ＳｉまたはＳｉ化合物の除去量が多いことがわかる。 
【００６４】
また、実施例２（図２）と実施例３（図３）との比較より、ＳｉやＳｉ化合物の除去に、処理温度がほとんど効果を発揮せず、主に、ＡｓＨ3ガスの供給量が効果を発揮することがわかる。 
【００６５】
以上から、ＳｉまたはＳｉ化合物を除去するには、ＡｓＨ3ガスの供給量を必要十分に多くすればよいことがわかる。 
【００６６】
また、図１〜図４から、Ｓｉ濃度とキャリア濃度との間には、相関関係があることがわかる。すなわち、Ｓｉ濃度が大きい場合は、キャリア濃度が大きくなり、Ｓｉ濃度が小さい場合は、キャリア濃度も小さくなる。 
【００６７】
これにより、アンドープ半絶縁性基板とＧａＡｓバッファ層との界面におけるキャリア濃度は、実施例１（図１）の場合が最も小さく、実施例２（図２）の場合が次に小さく、実施例３（図３）の場合と実施例４（図４）の場合がその次に小さい。 
【００６８】
以上から、界面のキャリア濃度を小さくするには、ＡｓＨ3の供給量を必要十分に多くすればよいことがわかる。 
【００６９】
（６）比較例１
本比較例１は、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止するための表面処理方法と、自然酸化膜および有機不純物を除去するための表面処理方法とを除いて、実施例１〜４と同じである。 
【００７０】
すなわち、本比較例１では、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止するための表面処理方法として、従来の第３の方法（ＵＶオゾン処理法）を用いた。また、自然酸化膜および有機不純物を除去するための表面処理方法として、自然酸化膜等の除去用のサーマルクリーニング法を用いた。すなわち、ＡｓＨ3の供給量として、ＳｉまたはＳｉ化合物を除去可能な供給量ではなく、自然酸化膜等を除去可能な供給量を用いたサーマルクリーニング法を用いた。 
【００７１】
この場合、処理条件としては、例えば、次の条件Ｅを用いた。すなわち、ＡｓＨ3ガスの流量が条件Ａの２０分の１で、処理温度が条件Ａより５０℃低く、処理時間が条件Ａの１２分の１という条件を用いた。 
2006148160.tif 000006
【００７２】
（７）比較例１と実施例１〜４との比較
比較例１におけるＳｉ濃度と、酸素濃度と、キャリア濃度と、ＧａＡｓバッファ層の表面モフォロジーとを分析、評価、測定した。ここで、Ｓｉ濃度と酸素濃度とはＳＩＭＳで分析し、キャリア濃度はＣＶ法で評価し、表面モフォロジーはレーザ散乱を利用して測定した。 
【００７３】
図５は、比較例１におけるＳｉ濃度と酸素濃度の分析結果と、キャリア濃度の評価結果を示す特性図である。図において、特性曲線Ｃ２１は、Ｓｉ濃度の分析結果を示し、特性曲線Ｃ２２は、酸素濃度の分析結果を示し、特性曲線Ｃ２３は、キャリア濃度の評価結果を示す。 
【００７４】
図５に示すように、比較例１では、アンドープ半絶縁性基板とＧａＡｓバッファ層との界面に、ＳｉまたはＳｉ化合物が多く残留している。しかしながら、この場合は、同時に、酸素も多く残留している。これにより、Ｓｉは酸化され、不活性化される。その結果、界面にキャリアの蓄積は見られない。 
【００７５】
しかしながら、この比較例１では、Ｓｉがドナーとして作用することによるキャリアの蓄積を防止する方法として、ＵＶオゾン処理法が用いられている。これにより、ＧａＡｓバッファ層の表面にヘイズが多くなる。その結果、ＧａＡｓバッファ層の表面モフォロジーが悪化する。これに対し、上述した本発明の実施例１〜４では、ヘイズが多くなることはない。以下、これを比較例２〜５を参照しながら説明する。 
【００７６】
（８）比較例２〜５
本比較例２〜５は、サーマルクリーニング処理の処理条件を除いて、比較例１と同じである。
すなわち、本比較例２〜４では、サーマルクリーニング処理の処理条件として、比較例１の条件Ｅではなく、それぞれ実施例１〜４と同じ条件Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いた。これは、ＵＶオゾン処理によってヘイズが発生する状態を実施例１〜４と比較し易くするためである。 
【００７７】
（９）比較例２〜５と実施例１〜４の比較
図６は、実施例１〜４と比較例２〜５におけるヘイズ（ＰＰＭ）の測定結果を示す図である。なお、このヘイズの測定には、テンコール社のSurfscan6200を使用した。 
【００７８】
図示のごとく、実施例１〜４では、ｎ−ＧａＡｓ層の表面におけるヘイズの量が少ない。これにより、この実施例１〜４では、ｎ−ＧａＡｓ層の表面モフォロジーが悪化することはない。これに対し、比較例２〜５では、それぞれ実施例１〜４と比べ、ｎ−ＧａＡｓ層の表面におけるヘイズの量が最低でも１００倍以上多くなる。これにより、この比較例２〜５では、ｎ−ＧａＡｓ層の表面モフォロジーが悪化する。 
【００７９】
以上から、ＵＶオゾン処理法を用いることによって、ヘイズの量が多くなり、表面モフォロジーが悪化することがわかる。 
【００８０】
なお、比較例２，３と比較例４，５との比較から明らかなように、キャリアの蓄積防止用の表面処理方法としてＵＶオゾン処理法を用いる場合であっても、自然酸化膜等を除去する場合、ＡｓＨ3の供給量を従来より多くするようにすれば、ヘイズの量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１におけるＳｉ濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。
【図２】本発明の実施例２におけるＳｉ濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例３におけるＳｉ濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。
【図４】本発明の実施例４におけるＳｉ濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例１〜４と比較される比較例１におけるＳｉ濃度および酸素濃度の分析結果とキャリア濃度の評価結果を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例１〜４とこれらと比較される比較例２〜５とにおけるヘイズの測定結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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