(57)【要約】【課題】  表面のダメージの程度を高精度に評価することができる化合物半導体部材のダメージ評価方法及び化合物半導体部材の製造方法、並びに、ダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜を提供する。【解決手段】  化合物半導体基板１０の表面１０ａの分光エリプソメトリ測定を行う。分光エリプソメトリ測定によって得られた光学定数のスペクトルにおいて、化合物半導体基板のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージを評価する。【選択図】  図１
2006349374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた光学定数のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程と、
を含む、化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２】
前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項３】
前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項４】
前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項５】
前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項６】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域よりも長波長側に位置する別の波長域におけるピークを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程と、
を含む、化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項７】
化合物半導体領域と前記化合物半導体領域上に設けられたダメージ層とを有する化合物半導体部材における前記ダメージ層の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体領域と前記ダメージ層との間において光が少なくとも１回反射することによって前記複素屈折率の虚部のスペクトルに生じるピークを用いて、前記化合物半導体部材における前記ダメージ層の前記表面のダメージを評価する工程と、
を含む、化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項８】
前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項９】
前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１０】
前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１１】
前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１２】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域よりも長波長側に位置する別の波長域におけるピークを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程と、
を含む、化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１３】
化合物半導体領域と前記化合物半導体領域上に設けられたダメージ層とを有する化合物半導体部材における前記ダメージ層の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体領域と前記ダメージ層との間において光が少なくとも１回反射することによって前記複素誘電率の虚部のスペクトルに生じるピークを用いて、前記化合物半導体部材における前記ダメージ層の前記表面のダメージを評価する工程と、
を含む、化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１４】
前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１５】
前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１６】
前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１７】
前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１８】
前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項１９】
前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２０】
前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２１】
前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、
前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いる、請求項１に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２２】
前記化合物半導体部材は、化合物半導体基板である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２３】
前記化合物半導体部材は、基板上に設けられた化合物半導体膜である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２４】
前記化合物半導体部材は、単結晶材料又は多結晶材料からなる、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２５】
前記バンドギャップは、１．６×１０−１９Ｊ以上である、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２６】
前記化合物半導体部材は、Ｂ、Ａｌ及びＧａのうち少なくとも１つを含む窒化物系化合物半導体からなる、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２７】
前記化合物半導体部材は、Ｂｅ及びＺｎのうち少なくとも１つを含む酸化物系化合物半導体からなる、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２８】
前記化合物半導体部材は、ＺｎＳｅ系化合物半導体からなる、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の化合物半導体部材のダメージ評価方法。
【請求項２９】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３０】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３１】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３２】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３３】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３４】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３５】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３６】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３７】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３８】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの極大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項３９】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４０】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４１】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４２】
化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、
前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの極大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程と、
を含む、化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４３】
前記化合物半導体部材は、化合物半導体基板である、請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４４】
前記化合物半導体部材は、基板上に設けられた化合物半導体膜である、請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４５】
前記良品と判断する工程の後に、前記化合物半導体部材の前記表面上に薄膜を形成する工程を更に含む、請求項２９〜４４のいずれか一項に記載の化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４６】
前記良品と判断する工程の後に、前記化合物半導体部材の前記表面上に電極を形成する工程を更に含む、請求項２９〜４５のいずれか一項に記載の化合物半導体部材の製造方法。
【請求項４７】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部と３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部との差の絶対値が０．０４５以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項４８】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部の絶対値が０．１８以下である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項４９】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５０】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部との差の絶対値が０．２４以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５１】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部の絶対値が０．９以下である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５２】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５３】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部と３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部との差の絶対値が０．０３５以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５４】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が２．７以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５５】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部との差の絶対値が０．１３以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５６】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が７．２以上である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５７】
表面上に形成され酸化膜及び凹凸層のうち少なくとも一方を含む層の厚さが６ｎｍ以下である、窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５８】
当該窒化ガリウム系化合物半導体部材は、窒化ガリウム系化合物半導体基板である、請求項４７〜５７のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項５９】
当該窒化ガリウム系化合物半導体部材は、基板上に設けられた窒化ガリウム系化合物半導体膜である、請求項４７〜５７のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体部材。
【請求項６０】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部と３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部との差の絶対値が０．０４５以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６１】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部の絶対値が０．１８以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６２】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６３】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部との差の絶対値が０．２４以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６４】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部の絶対値が０．９以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６５】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６６】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部と３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部との差の絶対値が０．０３５以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６７】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が２．７以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６８】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部との差の絶対値が０．１３以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項６９】
表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が７．２以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【請求項７０】
表面上に形成され酸化膜及び凹凸層のうち少なくとも一方を含む層の厚さが６ｎｍ以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される、窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体はＳｉに比べて種々のメリットを有する。例えば、化合物半導体では、組成を調整することによってバンドギャップを制御することができる。さらに、化合物半導体は、直接遷移、ワイドバンドギャップ等の光学特性を有するので、例えばＬＥＤ又はＬＤ等の光デバイスに好適に利用される。また、化合物半導体は高いキャリア移動度を有するので、高速デバイスにも好適に利用される。
【０００３】
上記光デバイス又は高速デバイス等の化合物半導体デバイスを製造する際には、化合物半導体基板、又は、ガラス基板等の非晶質基板上に化合物半導体膜を形成してなる積層基板が用いられる。化合物半導体基板又は積層基板の表面上には、例えば化合物半導体膜又は電極が形成される。化合物半導体デバイスのデバイス特性は、化合物半導体基板若しくは積層基板と化合物半導体膜との界面、又は、化合物半導体基板若しくは積層基板と電極との界面の影響を強く受ける。したがって、化合物半導体デバイスにおける界面評価は重要である。
【０００４】
また、化合物半導体デバイスを製造する際には、いくつかの製造プロセスにおいて上述の界面にダメージが発生する。例えば、化合物半導体基板又は積層基板の表面粗さはデバイス特性に影響するので、化合物半導体基板又は積層基板の表面は、研磨処理又はエッチング処理される。このとき、表面にスクラッチ又は歪みが生じることによって当該表面にダメージが生じてしまう。また、化合物半導体基板又は積層基板の表面上に、ナノメートルサイズの薄膜又は微細パターンを形成する際には、例えばドライエッチング又はウェットエッチング等が用いられる。このとき、化合物半導体基板若しくは積層基板の表面、又は、薄膜若しくは微細パターンの表面にダメージが生じてしまう。
【０００５】
上述のようなダメージが表面に存在する化合物半導体基板又は化合物半導体膜の表面上に、例えばエピタキシャル膜を成長させることによって化合物半導体デバイスを製造すると、化合物半導体基板又は化合物半導体膜とエピタキシャル膜との界面に存在するダメージに起因してデバイス特性が劣化してしまう。
【０００６】
そこで、化合物半導体基板又は化合物半導体膜の表面のダメージを評価する方法として、通常、Ｘ線回折、走査型電子線顕微鏡（ＳＥＭ）又はカソードルミネッセンス等を用いた方法が用いられている。
【０００７】
一方、特許文献１には、エリプソメトリ法を用いて基板のダメージを評価する方法が開示されている。この方法では、基板からの反射光の強度の変化割合からダメージ層の深さやダメージの程度を評価している。
【０００８】
また、特許文献２には、ウェハにエッチング処理を施し、エッチング処理後のウェハの表面構造をエリプソメトリ法を用いて評価する方法が開示されている。この方法では、偏光した光をウェハに照射し、ウェハによって反射された偏光を用いてウェハの表面構造を評価している。具体的には、ウェハに照射した偏光とウェハによって反射された偏光との位相差Δ及び振幅比ψからウェハの表面構造を推定している。
【特許文献１】特開平１１−８７４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された方法では、化合物半導体部材の表面におけるダメージ評価の精度が未だ十分ではなく、当該精度の更なる向上が望まれている。
【００１０】
そこで本発明は、表面のダメージの程度を高精度に評価することができる化合物半導体部材のダメージ評価方法及び化合物半導体部材の製造方法、並びに、ダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜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】
【００１１】
上述の課題を解決するため、（１）本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた光学定数のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程とを含む。ここで、「光学定数のスペクトル」とは、例えば各波長における光学定数のデータを意味する。
【００１２】
本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法では、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行うことにより、電子と正孔とがクーロン力で結合した状態であるエキシトン（励起子）が発生する。エキシトンは、バンドギャップに対応する波長を含む波長域における光学定数のスペクトル（以下、「特定波長域スペクトル」という。）に特に強い影響を与える。したがって、特定波長域スペクトルを選択してダメージ評価を行うことにより、分光エリプソメトリ測定で得られた光学定数のスペクトル全体を用いたダメージ評価に比べて、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができる。
【００１３】
また、（２）前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００１４】
また、（３）前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値を用いることが好ましい。
【００１５】
これらの場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の虚部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ１ｍａｘは、特定波長域スペクトルの１次微分の極値の絶対値と同じ値である。最大値Ｇ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００１６】
また、（４）前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長を用いることが好ましい。
【００１７】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の虚部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長λ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。波長λ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００１８】
また、（５）前記光学定数は、複素屈折率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いることが好ましい。
【００１９】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の虚部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。極大値Ｐ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００２０】
（６）本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域よりも長波長側に位置する別の波長域におけるピークを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程とを含む。
【００２１】
（７）本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法は、化合物半導体領域と前記化合物半導体領域上に設けられたダメージ層とを有する化合物半導体部材における前記ダメージ層の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体領域と前記ダメージ層との間において光が少なくとも１回反射することによって前記複素屈折率の虚部のスペクトルに生じるピークを用いて、前記化合物半導体部材における前記ダメージ層の前記表面のダメージを評価する工程とを含む。
【００２２】
本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法では、複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、別の波長域におけるピーク（反射によって生じるピーク）をダメージ評価に用いる。このピークは、ダメージの程度が大きい場合に確認される。このピークを用いることにより、表面のダメージの程度を高精度に評価することができる。
【００２３】
また、（８）前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００２４】
また、（９）前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値を用いることが好ましい。
【００２５】
これらの場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の虚部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値の最大値（又は特定波長域スペクトルの１次微分の極値の絶対値）Ｇ２ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて大きくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００２６】
また、（１０）前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長を用いることが好ましい。
【００２７】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の虚部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長λ２ｍａｘをダメージ評価に用いる。波長λ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００２８】
また、（１１）前記光学定数は、複素誘電率の虚部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いることが好ましい。
【００２９】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の虚部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ２ｍａｘをダメージ評価に用いる。極大値Ｐ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００３０】
（１２）本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域よりも長波長側に位置する別の波長域におけるピークを用いて、前記化合物半導体部材の前記表面のダメージを評価する工程とを含む。
【００３１】
（１３）本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法は、化合物半導体領域と前記化合物半導体領域上に設けられたダメージ層とを有する化合物半導体部材における前記ダメージ層の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体領域と前記ダメージ層との間において光が少なくとも１回反射することによって前記複素誘電率の虚部のスペクトルに生じるピークを用いて、前記化合物半導体部材における前記ダメージ層の前記表面のダメージを評価する工程とを含む。
【００３２】
本発明の化合物半導体部材のダメージ評価方法では、複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、別の波長域におけるピーク（反射によって生じるピーク）をダメージ評価に用いる。このピークは、ダメージの程度が大きい場合に確認される。このピークを用いることにより、表面のダメージの程度を高精度に評価することができる。
【００３３】
また、（１４）前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００３４】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の実部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ３１ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ３１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ３１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００３５】
また、（１５）前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００３６】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の実部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ３２ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ３２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ３２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００３７】
また、（１６）前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長を用いることが好ましい。
【００３８】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の実部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長λ３ｍａｘをダメージ評価に用いる。波長λ３ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ３ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００３９】
また、（１７）前記光学定数は、複素屈折率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いることが好ましい。
【００４０】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素屈折率の実部のスペクトルが得られる。この複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ３ｍａｘをダメージ評価に用いる。極大値Ｐ３ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ３ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００４１】
また、（１８）前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００４２】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の実部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ４１ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ４１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ４１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００４３】
また、（１９）前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値を用いることが好ましい。
【００４４】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の実部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ４２ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ４２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ４２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００４５】
また、（２０）前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長を用いることが好ましい。
【００４６】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の実部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長λ４ｍａｘをダメージ評価に用いる。波長λ４ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ４ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００４７】
また、（２１）前記光学定数は、複素誘電率の実部であり、前記ダメージを評価する工程では、前記波長域におけるスペクトルの極大値を用いることが好ましい。
【００４８】
この場合、分光エリプソメトリ測定を行うことにより、複素誘電率の実部のスペクトルが得られる。この複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ４ｍａｘをダメージ評価に用いる。極大値Ｐ４ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ４ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【００４９】
また、（２２）前記化合物半導体部材は、化合物半導体基板であることが好ましい。この場合、化合物半導体基板表面のダメージの程度を評価することができる。
【００５０】
また、（２３）前記化合物半導体部材は、基板上に設けられた化合物半導体膜であることが好ましい。この場合、化合物半導体膜表面のダメージの程度を評価することができる。
【００５１】
また、（２４）前記化合物半導体部材は、単結晶材料又は多結晶材料からなることが好ましい。この場合、ダメージを受けた領域の単結晶材料又は多結晶材料がアモルファスに変化するため、ダメージを受けた領域と受けていない領域とを区別し易くなる。このため、ダメージを検出し易くなるので、ダメージ評価の精度を向上できる。
【００５２】
また、（２５）前記バンドギャップは、１．６×１０−１９Ｊ以上であることが好ましい。この場合、エキシトンが発生し易くなるので、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を更に高精度で評価することができる。
【００５３】
また、（２６）前記化合物半導体部材は、Ｂ、Ａｌ及びＧａのうち少なくとも１つを含む窒化物系化合物半導体からなることが好ましい。また、（２７）前記化合物半導体部材は、Ｂｅ及びＺｎのうち少なくとも１つを含む酸化物系化合物半導体からなることが好ましい。また、（２８）前記化合物半導体部材は、ＺｎＳｅ系化合物半導体からなることが好ましい。
【００５４】
（２９）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００５５】
（３０）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００５６】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ１ｍａｘは、特定波長域スペクトルの１次微分の極値の絶対値と同じ値である。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００５７】
（３１）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００５８】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長λ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００５９】
（３２）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６０】
（３３）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの１次微分の極値の絶対値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６１】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘをダメージ評価に用いる。最大値Ｇ１ｍａｘは、特定波長域スペクトルの１次微分の極値の絶対値と同じ値である。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００６２】
（３４）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６３】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長λ２ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００６４】
（３５）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６５】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ３１ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００６６】
（３６）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６７】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ３２ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００６８】
（３７）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００６９】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長λ３ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００７０】
（３８）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの極大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００７１】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ３ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００７２】
（３９）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００７３】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ４１ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００７４】
（４０）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００７５】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも長波長側に位置する部分における傾きの絶対値の最大値Ｇ４２ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００７６】
（４１）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００７７】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルのうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾きの絶対値が最大となる波長λ４ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００７８】
（４２）本発明の化合物半導体部材の製造方法は、化合物半導体部材の表面の分光エリプソメトリ測定を行う工程と、前記分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、前記化合物半導体部材のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルの極大値が所定の閾値以上の場合に良品と判断する工程とを含む。
【００７９】
本発明の化合物半導体部材の製造方法では、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、特定波長域スペクトルの極大値Ｐ４ｍａｘをダメージ評価に用いる。これにより、化合物半導体部材の表面のダメージの程度を高精度で評価することができると共に、ダメージの程度を定量化することができる。したがって、本発明の化合物半導体部材の製造方法を用いることにより、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材を製造できる。
【００８０】
また、（４３）前記化合物半導体部材は、化合物半導体基板であることが好ましい。この場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板を製造できる。
【００８１】
また、（４４）前記化合物半導体部材は、基板上に設けられた化合物半導体膜であることが好ましい。この場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体膜を基板上に形成できる。
【００８２】
また、上記化合物半導体部材の製造方法は、（４５）前記良品と判断する工程の後に、前記化合物半導体部材の前記表面上に薄膜を形成する工程を更に含むことが好ましい。この場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材の表面上に薄膜が形成されるので、当該薄膜の結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。
【００８３】
また、上記化合物半導体部材の製造方法は、（４６）前記良品と判断する工程の後に、前記化合物半導体部材の前記表面上に電極を形成する工程を更に含むことが好ましい。この場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体部材の表面上に電極を形成することができる。
【００８４】
（４７）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部と３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部との差の絶対値が０．０４５以上である。
【００８５】
（４８）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部の絶対値が０．１８以下である。
【００８６】
（４９）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である。
【００８７】
（５０）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部との差の絶対値が０．２４以上である。
【００８８】
（５１）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部の絶対値が０．９以下である。
【００８９】
（５２）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である。
【００９０】
（５３）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部と３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部との差の絶対値が０．０３５以上である。
【００９１】
（５４）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が２．７以上である。
【００９２】
（５５）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部との差の絶対値が０．１３以上である。
【００９３】
（５６）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が７．２以上である。
【００９４】
（５７）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材は、表面上に形成され酸化膜及び凹凸層のうち少なくとも一方を含む層の厚さが６ｎｍ以下である。
【００９５】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体部材では、表面のダメージの程度が小さい。
【００９６】
（５８）当該窒化ガリウム系化合物半導体部材は、窒化ガリウム系化合物半導体基板であることが好ましい。この窒化ガリウム系化合物半導体基板では、表面のダメージの程度が小さい。
【００９７】
（５９）当該窒化ガリウム系化合物半導体部材は、基板上に設けられた窒化ガリウム系化合物半導体膜であることが好ましい。この窒化ガリウム系化合物半導体膜では、表面のダメージの程度が小さい。
【００９８】
（６０）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部と３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部との差の絶対値が０．０４５以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【００９９】
（６１）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部の絶対値が０．１８以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１００】
（６２）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０１】
（６３）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部との差の絶対値が０．２４以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０２】
（６４）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部の絶対値が０．９以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０３】
（６５）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長が３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０４】
（６６）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部と３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部との差の絶対値が０．０３５以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０５】
（６７）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が２．７以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０６】
（６８）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部との差の絶対値が０．１３以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０７】
（６９）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面の分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部のスペクトルにおいて、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値が７．２以上である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０８】
（７０）本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面上に形成され酸化膜及び凹凸層のうち少なくとも一方を含む層の厚さが６ｎｍ以下である窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成される。
【０１０９】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体部材上に形成されている。このため、窒化ガリウム系化合物半導体膜の結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。
【発明の効果】
【０１１０】
本発明によれば、表面のダメージの程度を高精度に評価することができる化合物半導体部材のダメージ評価方法及び化合物半導体部材の製造方法、並びに、ダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【０１１２】
図１は、実施形態に係る化合物半導体部材のダメージ評価方法及び化合物半導体部材の製造方法の工程を示すフローチャートである。実施形態に係る化合物半導体部材のダメージ評価方法は、分光エリプソメトリ測定工程Ｓ１及びダメージ評価工程Ｓ２を含む。実施形態に係る化合物半導体部材の製造方法は、分光エリプソメトリ測定工程Ｓ１及びダメージ評価工程Ｓ２を含み、薄膜形成工程Ｓ３及び電極形成工程Ｓ４を更に含むことが好ましい。
【０１１３】
（分光エリプソメトリ測定工程）
図２は、分光エリプソメトリ測定工程を模式的に示す図面である。分光エリプソメトリ測定工程Ｓ１では、化合物半導体基板１０（化合物半導体部材）の表面１０ａの分光エリプソメトリ測定を行う。分光エリプソメトリ測定は、分光エリプソメータ１６を用いて行われることが好ましい。
【０１１４】
分光エリプソメータ１６は、化合物半導体基板１０を支持するためのステージ１７と、化合物半導体基板１０の表面１０ａに向けて光ＬＴ１を出射する光源１２とを備える。光ＬＴ１の波長は固定でもよいし、可変でもよい。光源１２から出射された光ＬＴ１はフィルタ１８を通過することによって直線偏光に変換される。よって、直線偏光の光ＬＴ１が化合物半導体基板１０の表面１０ａに入射する。表面１０ａで反射された光ＬＴ２は光検出部１４に入射する。光検出部１４には、後述する光ＬＴ２の振幅比ψ及び位相差Δを測定するための光学系（図示せず）を介してコンピュータＣが接続されている。コンピュータＣによって振幅比ψ及び位相差Δのデータが記録される。また、分光エリプソメータ１６は、表面１０ａに対する光ＬＴ１の入射角度及び光ＬＴ２の反射角度を手動又は自動で調整可能な角度調整機構（図示せず）を有することが好ましい。
【０１１５】
分光エリプソメータ１６を用いることによって、分光エリプソメトリ測定は好適に実施される。まず、分光エリプソメータ１６の初期調整を必要に応じて行う。具体的には、例えば、化合物半導体基板１０をステージ１７上に載置した後、表面１０ａと直交する方向から化合物半導体基板１０に参照光を照射して、その参照光と反射光とが重なるようにステージ１７の傾きを調整する。続いて、表面１０ａと直交する方向から所定角ずれた方向から化合物半導体基板１０に光ＬＴ１を照射して、光検出部１４に入射する光ＬＴ２の強度が最大となるように、光源１２と化合物半導体基板１０との距離、光ＬＴ１の入射角度、光検出部１４と化合物半導体基板１０との距離等を調整し、所定の入射角度に光源１２及び光検出部１４をセットする。
【０１１６】
光ＬＴ２は、表面１０ａに直交する成分（以下、「直交成分Ｙ」という。）と表面１０ａに平行な成分（以下、「平行成分Ｘ」という。）とからなる。光検出部１４は、直交成分Ｙ及び平行成分Ｘを検出することができる。直交成分Ｙの反射係数をＲｐ、平行成分Ｘの反射係数をＲｓとした場合、下記式（１）が成立する。この式（１）を用いて振幅比ψ及び位相差Δが測定データとして得られる。式（１）中、ｉは虚数を示す。
Ｒｐ／Ｒｓ＝ｔａｎ（ψ）ｅｘｐ（ｉΔ）  …  （１）
【０１１７】
振幅比ψ及び位相差Δのデータは、光検出部１４に接続されたコンピュータＣ内のメモリ又はハードディスク等の記録部（図示せず）に保存される。なお、光ＬＴ１の波長が可変であれば、振幅比ψ及び位相差Δの各波長におけるデータが測定データとして得られる。光ＬＴ１の波長が可変の場合、光ＬＴ１の波長が固定の場合に比べて測定波長倍のデータが得られるので、１回の測定で化合物半導体基板１０の光学特性及び化合物半導体基板１０を構成する各層の厚さ等を測定することができる。また、分光エリプソメトリ測定では、１ｎｍ以下の表面粗さを測定することもできる。
【０１１８】
（ダメージ評価工程）
ダメージ評価工程Ｓ２では、上記測定データを用いて以下に示す解析を行うことにより、化合物半導体基板１０の光学定数（複素誘電率の実部ε１、複素誘電率の虚部ε２、複素屈折率の実部Ｎ及び複素屈折率の虚部Ｋ）のスペクトルを得る。
【０１１９】
光学定数のスペクトルを得るためには、まず化合物半導体基板１０のモデル構造を推定する。化合物半導体基板１０のモデル構造は、例えば、化合物半導体領域１３と、化合物半導体領域１３上に設けられたダメージ層１１とを備える。また、ダメージ層１１上には、例えば、酸化膜及び表面粗さに起因する凹凸層のうち少なくとも一方を含む層１５が形成されていてもよい。層１５は、凹凸表面を有する酸化膜であってもよい。また、層１５は、例えば酸化物と空気とが混在した層であることが好ましい。層１５において、例えば、酸化物と空気とは５０体積％ずつ混在しているが、酸化物と空気の体積比率を変えてもよい。
【０１２０】
次に、上記モデル構造において、化合物半導体領域１３、ダメージ層１１及び層１５等の膜厚、屈折率及び消衰係数等のパラメータを入力して光学シミュレーションを行い、光学シミュレーションの結果と、分光エリプソメトリ測定の測定データとを対比してフィッティングを行う。さらに、フィッティングの結果をフィードバックして、上記パラメータを再入力して光学シミュレーションを再び行う。この一連の作業を繰り返し実施して、最適なモデル構造を決定する。なお、光学シミュレーション及びフィッティングは、コンピュータＣにおいて最適な解析ソフトを用いることで好適に実施される。
【０１２１】
次に、上述のように決定されたモデル構造を用いて、測定データ（各波長に対する振幅比ψ及び位相差Δのデータ）から複素誘電率ε及び複素屈折率ｎを算出する。ここで、種々の誘電関数が知られているので、まず複素誘電率εを算出した後に複素屈折率ｎを算出することが好ましい。例えば、下記式（２）で表される誘電関数を用いて、複素誘電率εから複素屈折率ｎを算出する。
ｎ＝√ε  …（２）
【０１２２】
複素誘電率ε及び複素屈折率ｎは、下記式（３），（４）で表される。式（３）において、ε１は複素誘電率の実部を示し、ε２は複素誘電率の虚部を示す。式（４）において、Ｎは複素屈折率の実部を示し、Ｋは複素屈折率の虚部を示す。
ε＝ε１＋ｉε２  …（３）
ｎ＝Ｎ＋ｉＫ  …（４）
【０１２３】
上記式（３），（４）を用いることにより、光学定数（複素誘電率の実部ε１、複素誘電率の虚部ε２、複素屈折率の実部Ｎ及び複素屈折率の虚部Ｋ）のスペクトルが得られる。ダメージ評価工程Ｓ２では、分光エリプソメトリ測定によって得られた上記光学定数のスペクトルにおいて、化合物半導体基板１０のバンドギャップに対応する波長を含む波長域におけるスペクトルを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージを評価する。かかるダメージとしては、研磨又はエッチング等によるダメージ、スクラッチ又は歪み等が挙げられる。
【０１２４】
上記ダメージ評価方法では、化合物半導体基板１０の表面１０ａに対して、上述の分光エリプソメトリ測定を行うことにより、電子と正孔とがクーロン力で結合した状態であるエキシトンが発生する。エキシトンは、バンドギャップに対応する波長を含む波長域における光学定数のスペクトルに特に強い影響を与える。したがって、光学定数のスペクトルの一部を選択して用いることにより、分光エリプソメトリ測定で得られた光学定数のスペクトル全体を用いるダメージ評価に比べて、ノイズ成分を小さくできる。よって、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの程度を非破壊かつ高精度で評価することができる。さらに、上記ダメージ評価方法では、ダメージ層１１の厚さ及び光学特性、層１５の厚さ、酸化膜の厚さ、表面粗さ等も同時に測定できる。
【０１２５】
なお、モデル構造又は誘電関数として上記モデル構造又は誘電関数とは異なるものを用いた場合であっても、ダメージが光学定数のスペクトルに与える影響の傾向は同じである。
【０１２６】
化合物半導体基板１０が例えば単結晶材料又は多結晶材料からなる場合には、ダメージを受けた領域の単結晶材料又は多結晶材料がアモルファスに変化するため、ダメージを受けた領域と受けていない領域とを区別し易くなる。このため、ダメージを検出し易くなるので、ダメージ評価の精度を向上できる。
【０１２７】
化合物半導体基板１０のバンドギャップは、１．６×１０−１９Ｊ（１ｅＶ）以上であることが好ましい。この場合、分光エリプソメトリ測定によってエキシトンが発生し易くなるので、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの程度を更に高精度で評価することができる。特に、化合物半導体基板１０がＧａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＺｎＳｅ又はＺｎＯ等のワイドギャップ半導体からなる場合、エキシトンの影響が強くなる。一方、化合物半導体基板１０がバンドギャップの小さい化合物半導体からなる場合であっても、液体窒素の温度程度に冷却することによってエキシトンによる効果を顕在化することができる。
【０１２８】
化合物半導体基板１０は、Ｂ、Ａｌ及びＧａのうち少なくとも１つを含む窒化物系化合物半導体からなることが好ましい。また、化合物半導体基板１０は、Ｂｅ及びＺｎのうち少なくとも１つを含む酸化物系化合物半導体からなることが好ましい。さらに、化合物半導体基板１０は、ＺｎＳｅ系化合物半導体からなることが好ましい。いずれの場合であっても、化合物半導体基板１０のバンドギャップを大きくすることができるので、エキシトンの効果が現れ易い。
【０１２９】
より具体的には、化合物半導体基板１０は、例えば、ＧａＡｓ又はＩｎＰ等のIII−V族化合物半導体、ＢＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ又はＩｎＮ等の窒化物系化合物半導体、ＺｎＯ又はＺｎＳ等のII−VI族化合物半導体、ＢｅｘＯｙ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３又はＡｌ２Ｏ３等の酸化物系化合物半導体、ＺｎＳｅ等のＺｎＳｅ系化合物半導体、ＧａＡｌＮ又はＩｎＧａＮ等の３元系化合物半導体、４元系以上の化合物半導体からなる。また、これらの化合物半導体には不純物がドーピングされていてもよい。
【０１３０】
例えば化合物半導体基板１０が窒化ガリウム系化合物半導体からなる場合、ウルツ鉱型構造又は閃亜鉛鉱型（立方晶）構造の窒化ガリウム系化合物半導体を好適に用いることができる。ウルツ鉱型構造の場合、表面１０ａは、Ｃ面と呼ばれる（０００１）面、Ｍ面と呼ばれる（１０−１０）面、Ａ面と呼ばれる（１１−２０）面、Ｒ面と呼ばれる（０１−１２）面、及びＳ面と呼ばれる（１０−１１）面のうちいずれの面であってもよい。なお、Ｃ面には、ＧａからなるＧａ面とＮからなるＮ面とがある。通常Ｇａ面の方がエッチングされ難いので、表面１０ａをＧａ面とすることが好ましいが、表面１０ａをＮ面としてもよい。
【０１３１】
また、分光エリプソメトリ測定を行う際に、化合物半導体基板１０に代えて、図３に示される化合物半導体膜２０（化合物半導体部材）を用いてもよい。
【０１３２】
図３は、基板上に設けられた化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。図３に示される基板２２は、例えばガラス基板等の非晶質基板、サファイア基板又はＳｉ基板等の単結晶基板である。基板２２の裏面から反射する光の影響を除去する観点から、基板２２の裏面には表面荒れが存在することが好ましい。ただし、解析ソフトにおいて裏面から反射する光の影響を考慮可能なプログラムを利用できる場合には、裏面が鏡面であってもよい。化合物半導体膜２０の構成材料としては、化合物半導体基板１０と同様のものが挙げられる。この場合、分光エリプソメトリ測定は、光ＬＴ１を化合物半導体膜２０の表面２０ａに照射することによって行われる。
【０１３３】
また、化合物半導体膜２０のモデル構造は、例えば、化合物半導体領域２３と、化合物半導体領域２３上に設けられたダメージ層２１とを備える。また、ダメージ層２１上には層１５と同様の構成材料からなる層２５が形成されていてもよい。
【０１３４】
以下、図４及び図５を参照して、複素誘電率の実部ε１のスペクトル、複素誘電率の虚部ε２のスペクトル、複素屈折率の実部Ｎのスペクトル又は複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルを用いたダメージ評価の方法１〜方法１６について詳細に説明する。
【０１３５】
図４(ａ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部ＫのスペクトルＳＰ１を模式的に示すグラフである。グラフの縦軸は複素屈折率の虚部Ｋを表し、横軸は波長λを表す。なお、横軸にエネルギー又は波数をとってもよい。図４(ａ)を参照して、複素屈折率の虚部ＫのスペクトルＳＰ１のうち、波長λａから波長λｂまでの波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１を用いてダメージ評価を行う方法１〜方法４について詳細に説明する。波長域Ａは、化合物半導体基板１０のバンドギャップＥｇに対応する波長λＥｇを含む。波長λａは、例えば（０．９×λＥｇ）に設定することが好ましく、波長λｂは、例えば（１．１×λＥｇ）に設定することが好ましい。
【０１３６】
＜方法１＞
方法１では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１の傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ１ｍａｘは、スペクトルＳＡ１の１次微分の極値の絶対値と同じ値である。最大値Ｇ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１３７】
方法１は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ１ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１３８】
＜方法２＞
方法２では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１の傾きの絶対値が最大値Ｇ１ｍａｘとなる波長λ１ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。波長λ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１３９】
方法２は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。波長λ１ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１４０】
＜方法３＞
方法３では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１の極大値Ｐ１ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。極大値Ｐ１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１４１】
方法３は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。極大値Ｐ１ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１４２】
＜方法４＞
方法４では、波長域Ａよりも長波長側に位置する別の波長域ＢにおけるピークＳＢ１を用いる。波長域Ｂは、波長λｂよりも大きい波長λｃから波長λｄまでの波長域である。ピークＳＢ１は、化合物半導体領域１３とダメージ層１１との間において光が少なくとも１回反射（例えば多重反射）することによって、複素屈折率の虚部ＫのスペクトルＳＰ１に生じるものである。ピークＳＢ１は、ダメージの程度が大きい場合に確認される。このピークＳＢ１を用いることにより、表面１０ａのダメージの程度を高精度に評価することができる。
【０１４３】
化合物半導体基板１０は、以下に示す基板Ａ１〜基板Ａ３のいずれかであることが好ましい。いずれの場合においても、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られる。なお、化合物半導体基板１０が例えば窒化ガリウム系化合物半導体からなる場合、波長λＥｇは約３６５ｎｍである。
（基板Ａ１）３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋと３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋとの差の絶対値が０．０４５以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ２）３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋの絶対値が０．１８以下である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ３）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１の傾きの絶対値が最大となる波長λ１ｍａｘが３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
【０１４４】
図４(ｂ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部ε２のスペクトルＳＰ２を模式的に示すグラフである。グラフの縦軸は複素誘電率の虚部ε２を表し、横軸は波長λを表す。なお、横軸にエネルギー又は波数をとってもよい。図４(ｂ)を参照して、複素誘電率の虚部ε２のスペクトルＳＰ２のうち波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２を用いてダメージ評価を行う方法５〜方法８について詳細に説明する。
【０１４５】
＜方法５＞
方法５では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２の傾きの絶対値の最大値Ｇ２ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ２ｍａｘは、スペクトルＳＡ２の１次微分の極値の絶対値と同じ値である。最大値Ｇ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１４６】
方法５は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ２ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１４７】
＜方法６＞
方法６では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２の傾きの絶対値が最大値Ｇ２ｍａｘとなる波長λ２ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。波長λ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１４８】
方法６は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。波長λ２ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１４９】
＜方法７＞
方法７では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２の極大値Ｐ２ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。極大値Ｐ２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１５０】
方法７は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。極大値Ｐ２ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１５１】
＜方法８＞
方法８では、波長域Ａよりも長波長側に位置する別の波長域ＢにおけるピークＳＢ２を用いる。ピークＳＢ２は、化合物半導体領域１３とダメージ層１１との間において光が少なくとも１回反射（例えば多重反射）することによって、複素誘電率の虚部ε２のスペクトルＳＰ２に生じるものである。ピークＳＢ２は、ダメージの程度が大きい場合に確認される。このピークＳＢ２を用いることにより、表面１０ａのダメージの程度を高精度に評価することができる。
【０１５２】
化合物半導体基板１０は、以下に示す基板Ａ４〜基板Ａ６のいずれかであることが好ましい。いずれの場合においても、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られる。
（基板Ａ４）３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２との差の絶対値が０．２４以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ５）３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２の絶対値が０．９以下である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ６）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２の傾きの絶対値が最大となる波長λ２ｍａｘが３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
【０１５３】
図５(ａ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部ＮのスペクトルＳＰ３を模式的に示すグラフである。グラフの縦軸は複素屈折率の実部Ｎを表し、横軸は波長λを表す。なお、横軸にエネルギー又は波数をとってもよい。図５(ａ)を参照して、複素屈折率の実部ＮのスペクトルＳＰ３のうち波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３を用いてダメージ評価を行う方法９〜方法１２について詳細に説明する。
【０１５４】
＜方法９＞
方法９では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３のうち極大値Ｐ３ｍａｘに対応する波長λ３ｐよりも短波長側に位置する部分（λａ〜λ３ｐ）における傾きの絶対値の最大値Ｇ３１ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ３１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ３１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１５５】
方法９は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ３１ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１５６】
＜方法１０＞
方法１０では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３のうち極大値Ｐ３ｍａｘに対応する波長λ３ｐよりも長波長側に位置する部分（λ３ｐ〜λｂ）における傾きの絶対値の最大値Ｇ３２ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ３２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ３２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１５７】
方法１０は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ３２ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１５８】
＜方法１１＞
方法１１では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３のうち極大値Ｐ３ｍａｘに対応する波長λ３ｐよりも短波長側に位置する部分（λａ〜λ３ｐ）における傾きの絶対値が最大値Ｇ３１ｍａｘとなる波長λ３ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。波長λ３ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ３ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１５９】
方法１１は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。波長λ３ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１６０】
＜方法１２＞
方法１２では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３の極大値Ｐ３ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。極大値Ｐ３ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ３ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１６１】
方法１２は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。極大値Ｐ３ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１６２】
化合物半導体基板１０は、以下に示す基板Ａ７又は基板Ａ８であることが好ましい。いずれの場合においても、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られる。
（基板Ａ７）３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎと３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎとの差の絶対値が０．０３５以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ８）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３の極大値Ｐ３ｍａｘが２．７以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
【０１６３】
図５(ｂ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部ε１のスペクトルＳＰ４を模式的に示すグラフである。グラフの縦軸は複素誘電率の実部ε１を表し、横軸は波長λを表す。なお、横軸にエネルギー又は波数をとってもよい。図５(ｂ)を参照して、複素誘電率の実部ε１のスペクトルＳＰ４のうち波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４を用いてダメージ評価を行う方法１３〜方法１６について詳細に説明する。
【０１６４】
＜方法１３＞
方法１３では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４のうち極大値Ｐ４ｍａｘに対応する波長λ４ｐよりも短波長側に位置する部分（λａ〜λ４ｐ）における傾きの絶対値の最大値Ｇ４１ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ４１ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ４１ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１６５】
方法１３は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ４１ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１６６】
＜方法１４＞
方法１４では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４のうち極大値Ｐ４ｍａｘに対応する波長λ４ｐよりも長波長側に位置する部分（λ４ｐ〜λｂ）における傾きの絶対値の最大値Ｇ４２ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。最大値Ｇ４２ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、最大値Ｇ４２ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１６７】
方法１４は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。最大値Ｇ４２ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１６８】
＜方法１５＞
方法１５では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４のうち極大値Ｐ４ｍａｘに対応する波長λ４ｐよりも短波長側に位置する部分（λａ〜λ４ｐ）における傾きの絶対値が最大値Ｇ４１ｍａｘとなる波長λ４ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。波長λ４ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、波長λ４ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１６９】
方法１５は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。波長λ４ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１７０】
＜方法１６＞
方法１６では、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４の極大値Ｐ４ｍａｘを用いて、化合物半導体基板１０の表面１０ａのダメージの評価を行う。極大値Ｐ４ｍａｘは、ダメージの程度が大きくなるに連れて小さくなる傾向にある。よって、極大値Ｐ４ｍａｘをダメージ評価に用いることにより、ダメージの程度を定量化することができる。
【０１７１】
方法１６は、化合物半導体基板１０を製造する際に好適に用いられる。極大値Ｐ４ｍａｘが所定の閾値以上の場合に良品と判断することによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を高い歩留まりで製造できる。
【０１７２】
化合物半導体基板１０は、以下に示す基板Ａ９又は基板Ａ１０であることが好ましい。いずれの場合においても、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られる。
（基板Ａ９）３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１との差の絶対値が０．１３以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
（基板Ａ１０）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４の極大値Ｐ４ｍａｘが７．２以上である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
【０１７３】
また、化合物半導体基板１０が基板Ａ１１であることが好ましい。この場合、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られる。
（基板Ａ１１）表面１０ａ上に形成された層１５の厚さが６ｎｍ以下である窒化ガリウム系化合物半導体基板。
【０１７４】
なお、化合物半導体基板１０に代えて、図３に示される化合物半導体膜２０のダメージを評価してもよい。この場合、方法１〜方法１６を用いることにより、基板２２上に設けられた化合物半導体膜２０の表面２０ａにおけるダメージの程度を高精度で評価できると共に、ダメージの程度を定量化できる。また、ダメージが化合物半導体膜２０に与える相対的な影響が大きくなるので、ダメージの程度が小さい場合であってもダメージを検出し易くなる。
【０１７５】
さらに、方法１〜方法１６を用いることによって、ダメージの程度が小さい化合物半導体膜２０を高い歩留まりで製造できる。
【０１７６】
化合物半導体膜２０は、以下に示す膜Ｂ１〜膜Ｂ１１のいずれかであることが好ましい。いずれの場合においても、表面のダメージの程度が小さい窒化ガリウム系化合物半導体膜が得られる。なお、化合物半導体膜２０が例えば窒化ガリウム系化合物半導体からなる場合、波長λＥｇは約３６５ｎｍである。
（膜Ｂ１）３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋと３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋとの差の絶対値が０．０４５以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ２）３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋの絶対値が０．１８以下である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ３）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ１の傾きの絶対値が最大となる波長λ１ｍａｘが３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ４）３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２との差の絶対値が０．２４以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ５）３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２の絶対値が０．９以下である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ６）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ２の傾きの絶対値が最大となる波長λ２ｍａｘが３５０ｎｍ以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ７）３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎと３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎとの差の絶対値が０．０３５以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ８）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ３の極大値Ｐ３ｍａｘが２．７以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ９）３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１との差の絶対値が０．１３以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ１０）波長λａが３００ｎｍかつ波長λｂが４００ｎｍの場合に、波長域ＡにおけるスペクトルＳＡ４の極大値Ｐ４ｍａｘが７．２以上である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
（膜Ｂ１１）表面２０ａ上に形成された層２５の厚さが６ｎｍ以下である窒化ガリウム系化合物半導体膜。
【０１７７】
（薄膜形成工程）
図６(ａ)は、薄膜形成工程における化合物半導体基板を模式的に示す断面図である。図６(ｂ)は、薄膜形成工程における化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。薄膜形成工程Ｓ３は、ダメージ評価工程Ｓ２の後に実施されることが好ましい。
【０１７８】
薄膜形成工程Ｓ３では、図６(ａ)に示されるように、化合物半導体基板１０の表面１０ａ上に薄膜３０を形成する。薄膜３０は、例えばエピタキシャル成長法を用いて形成される。薄膜３０としては、例えば、化合物半導体膜、酸化膜、ＺｎＯ膜、アモルファス膜等が挙げられる。ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０の表面１０ａ上に薄膜３０が形成されると、薄膜３０の結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。なお、化合物半導体基板１０の表面１０ａと薄膜３０との間に層１５が介在してもよい。
【０１７９】
薄膜３０は、上記基板Ａ１〜基板Ａ１１のいずれか１つの基板上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体膜であることが好ましい。この窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面のダメージの程度が小さい基板Ａ１〜基板Ａ１１のいずれか１つの基板上に形成されているので、結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。
【０１８０】
また、薄膜形成工程Ｓ３では、図６(ｂ)に示されるように、化合物半導体膜２０の表面２０ａ上に薄膜３２を形成してもよい。薄膜３２は、例えばエピタキシャル成長法を用いて形成される。薄膜３２としては、薄膜３０と同様のものが挙げられる。ダメージの程度が小さい化合物半導体膜２０の表面２０ａ上に薄膜３２が形成されると、薄膜３２の結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。なお、化合物半導体膜２０の表面２０ａと薄膜３２との間に層２５が介在してもよい。
【０１８１】
薄膜３２は、上記膜Ｂ１〜膜Ｂ１１のいずれか１つの膜上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体膜であることが好ましい。この窒化ガリウム系化合物半導体膜は、表面のダメージの程度が小さい膜Ｂ１〜膜Ｂ１１のいずれか１つの膜上に形成されているので、結晶性が向上すると共に表面粗さが改善される。
【０１８２】
（電極形成工程）
図７(ａ)は、電極形成工程における化合物半導体基板を模式的に示す断面図である。図７(ｂ)は、電極形成工程における化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。電極形成工程Ｓ４は、ダメージ評価工程Ｓ２の後に実施されることが好ましく、薄膜形成工程Ｓ３の後に実施されることが更に好ましい。
【０１８３】
電極形成工程Ｓ４では、図７(ａ)に示されるように、薄膜３０上に、例えば金属膜等の電極４０を形成する。この場合、薄膜３０は優れた結晶性を有し、かつ、表面粗さも低減されているので、薄膜３０と電極４０との界面におけるダメージの発生を抑制できる。
【０１８４】
なお、電極４０を化合物半導体基板１０の表面１０ａ上に直接形成してもよい。その場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体基板１０を用いることにより、化合物半導体基板１０と電極４０との界面におけるダメージの発生を抑制できる。
【０１８５】
また、電極形成工程Ｓ４では、図７(ｂ)に示されるように、薄膜３２上に電極４２を形成してもよい。この場合、薄膜３２は優れた結晶性を有し、かつ、表面粗さも低減されているので、薄膜３２と電極４２との界面におけるダメージの発生を抑制できる。
【０１８６】
なお、電極４０を化合物半導体膜２０の表面２０ａ上に直接形成してもよい。その場合、ダメージの程度が小さい化合物半導体膜２０を用いることにより、化合物半導体膜２０と電極４２との界面におけるダメージの発生を抑制できる。
【０１８７】
上記各工程を経ることによって、化合物半導体デバイスを製造することができる。
【０１８８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【０１８９】
続いて、上記実施形態に係る実験例について説明する。
【０１９０】
（実験例１）
まず、ＧａＮ単結晶インゴットをスライスすることによって、２インチφのＧａＮ単結晶基板を準備した。準備したＧａＮ単結晶基板の表面を研磨した後、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）を用いて、表面にドライエッチングを施した。ドライエッチング条件を下記に示す。
・エッチングガス：Ａｒガス
・供給電力：２００Ｗ
・チャンバ内圧力：１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
・エッチング時間：１０分間
【０１９１】
その後、表面のダメージを除去するために、ＧａＮ単結晶基板を４０℃の５％ＮＨ４ＯＨ溶液に１５分間浸漬させることによってウェットエッチングを行った。このようにして実験例１のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０１９２】
（実験例２）
まず、ＧａＮ単結晶インゴットをスライスすることによって、２インチφのＧａＮ単結晶基板を準備した。準備したＧａＮ単結晶基板の表面を粗研磨した後、粒径０．５μｍのダイヤモンド砥粒を用いて表面を更に研磨した。その後、イソプロピルアルコールを用いて表面を洗浄した。このようにして実験例２のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０１９３】
（実験例３）
粒径０．５μｍのダイヤモンド砥粒に代えて、粒径０．１μｍのダイヤモンド砥粒を用いたこと以外は実験例２と同様にして、実験例３のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０１９４】
（実験例４）
実験例３と同様にして得られたＧａＮ単結晶基板に、実験例１のドライエッチングを施して、実験例４のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０１９５】
（実験例５）
実験例３と同様にして得られたＧａＮ単結晶基板に、希釈したＨ３ＰＯ４溶液を用いてウェットエッチングを施して、実験例５のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０１９６】
（フォトルミネッセンス測定及び蛍光顕微鏡測定）
実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の表面のフォトルミネッセンス測定をそれぞれ実施した。フォトルミネッセンス測定では、光源として、波長３２５ｎｍのレーザ光を出射可能なＨｅ−Ｃｄレーザを用いた。レーザ光を、各ＧａＮ単結晶基板の表面に垂直に入射させることによって、発光スペクトルを得た。各発光スペクトルでは、３６５ｎｍ付近にピークが確認された。
【０１９７】
フォトルミネッセンス測定は、波長０．５ｎｍ間隔で実施し、ピーク付近の値を正規分布で補間した。また、バックグラウンドはピークの裾の部分を直線近似することにより行った。
【０１９８】
また、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の表面の蛍光顕微鏡測定をそれぞれ実施した。蛍光顕微鏡測定では、波長３４５ｎｍ以上の光を透過可能な光学系を用いた。
【０１９９】
フォトルミネッセンス測定及び蛍光顕微鏡測定の結果、フォトルミネッセンス測定のフォトルミネッセンス強度（ＰＬ強度）と蛍光顕微鏡測定の蛍光強度とが相関関係を有していることが分かった。
【０２００】
図８は、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の表面をフォトルミネッセンス測定したときに得られる発光スペクトルの３６５ｎｍ付近におけるピークのＰＬ強度をそれぞれ示す。ＰＬ強度の値は、実験例２のＰＬ強度を１とした相対値である。図８は、実験例１、実験例４、実験例５、実験例３、実験例２の順に、ＰＬ強度が小さくなり、表面のダメージの程度が大きくなることを示している。
【０２０１】
（分光エリプソメトリ測定）
実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の表面の分光エリプソメトリ測定を行った。分光エリプソメータ１６としては、ＳＯＰＲＡ社製の分光エリプソメータを用いた。光ＬＴ１の入射角度を６５度、７０度、７５度と変化させて分光エリプソメトリ測定を行った。
【０２０２】
（ダメージ評価）
ＧａＮ単結晶基板のモデル構造を、表層にダメージ層を有するＧａＮ単結晶基板とした。さらに、ダメージ層上に、酸化膜及び凹凸層の混在層を仮定した。混在層は、有効媒質近似を用いて酸化物と空気とが５０％ずつ混在したものと仮定した。このモデル構造を用いて光学シミュレーション及びフィッティングを行った。その結果、複素誘電率の実部ε１のスペクトル、複素誘電率の虚部ε２のスペクトル、複素屈折率の実部Ｎのスペクトル及び複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルが得られた。
【０２０３】
図９は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＫ１〜Ｋ５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素屈折率の虚部Ｋの波長２８０〜４００ｎｍのスペクトルを示す。グラフから、３６５ｎｍの長波長側及び短波長側においてスペクトルＫ１〜Ｋ５が広がりを持っていることが分かった。また、ダメージの程度が大きくなるに連れて、３６５ｎｍの長波長側及び短波長側における複素屈折率の虚部Ｋの値が大きくなる傾向にあることが分かった。
【０２０４】
また、スペクトルＫ１〜Ｋ５において、３６０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋと３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋとの差の絶対値は、それぞれ０．２１５、０．０４４、０．１３８、０．２００、０．１８８であった。また、スペクトルＫ１〜Ｋ５において、３７０ｎｍにおける複素屈折率の虚部Ｋの絶対値は、それぞれ０．０１２、０．０２３、０．０３１、０．１１８、０．１８７であった。
【０２０５】
図１０は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＫ１１〜Ｋ１５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素屈折率の虚部Ｋの波長７００〜１６００ｎｍのスペクトルを示す。グラフに示されるように、スペクトルＫ２のみがピークを有しており、スペクトルＫ１，Ｋ３〜Ｋ５の値はゼロであった。よって、ダメージの程度が大きいＧａＮ単結晶基板の分光エリプソメトリ測定を行うと、７００〜１６００ｎｍにおいて複素屈折率の虚部Ｋがゼロでなく値を持つことが分かった。
【０２０６】
図１１は、図９に示されるスペクトルＫ１〜Ｋ５の１次微分を示すグラフである。具体的には、複素屈折率の虚部Ｋを波長について微分した。グラフ中の１次微分を表すスペクトルＬ１〜Ｌ５は、それぞれ、スペクトルＫ１〜Ｋ５の１次微分（スペクトルＫ１〜Ｋ５の傾き）を示す。グラフに示されるように、スペクトルＬ１〜Ｌ５は、いずれも極値を有する。また、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＫ１〜Ｋ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなり、極値となる波長が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２０７】
また、スペクトルＬ２，Ｌ３において、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長は、それぞれ３４７ｎｍ、３６１ｎｍであった。
【０２０８】
図１２は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部ε２のスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＭ１〜Ｍ５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素誘電率の虚部ε２の波長２８０〜４００ｎｍのスペクトルを示す。グラフから、３６５ｎｍの長波長側及び短波長側においてスペクトルＭ１〜Ｍ５が広がりを持っていることが分かった。また、ダメージの程度が大きくなるに連れて、３６５ｎｍの長波長側及び短波長側における複素誘電率の虚部ε２の値が大きくなる傾向にあることが分かった。
【０２０９】
また、スペクトルＭ１，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ３，Ｍ２において、３６０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２と３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２との差の絶対値は、それぞれ１．２、１．１９５、１．０４８、０．７５９、０．２３５であった。また、スペクトルＭ１，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ３，Ｍ２において、３７０ｎｍにおける複素誘電率の虚部ε２の絶対値は、それぞれ０．１３、０．１６、０．６３、０．７３、１．００であった。
【０２１０】
図１３は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部ε２のスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＭ１１〜Ｍ１５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素誘電率の虚部ε２の波長７００〜１７００ｎｍのスペクトルを示す。グラフに示されるように、スペクトルＭ２のみがピークを有しており、スペクトルＭ１，Ｍ３〜Ｍ５の値はゼロであった。よって、ダメージの程度が大きいＧａＮ単結晶基板の分光エリプソメトリ測定を行うと、７００〜１７００ｎｍにおいて複素誘電率の虚部ε２がゼロでなく値を持つことが分かった。
【０２１１】
図１４は、図１２に示されるスペクトルＭ１〜Ｍ５の１次微分を示すグラフである。具体的には、複素誘電率の虚部ε２を波長について微分した。グラフ中の１次微分を表すスペクトルＮ１〜Ｎ５は、それぞれ、スペクトルＭ１〜Ｍ５の１次微分（スペクトルＭ１〜Ｍ５の傾き）を示す。グラフに示されるように、スペクトルＮ１〜Ｎ５は、いずれも極値を有する。また、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＭ１〜Ｍ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなり、極値となる波長が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２１２】
また、スペクトルＮ２，Ｎ３において、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長は、それぞれ３４７ｎｍ，３６３ｎｍであった。
【０２１３】
図１５は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＰ１〜Ｐ５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素屈折率の実部Ｎの波長２８０〜４００ｎｍのスペクトルを示す。グラフから、ダメージの程度が大きくなるに連れて、スペクトルＰ１〜Ｐ５の極大値が小さくなり、極大値となる波長が小さくなり、ピークの半値幅が大きくなる傾向にあることが分かった。
【０２１４】
また、スペクトルＰ１，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ３，Ｐ２において、３６５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎと３７５ｎｍにおける複素屈折率の実部Ｎとの差の絶対値は、それぞれ０．１５、０．１３４、０．１２６、０．０８、０．０２９であった。また、スペクトルＰ２，Ｐ３において、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値は、それぞれ２．６９、２．７３３であった。
【０２１５】
図１６は、図１５に示されるスペクトルＰ１〜Ｐ５の１次微分を示すグラフである。具体的には、複素屈折率の実部Ｎを波長について微分した。グラフ中の１次微分を表すスペクトルＵ１〜Ｕ５は、それぞれ、スペクトルＰ１〜Ｐ５の１次微分（スペクトルＰ１〜Ｐ５の傾き）を示す。グラフに示されるように、スペクトルＵ１〜Ｕ５は、１次微分の値がゼロとなる波長よりも短波長側に位置する部分において極大値を有する。これにより、１次微分の値がゼロとなる波長よりも短波長側に位置する部分において、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＰ１〜Ｐ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなり、極値となる波長が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２１６】
また、スペクトルＵ１〜Ｕ５は、１次微分の値がゼロとなる波長よりも長波長側に位置する部分において極小値を有する。これにより、１次微分の値がゼロとなる波長よりも長波長側に位置する部分において、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＰ１〜Ｐ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなることが分かった。
【０２１７】
図１７は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部ε１のスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＱ１〜Ｑ５は、それぞれ、実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の複素誘電率の実部ε１の波長２８０〜４００ｎｍのスペクトルを示す。グラフから、ダメージの程度が大きくなるに連れて、スペクトルＱ１〜Ｑ５の極大値が小さくなり、極大値となる波長が小さくなり、ピークの半値幅が大きくなる傾向にあることが分かった。
【０２１８】
また、スペクトルＱ２，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ４，Ｑ１において、３６５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１と３７５ｎｍにおける複素誘電率の実部ε１との差の絶対値は、それぞれ０．１２５、０．３２６、０．４１６、０．５８９、０．６９であった。また、スペクトルＱ２，Ｑ３において、３００〜４００ｎｍの波長域におけるスペクトルの極大値は、７．１５、７．４３であった。
【０２１９】
図１８は、図１７に示されるスペクトルＱ１〜Ｑ５の１次微分を示すグラフである。具体的には、複素誘電率の実部ε１を波長について微分した。グラフ中の１次微分を表すスペクトルＶ１〜Ｖ５は、それぞれ、スペクトルＱ１〜Ｑ５の１次微分（スペクトルＱ１〜Ｑ５の傾き）を示す。グラフに示されるように、スペクトルＶ１〜Ｖ５は、１次微分の値がゼロとなる波長よりも短波長側に位置する部分において極大値を有する。これにより、１次微分の値がゼロとなる波長よりも短波長側に位置する部分において、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＱ１〜Ｑ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなり、極値となる波長が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２２０】
また、スペクトルＶ１〜Ｖ５は、１次微分の値がゼロとなる波長よりも長波長側に位置する部分において極小値を有する。これにより、１次微分の値がゼロとなる波長よりも長波長側に位置する部分において、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＱ１〜Ｑ５の傾きの絶対値の最大値）が小さくなることが分かった。
【０２２１】
図１９は、図８に示されるＰＬ強度と、複素屈折率の虚部Ｋ及び複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの傾きの絶対値の最大値との関係を示すグラフである。グラフ中のプロットＤ１〜Ｄ５は、それぞれ、図９に示されるスペクトルＫ１〜Ｋ５の傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘ（図１１に示されるスペクトルＬ１〜Ｌ５の極値の絶対値）を示す。また、プロットＥ１〜Ｅ５は、それぞれ、図１５に示されるスペクトルＰ１〜Ｐ５の傾きの絶対値の最大値Ｇ３ｍａｘを示す。グラフから、ダメージの程度が大きくなるに連れて、プロットＤ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５の値が小さくなる傾向にあることが分かった。よって、ダメージの程度が大きくなるに連れて、図１５に示されるスペクトルＰ１〜Ｐ５の傾きの絶対値の最大値Ｇ３ｍａｘが小さくなることが分かった。
【０２２２】
図２０は、図８に示されるＰＬ強度と、複素屈折率の虚部Ｋ及び複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長との関係を示すグラフである。グラフ中のプロットＦ１〜Ｆ５は、それぞれ、図９に示されるスペクトルＫ１〜Ｋ５の傾きの絶対値が最大となる波長（図１１に示されるスペクトルＬ１〜Ｌ５の極値の波長）を示す。また、プロットＧ１〜Ｇ５は、それぞれ、図１５に示されるスペクトルＰ１〜Ｐ５のうち極大値に対応する波長よりも短波長側に位置する部分における傾き（１次微分）の絶対値が最大となる波長を示す。グラフから、ダメージの程度が大きくなるに連れて、プロットＦ１〜Ｆ５，Ｇ１〜Ｇ５の値が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２２３】
次に、ＧａＮ単結晶基板のモデル構造における混在層の厚さを表１に示す。表１から、ダメージの程度が大きくなるに連れて、混在層の厚さが大きくなることが分かった。
【０２２４】
【表１】
2006349374.tif 000003
【０２２５】
（実験例６）
実験例１と同様にして得られたＧａＮ単結晶基板に、ＨＣｌ溶液及び５０％ＮＨ４ＯＨを用いて洗浄を施して、実験例６のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０２２６】
（実験例７）
実験例６と同様にして得られたＧａＮ単結晶基板に、５０％ＮＨ４ＯＨと過酸化水素水とを１：１で混合した溶液を用いて洗浄を施して、実験例７のＧａＮ単結晶基板を得た。実験例１〜実験例５と同様に、実験例６，７のＧａＮ単結晶基板の表面の分光エリプソメトリ測定を行った。
【０２２７】
図２１は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＫ６，Ｋ７は、それぞれ、実験例６，７のＧａＮ単結晶基板の複素屈折率の虚部Ｋの波長２５０〜５５０ｎｍのスペクトルを示す。グラフから、３６５ｎｍ付近に極大値が確認された。これは、洗浄を繰り返すことにより、ダメージの程度が小さくなったため、エキシトンが発生し易くなったことに起因すると考えられる。
【０２２８】
（実験例８）
３インチφの（１１０）面を主面とするＩｎＰ単結晶基板の表面を研磨して、鏡面加工を施すことにより、実験例８のＩｎＰ単結晶基板を得た。
【０２２９】
（実験例９）
鏡面加工に代えて、反応性イオンエッチング法を用いたドライエッチングを施した以外は実験例８と同様にして、実験例９のＩｎＰ単結晶基板を得た。
【０２３０】
（実験例１０）
実験例９と同様にして得られたＩｎＰ単結晶基板に、ウェットエッチングを施して、実験例１０のＩｎＰ単結晶基板を得た。
【０２３１】
（カソードルミネッセンス強度測定）
実験例８、実験例９及び実験例１０のＩｎＰ単結晶基板のカソードルミネッセンス強度測定を行った。測定結果を表２に示す。なお、カソードルミネッセンス強度は、実験例８のＩｎＰ単結晶基板のカソードルミネッセンス強度を１とする相対値である。また、カソードルミネッセンス強度は、波長９００ｎｍ付近の強度分布を倍率１００００倍の視野内で積分した値である。
【０２３２】
【表２】
2006349374.tif 000004
【０２３３】
表２から、実験例８、実験例９、実験例１０の順で、ダメージの程度が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２３４】
（分光エリプソメトリ測定）
実験例８、実験例９及び実験例１０のＩｎＰ単結晶基板の表面の分光エリプソメトリ測定を行った。分光エリプソメータ１６としては、ＳＯＰＲＡ社製の分光エリプソメータを用いた。光ＬＴ１の入射角度は、測定感度の高い７５度とした。測定波長範囲は、３００〜１２００ｎｍとした。
【０２３５】
（ダメージ評価）
ＩｎＰ単結晶基板のモデル構造を、表層にダメージ層を有するＩｎＰ単結晶基板とした。さらに、ダメージ層上に、酸化膜及び凹凸層の混在層を仮定した。混在層は、有効媒質近似を用いて酸化物と空気とが５０％ずつ混在した層と仮定した。このモデル構造を用いて光学シミュレーション及びフィッティングを行った。その結果、複素誘電率の実部ε１のスペクトル、複素誘電率の虚部ε２のスペクトル、複素屈折率の実部Ｎのスペクトル及び複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルが得られた。
【０２３６】
図２２は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＰ８〜Ｐ１０は、それぞれ、実験例８〜実験例１０のＩｎＰ単結晶基板の複素屈折率の実部Ｎの波長８００〜１１００ｎｍのスペクトルを示す。
【０２３７】
図２３は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。グラフ中のスペクトルＫ８〜Ｋ１０は、それぞれ、実験例８〜実験例１０のＩｎＰ単結晶基板の複素屈折率の虚部Ｋの波長８００〜１１００ｎｍのスペクトルを示す。
【０２３８】
図２４は、図２２に示されるスペクトルＰ８〜Ｐ１０の１次微分を示すグラフである。具体的には、複素屈折率の虚部Ｋを波長について微分した。グラフ中の１次微分を表すスペクトルＬ８〜Ｌ１０は、それぞれ、スペクトルＫ８〜Ｋ１０の１次微分を示す。グラフに示されるように、スペクトルＬ８〜Ｌ１０は、いずれも極値を有する。また、ダメージの程度が大きくなるに連れて、極値の絶対値（スペクトルＰ８〜Ｐ１０の傾きの絶対値の最大値）が小さくなり、極値となる波長が小さくなる傾向にあることが分かった。
【０２３９】
図２５は、カソードルミネッセンス強度と傾きの絶対値の最大値との関係を示すグラフである。グラフ中のプロットＨ８〜Ｈ１０は、それぞれ、図２３に示されるスペクトルＫ８〜Ｋ１０の傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘ（図２４に示されるスペクトルＬ８〜Ｌ１０の極値の絶対値）を示す。グラフから、カソードルミネッセンス強度と傾きの絶対値の最大値とが相関しており、ダメージの程度が小さくなるに連れて傾きの絶対値の最大値が大きくなることが分かった。
【０２４０】
（実験例１１）
２０ｍｍ角のＧａＮ単結晶基板を用いた以外は実験例１と同様にして、ダメージが除去された実験例１１のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０２４１】
（実験例１２）
ＧａＮ単結晶インゴットをスライスして、２０ｍｍ角のＧａＮ単結晶基板を準備した。準備したＧａＮ単結晶基板の表面を粗研磨した後、粒径０．１μｍのダイヤモンド砥粒を用いて表面を更に研磨することによって、実験例１２のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０２４２】
（実験例１３）
粒径０．１μｍのダイヤモンド砥粒に代えて、粒径０．５μｍのダイヤモンド砥粒を用いたこと以外は実験例１２と同様にして、実験例１３のＧａＮ単結晶基板を得た。
【０２４３】
（分光エリプソメトリ測定）
実験例１１〜実験例１３のＧａＮ単結晶基板の表面の分光エリプソメトリ測定を実施した。実験例１１〜実験例１３のＧａＮ単結晶基板のそれぞれについて、複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの傾きの絶対値の最大値Ｇ１ｍａｘを算出した。実験例１２の最大値Ｇ１ｍａｘは、実験例１３の最大値Ｇ１ｍａｘの２．６倍であった。実験例１１の最大値Ｇ１ｍａｘは、実験例１３の最大値Ｇ１ｍａｘの２．９倍であった。これにより、実験例１１、実験例１２、実験例１３の順に表面のダメージの程度が大きくなることが分かった。
【０２４４】
次に、実験例１１〜実験例１３のＧａＮ単結晶基板の表面上に、ＨＶＰＥ法を用いて膜厚１μｍのＧａＮ薄膜を形成した。ＧａＮ薄膜の形成条件を下記に示す。なお、ＧａＣｌガスは、Ｇａ金属をＨＣｌガスと８８０℃で反応させることによって得られる。
・ＧａＮ単結晶基板の温度：１０００℃
・反応ガス：ＮＨ３ガス、ＧａＣｌガス
・ＮＨ３ガス圧力：１０ｋＰａ
・ＧａＣｌガス圧力：０．６Ｐａ
【０２４５】
ＧａＮ薄膜を形成した後、ＡＦＭによりＧａＮ薄膜の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）を測定した。また、Ｘ線回折によりバルクに対する格子歪みの割合を測定した。これらの測定結果を表３に示す。表３から、実験例１１及び実験例１２のＧａＮ単結晶基板は、化合物半導体デバイスに用いる基板として十分な性能を有することが分かった。
【０２４６】
【表３】
2006349374.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【０２４７】
【図１】実施形態に係る化合物半導体部材のダメージ評価方法及び化合物半導体部材の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】分光エリプソメトリ測定工程を模式的に示す図面である。
【図３】基板上に設けられた化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。
【図４】図４(ａ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部ＫのスペクトルＳＰ１を模式的に示すグラフであり、図４(ｂ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部ε２のスペクトルＳＰ２を模式的に示すグラフである。
【図５】図５(ａ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部ＮのスペクトルＳＰ３を模式的に示すグラフであり、図５(ｂ)は、分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部ε１のスペクトルＳＰ４を模式的に示すグラフである。
【図６】図６(ａ)は、薄膜形成工程における化合物半導体基板を模式的に示す断面図であり、図６(ｂ)は、薄膜形成工程における化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。
【図７】図７(ａ)は、電極形成工程における化合物半導体基板を模式的に示す断面図であり、図７(ｂ)は、電極形成工程における化合物半導体膜を模式的に示す断面図である。
【図８】実験例１〜実験例５のＧａＮ単結晶基板の表面をフォトルミネッセンス測定したときに得られる発光スペクトルの３６５ｎｍ付近におけるピークのＰＬ強度をそれぞれ示す。
【図９】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図１０】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図１１】図９に示されるスペクトルＫ１〜Ｋ５の１次微分を示すグラフである。
【図１２】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の虚部ε２のスペクトルの一部を示すグラフである。
【図１３】図１２に示されるスペクトルＭ１〜Ｍ５の長波長側に位置する一部を示すグラフである。
【図１４】図１２に示されるスペクトルＭ１〜Ｍ５の１次微分を示すグラフである。
【図１５】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図１６】図１５に示されるスペクトルＰ１〜Ｐ５の１次微分を示すグラフである。
【図１７】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素誘電率の実部ε１のスペクトルの一部を示すグラフである。
【図１８】図１８に示されるスペクトルＱ１〜Ｑ５の１次微分を示すグラフである。
【図１９】図８に示されるＰＬ強度と、複素屈折率の虚部Ｋ及び複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの傾きの絶対値の最大値との関係を示すグラフである。
【図２０】図８に示されるＰＬ強度と、複素屈折率の虚部Ｋ及び複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの傾きの絶対値が最大となる波長との関係を示すグラフである。
【図２１】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図２２】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の実部Ｎのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図２３】分光エリプソメトリ測定によって得られた複素屈折率の虚部Ｋのスペクトルの一部を示すグラフである。
【図２４】図２２に示されるスペクトルＰ８〜Ｐ１０の１次微分を示すグラフである。
【図２５】カソードルミネッセンス強度と傾きの絶対値の最大値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２４８】
１０…化合物半導体基板（化合物半導体部材）、１０ａ…化合物半導体基板の表面、１２…光源、１４…光検出部、１６…分光エリプソメトリ、２０…化合物半導体膜（化合物半導体部材）、２０ａ…化合物半導体膜の表面、２２…基板、３０，３２…薄膜、４０，４２…電極、Ａ，Ｂ…波長域、ＬＴ１，ＬＴ２…光、Ｇ１ｍａｘ，Ｇ２ｍａｘ，Ｇ３１ｍａｘ，Ｇ３２ｍａｘ，Ｇ４１ｍａｘ，Ｇ４２ｍａｘ…傾きの絶対値の最大値、Ｐ１ｍａｘ，Ｐ２ｍａｘ，Ｐ３ｍａｘ，Ｐ４ｍａｘ…極大値、ＳＰ１…複素屈折率の虚部のスペクトル、ＳＰ２…複素誘電率の虚部のスペクトル、ＳＰ３…複素屈折率の実部のスペクトル、ＳＰ４…複素誘電率の実部のスペクトル、λ１ｍａｘ，λ２ｍａｘ，λ３ｍａｘ，λ４ｍａｘ…波長。
【図１】
2006349374.tif 000006
【図２】
2006349374.tif 000007
【図３】
2006349374.tif 000008
【図４】
2006349374.tif 000009
【図５】
2006349374.tif 000010
【図６】
2006349374.tif 000011
【図７】
2006349374.tif 000012
【図８】
2006349374.tif 000013
【図９】
2006349374.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006349374.tif 000021
【図１７】
2006349374.tif 000022
【図１８】
2006349374.tif 000023
【図１９】
2006349374.tif 000024
【図２０】
2006349374.tif 000025
【図２１】
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【図２２】
2006349374.tif 000027
【図２３】
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【図２４】
2006349374.tif 000029
【図２５】
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