(57)【要約】【課題】  結晶面の区別が容易で、かつ結晶性のよいＺｎＯ基板を得るために用いることができる半導体基板の処理方法を提供する。【解決手段】  半導体基板の処理方法は、（ａ）表面が鏡面研磨され、裏面が鏡面研磨されていない半導体基板を準備する工程と、（ｂ）裏面をエッチングして、該裏面の粗さを減少させるとともに、半導体基板の反りを減少させる工程とを有する。【選択図】  図２
2008117799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面が鏡面研磨され、裏面が鏡面研磨されていない半導体基板を準備する工程と、
（ｂ）前記裏面をエッチングして、該裏面の粗さを減少させるとともに、前記半導体基板の反りを減少させる工程と
を有する半導体基板の処理方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、前記裏面をエッチング液に晒すことにより行われる請求項１に記載の半導体基板の処理方法。
【請求項３】
前記半導体基板がＺｎＯ基板である請求項１または２に記載の半導体基板の処理方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、原子間力顕微鏡で測定した前記裏面の二乗平均粗さが２０ｎｍ以下となるように該裏面をエッチングする請求項３に記載の半導体基板の処理方法。
【請求項５】
（ａ）表面が鏡面研磨され、裏面が鏡面研磨されていないＺｎＯ基板を準備する工程と、
（ｂ）前記裏面をエッチングして、該裏面の粗さを減少させるとともに、前記ＺｎＯ基板の反りを減少させる工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記表面の上に、ＺｎＯ系化合物半導体結晶またはＧａＮ系化合物半導体結晶を成長させて、半導体素子を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）は、原子間力顕微鏡で測定した前記裏面の二乗平均粗さが２０ｎｍ以下となるように該裏面をエッチングする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
表面が鏡面研磨されており、裏面が鏡面研磨されておらず、原子間力顕微鏡で測定した該裏面の二乗平均粗さが２０ｎｍ以下であるＺｎＯ基板。
【請求項８】
前記表面で測定した（０００２）回折面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が４０秒以下である請求項７に記載のＺｎＯ基板。
【請求項９】
前記表面及び裏面の一方がＺｎ面であり、他方がＯ面である請求項７または８に記載のＺｎＯ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の処理方法、及び、半導体装置の製造方法に関し、特に、ＺｎＯ基板の処理に適した半導体基板の処理方法、及び、ＺｎＯ系化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法に関する。本発明はまた、ＺｎＯ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＺｎＯのｃ軸は、Ｚｎ面（＋ｃ面、（０００１）面）とＯ面（−ｃ面、（０００−１）面）の２つの極性面を有する。この極性の違いが、極性面上に成長させるエピタキシャル層の特性、さらにはデバイス特性に大きく影響を与えうる（例えば、特許文献１の段落［００１１］参照）。従って、一方の面にＺｎ面が露出し、その裏側にＯ面が露出したｃ面ＺｎＯ基板を用いるとき、その裏表を間違えることなく使用しなければならない。
【０００３】
両面が鏡面研磨されたｃ面ＺｎＯ基板が市販されている。なお、鏡面研磨された表面の算術平均粗さＲａは、例えば１．０ｎｍ程度である。市販のｃ面ＺｎＯ基板の第１の例として、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に、一辺１０ｍｍの正方形で厚さが０．５ｍｍの角型基板の概略平面図を示す。Ｏ面を図９（Ａ）に示し、Ｚｎ面を図９（Ｂ）に示す。この基板では、基板の２つの角が、相互に違う長さで切り取られており、これにより、基板の裏表（Ｏ面であるかＺｎ面であるか）を区別できる。
【０００４】
また、市販のｃ面ＺｎＯ基板の第２の例として、図１０に、直径２５．４ｍｍで厚さ０．５ｍｍの丸型基板の概略平面図を示す。図１０はＺｎ面を示す。この基板では、側面の２箇所を、相互に長さが異なるように切り取ることにより、２つのオリエンテーションフラット（オリフラ）が設けられている。２つのオリフラが、それぞれａ軸方向（（１１−２０）方向）とｍ軸方向（（１０−１０）方向）とを示す。これにより、基板の裏表を区別できるとともに、横方向方位（ａ軸とｍ軸）を判別することができる。
【０００５】
これらの基板では、裏表を区別するために、基板の２箇所を切り取っている。これに起因して、基板の有効面積が狭くなってしまう。特に、第２の例の基板では、切り取る面積が小さいと、研磨工程による周辺部のだれにより、２種類のオリフラが判別しにくくなり、基板の裏表が区別しにくくなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９７４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
基板の片面のみを研磨して鏡面とし、その裏を粗面のままとした片面研磨基板を用いれば、基板の一部を切り取ることなく、裏表を区別することができる。しかし、片面のみを研磨すると、基板に反りが生じやすい。反りに起因して、基板の結晶性の悪化が懸念される。
【０００８】
本発明の一目的は、結晶面の区別が容易で、かつ結晶性のよいＺｎＯ基板を得るために用いることができる半導体基板の処理方法、この処理方法を用いた半導体装置の製造方法、及び、この処理方法を用いて得ることができるＺｎＯ基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、（ａ）表面が鏡面研磨され、裏面が鏡面研磨されていない半導体基板を準備する工程と、（ｂ）前記裏面をエッチングして、該裏面の粗さを減少させるとともに、前記半導体基板の反りを減少させる工程とを有する半導体基板の処理方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、（ａ）表面が鏡面研磨され、裏面が鏡面研磨されていないＺｎＯ基板を準備する工程と、（ｂ）前記裏面をエッチングして、該裏面の粗さを減少させるとともに、前記ＺｎＯ基板の反りを減少させる工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記表面の上に、ＺｎＯ系化合物半導体結晶またはＧａＮ系化合物半導体結晶を成長させて、半導体素子を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明のさらに他の観点によれば、表面が鏡面研磨されており、裏面が鏡面研磨されておらず、原子間力顕微鏡で測定した該裏面の二乗平均粗さが２０ｎｍ以下であるＺｎＯ基板が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
片面が鏡面研磨され、その裏面が鏡面研磨されていない半導体基板（例えばＺｎＯ基板）の裏面をエッチングして面の粗さを減少させることにより、当該基板の反りを減少させることが可能である。これにより、基板の結晶性を向上させることができる。例えば、ＺｎＯ基板の鏡面研磨されていない面の粗さが２０ｎｍ以下となるようにエッチングを行うことにより、結晶性の良いＺｎＯ基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、本発明の第１の実施例によるＺｎＯ基板の処理方法について説明する。図１（Ａ）に示すように、まず、表の面１ａが鏡面研磨され、裏の面１ｂが鏡面研磨されていない（未研磨の）片面研磨基板であるｃ面ＺｎＯ基板１を準備する。例えば、表面１ａ（研磨面１ａ）がＺｎ面（＋ｃ面、（０００１）面）であり、裏面１ｂ（未研磨面１ｂ）がＯ面（−ｃ面、（０００−１）面）である。なお、研磨面をＺｎ面とするかＯ面とするかは、必要に応じて選択すればよい。基板サイズは、例えば、一辺１０ｍｍの正方形で厚さが０．５ｍｍである。
【００１４】
次に、研磨面１ａを、保護層２により覆う。保護層２として、例えば、紫外線照射により粘着力を低下させて剥離することができる表面保護テープが用いられる。
【００１５】
次に、図１（Ｂ）に示すように、研磨面１ａが保護されたＺｎＯ基板１を、ＺｎＯを溶解するエッチング液３に浸して、未研磨面１ｂをエッチングする。エッチング液３として、例えば、濃度５％の希硝酸が用いられる。エッチング時間は例えば３分である。なお、エッチング液３として、硝酸以外に、塩酸、硫酸、フッ酸、燐酸等の酸性溶液や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ溶液を用いることもできる。エッチング後、ＺｎＯ基板１を純水洗浄し、さらに有機溶剤により脱水を行う。その後、研磨面１ａから保護層２を剥離する。
【００１６】
なお、保護層２として、レジスト等を用いることもできる。保護層２にレジストを用いる場合は、未研磨面１ｂのエッチング液として、保護層２を溶解させないように、酸性溶液を用いればよい。
【００１７】
次に、図２を参照し、第１の実施例のエッチング処理を施したＺｎＯ基板のＸ線ロッキングカーブを測定した実験について説明する。研磨面はＺｎ面とした。なお、第１の比較例として、同様のＺｎＯ基板で、エッチング処理を行わないものに対するＸ線ロッキングカーブも測定した。（０００２）回折面のＸ線ロッキングカーブを、Ｚｎ面（研磨面）で測定した。
【００１８】
図２のグラフの横軸が角度Δωを度単位で示し、縦軸がＸ線強度をｃｐｓ単位で示す。曲線Ａ１及びＡ２が、それぞれ、第１の実施例及び第１の比較例のＸ線ロッキングカーブを示す。比較例のＸ線ロッキングカーブは、半値幅が４６９秒と広く、結晶性が悪い。一方、実施例のＸ線ロッキングカーブは、半値幅が３６秒と狭く、結晶性が良い。なお、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が４０秒以下であれば、結晶性が良いと判断できる。
【００１９】
すなわち、第１の実施例のエッチング処理により、ＺｎＯ基板の結晶性が大きく向上することがわかった。なお、Ｘ線ロッキングカーブの測定は、エッチングを施していないＺｎ面（研磨面）で行っているので、結晶性の向上は、研磨歪の除去によるものではない。
【００２０】
次に、図３を参照して、第１の実施例のエッチング処理により、ＺｎＯ基板の結晶性が向上する理由について考察する。実施例のエッチング処理により、片面研磨基板の未研磨面の粗さが減少する。片面のみを研磨した基板には反りが生じている。
【００２１】
複数の片面研磨基板を準備し、エッチング条件（例えばエッチング時間）を相互に異ならせてエッチング処理を行い、種々の未研磨面の粗さを持つ試料を作製した。各ＺｎＯ基板は、一辺１０ｍｍの正方形で厚さが０．５ｍｍであり、研磨面はＺｎ面である。
【００２２】
各試料に対して、未研磨面の粗さと、基板の反り量及びＸ線ロッキングカーブを測定した。未研磨面の粗さとして、未研磨面上の５μｍ角の領域に対し原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて二乗平均粗さ（ＲＭＳ）を測定した。
【００２３】
まず、未研磨面の粗さに対する基板の反り量の依存性について説明する。反り量は以下のように測定した。平面に基板を置き、この平面に対して、基板表面上の最も高い位置と最も低い位置とをダイヤルゲージで測定し、これらの位置の高さの差を反り量とした（図３を参照）。
【００２４】
図３の曲線Ａ３が、未研磨面の粗さに対する基板の反り量の依存性を示す。グラフの横軸が未研磨面の二乗平均粗さＲＭＳをｎｍ単位で示し、右側の縦軸が反り量をμｍ単位で示す。未研磨面の二乗平均粗さが５ｎｍ以下では、基板の反りが認められない。未研磨面の二乗平均粗さが５ｎｍを超えると、反りが認められ始める。未研磨面の粗さが大きくなるほど、基板の反りも大きくなる。
【００２５】
次に、未研磨面の粗さに対するＸ線ロッキングカーブの半値幅の依存性について説明する。（０００２）回折面のＸ線ロッキングカーブを、Ｚｎ面（研磨面）で測定した。
【００２６】
図３の曲線Ａ４が、未研磨面の粗さに対するＸ線ロッキングカーブの半値幅の依存性を示す。グラフの左側の縦軸がＸ線ロッキングカーブの半値幅を秒単位で示す。未研磨面の二乗平均粗さが５ｎｍ以下では、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅がほぼ一定で、２３秒程度である。未研磨面の二乗平均粗さが５ｎｍを超えると、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が上昇し始める。未研磨面の粗さが大きくなるほど、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が広くなる。
【００２７】
このように、未研磨面の粗さが大きくなるほど、基板の反りが大きくなり、かつＸ線ロッキングカーブの半値幅が広くなる。このことから、基板の反りが、結晶性の悪化の要因であると考えられる。未研磨面をエッチングして面の粗さを減少させることにより、基板の反りも減少し、これに伴って結晶性が向上すると考えられる。なお、基板の反りは、その上へのエピタキシャル成長時の、面内温度分布や熱歪・熱応力に起因する基板破壊の原因となる恐れもある。
【００２８】
上述の測定結果より、未研磨面の二乗平均粗さを５ｎｍ以下とすれば、基板の反りがほぼなくなり、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅を最小に抑えられると考えられる。すなわち、未研磨面の二乗平均粗さを５ｎｍ以下とすれば、非常に良い結晶性が得られる。
【００２９】
また、未研磨面の二乗平均粗さが２０ｎｍのとき、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が３６秒である。Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が４０秒以下であれば、結晶性が充分に良いと判断できる。従って、未研磨面の二乗平均粗さを２０ｎｍ以下とすれば、充分に良い結晶性が得られる。
【００３０】
なお、未研磨面の二乗平均粗さが２０ｎｍのとき、基板の反り量が０．２μｍであり、未研磨面の二乗平均粗さを２０ｎｍ以下とすれば、反り量が０．２μｍ以下に抑えられる。なお、一辺１０ｍｍの正方形で厚さが０．５ｍｍの基板について反りを測定したが、基板サイズが変われば、それに応じて反り量は変化するであろう。
【００３１】
次に、図４を参照して、第２の実施例によるＺｎＯ層の形成方法について説明する。図４は、成膜装置の概略図である。成膜方法として、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）が用いられる。
【００３２】
超高真空容器１０が、Ｚｎソースガン１１、Ｏソースガン１２、Ｍｇソースガン１３、Ｇａソースガン１４、及びＮソースガン１５を備える。Ｚｎソースガン１１、Ｍｇソースガン１３、及びＧａソースガン１４は、それぞれ、Ｚｎ、Ｍｇ、及びＧａの固体ソースを収容するクヌーセンセルを含み、それぞれ、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、及びＧａビームを出射する。
【００３３】
Ｏソースガン１２及びＮソースガン１５は、それぞれ、高周波（例えば１３．５６Ｈｚ）を用いる無電極放電管を含む。Ｏソースガン１２及びＮソースガン１５は、それぞれ、無電極放電官内で酸素ガス及び窒素ガスをラジカル化して、Ｏラジカルビーム及びＮラジカルビームを出射する。
【００３４】
超高真空容器１０内に、基板ヒータ１６が配置され、結晶成長の下地となる基板１７が、基板ヒータ１６に保持される。基板１７として、第１の実施例のエッチング処理を施したＺｎＯ基板が用いられる。研磨面上に成膜されるように、基板１７が載置される。基板１７上に、各ソースガンから出射されたビームを同時に供給することができ、所望の組成のＺｎＯ層を成長させることができる。真空ポンプ１８が、超高真空容器１の内部を真空排気する。なお、超高真空とは、圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の真空を示す。
【００３５】
ＺｎＯ層の成長方法について説明する。この実施例では、Ｍｇ、Ｇａ、及びＮを添加しないＺｎＯ層を成長させる。研磨面をＺｎ面とする。まず、洗浄された基板１７を基板ヒータ１６に保持し、サーマルクリーニングによりさらに基板表面を洗浄する。サーマルクリーニングは、例えば、６００℃〜１０００℃で３０分行う。
【００３６】
次に、サーマルクリーニングを施した基板１７上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時に照射することにより、バッファ層を成長させる。基板温度は３００℃〜５００℃（例えば３５０℃）とし、膜厚は例えば３０ｎｍ〜１００ｎｍとする。バッファ層を成長させたらＺｎビーム及びＯラジカルビームの供給を一旦停止し、基板温度を７００℃〜１０００℃として、１０分〜３０分、バッファ層のアニールを行う。これにより、バッファ層表面の平坦性が改善される。
【００３７】
バッファ層のアニールの後、バッファ層上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時に照射することにより、厚いＺｎＯ層を成長させる。基板温度は６５０℃〜７００℃とし、膜厚は例えば１μｍとする。
【００３８】
次に、図５を参照し、第２の実施例の方法で成長させたＺｎＯ層のＸ線ロッキングカーブの測定結果について説明する。なお、第２の比較例として、第１の実施例によるエッチング処理を施さない片面研磨ＺｎＯ基板のＺｎ研磨面上に、第２の実施例と同様な方法でＺｎＯ層を成長させ、このＺｎＯ層に対するＸ線ロッキングカーブも測定した。（０００２）回折面のＸ線ロッキングカーブを、Ｚｎ面（研磨面）で測定した。図５に第２の実施例の測定結果を示し、図８に第２の比較例の測定結果を示す。図５及び図８のグラフの横軸が角度Δωを度単位で示し、縦軸がＸ線強度をｃｐｓ単位で示す。
【００３９】
比較例のＸ線ロッキングカーブは、半値幅が２１８秒と広く、結晶性が良くない。また、Ｘ線ロッキングカーブの形状の正規分布からのずれが大きい。一方、実施例のＸ線ロッキングカーブは、半値幅が３１秒と狭く、結晶性が良い。実施例のＸ線ロッキングカーブの形状は正規分布に近い。
【００４０】
このように、第１の実施例のエッチング処理を行った片面研磨基板を用いることにより、エッチング処理を行わない片面研磨基板を用いる場合に比べて、結晶性の良いエピタキシャル層を成長させることができる。エピタキシャル層は下地の基板の結晶性を引き継ぐので、基板の結晶性を向上させるエッチング処理により、エピタキシャル層の結晶性も向上させることができる。
【００４１】
次に、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を参照して、第３の実施例によるＺｎＯ系半導体発光素子の作製方法について説明する。図４を参照して説明した成膜装置が用いられる。図６（Ａ）は、第３の実施例の発光素子の概略断面図である。
【００４２】
第２の実施例と同様にして、基板１７上にバッファ層２０を形成し、バッファ層２０のアニールを行う。次に、バッファ層２０の表面上に、Ｇａをドーピングしたｎ型ＺｎＯ層２１を形成する。ｎ型ＺｎＯ層２１は、５００℃〜１０００℃に加熱した基板上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、及びＧａビームを同時に照射することにより成長させる。ｎ型ＺｎＯ層２１の厚さは１μｍ〜２μｍで、Ｇａ密度は１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。
【００４３】
続いて、ｎ型ＺｎＯ層２１の表面上に、Ｇａをドーピングしたｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層２２を形成する。ｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層２２は、５００℃〜１０００℃で、かつｎ型ＺｎＯ層２１の成長温度より低い温度とした基板上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、Ｍｇビーム、及びＧａビームを同時に照射することにより成長させる。ｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層２２の厚さは１００ｎｍ〜６００ｎｍで、Ｇａ密度は１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。
【００４４】
次に、ｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層２２の表面上に、ＺｎＯ井戸層とＺｎＭｇＯ障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を有する発光層２３を形成する。
【００４５】
発光層２３は、図６（Ｂ）に示すように、１層の井戸層２３ｗの上に１層の障壁層２３ｂを積層した構造としてもよいし、図６（Ｃ）に示すように、井戸層２３ｗと障壁層２３ｂとを交互に複数層ずつ積層した多重量子井戸構造としてもよい。なお、発光層２３としてＺｎＯ層を単層で形成し、ダブルヘテロ構造としてもよい。
【００４６】
井戸層２３ｗは、５００℃〜１０００℃に加熱した基板上に、Ｚｎビーム及びＯラジカルビームを同時に照射することにより成長させる。障壁層２３ｂは、３５０℃〜８００℃に加熱した基板上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、及びＭｇビームを同時に照射することにより成長させる。
【００４７】
次に、発光層２３の表面上に、Ｎをドーピングしたｐ型ＺｎＭｇＯクラッド層２４を形成する。ｐ型ＺｎＭｇＯクラッド層２４は、５００℃〜１０００℃に加熱した基板上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、Ｍｇビーム、及びＮラジカルビームを同時に照射することにより成長させる。ｐ型ＺｎＭｇＯクラッド層２４の厚さは１００ｎｍ〜３００ｎｍで、Ｎ密度は１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。
【００４８】
最後に、ｐ型ＺｎＭｇＯクラッド層２４の表面上に、Ｎをドーピングしたｐ型ＺｎＯ層２５を形成する。ｐ型ＺｎＯ層２５は、５００℃〜１０００℃に加熱した基板上に、Ｚｎビーム、Ｏラジカルビーム、及びＮラジカルビームを同時に照射することにより成長させる。ｐ型ＺｎＯ層２５の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍで、Ｎ密度は１×１０１９ｃｍ−３以上であることが好ましい。
【００４９】
次に、電極を形成する。ｐ型ＺｎＯ層２５までが形成されたウエハを成膜装置から取り出した後、ｐ型ＺｎＯ層２５上に、レジスト膜または保護膜等を設けてパタニングし、ｎ側電極が形成される領域に対応する切り欠き窓を有するエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いて、例えばウエットエッチングやリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、ｐ型ＺｎＯ層２５からｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層２２までをエッチングして、ｎ型ＺｎＯ層２１を露出させる。
【００５０】
次に、露出したｎ型ＺｎＯ層２１の表面に、例えば、厚さ２ｎｍ〜１０ｎｍのＴｉ層を形成し、このＴｉ層に厚さ３００ｎｍ〜５００ｎｍのＡｌ層を積層することにより、ｎ側電極３０を形成する。ｎ側電極３０の形成後、エッチングマスクを除去する。
【００５１】
次に、ｐ型ＺｎＯ層２５の表面に、例えば、厚さ０．５ｎｍ〜１ｎｍのＮｉ層を形成し、このＮｉ層に厚さ１０ｎｍのＡｕ層を積層することにより、ｐ側電極３１を形成する。さらに、ｐ側電極３１の上に、例えば厚さ５００ｎｍのＡｕ層からなるボンディング電極３２を形成する。なお、ｐ側の電極材料がｎ側電極３０上に積層されないように、適宜マスクを用いて、ｐ側電極３１及びボンディング電極３２を形成する。
【００５２】
これらの電極を形成した後、例えば４００℃〜８００℃の酸素雰囲気中で、電極合金化処理を行う。合金処理時間は、例えば１分〜１０分である。このようにして、第３の実施例による発光素子が作製される。
【００５３】
以上、第１の実施例で説明したように、片面のみが鏡面研磨されたＺｎＯ基板の、未研磨面をエッチングして未研磨面の粗さを減少させるとともに、基板の反りを減少させることにより、当該ＺｎＯ基板の結晶性を向上させることができる。
【００５４】
このような基板は、片面のみが研磨されているので、容易に裏表（例えばＺｎ面かＯ面か）の区別がつく。裏表を区別するための、２箇所の切り取り部分を設ける必要がない。なお、片面研磨基板の縁部を１箇所切り取ってオリフラを設ければ、横方向方位まで判別可能になる。図７に、１箇所のオリフラを設けた円形の片面研磨基板の概略平面図を示す。
【００５５】
ｃ面ＺｎＯ基板（表面及び裏面の一方がＺｎ面で他方がＯ面）の場合を説明したが、他の結晶面を表面または裏面とする片面研磨ＺｎＯ基板でも同様に、未研磨面のエッチング処理で未研磨面の粗さが減少し、基板の反りが小さくなり、結晶性が向上することが期待される。
【００５６】
なお、ＺｎＯ基板について説明したが、表面と裏面とに相互に極性の異なる面が露出するような他の半導体基板、例えばＧａＮ基板やＳｉＣ基板等にも、第１の実施例の基板処理方法を応用することができるであろう。このような他の半導体基板についても、片面研磨基板を使えば、基板の裏表が区別しやすくなる。未研磨面のエッチング処理を行うことにより、未研磨面の粗さを減少させるとともに、基板の反りを小さくして、基板の結晶性を向上させることが可能であろう。
【００５７】
未研磨面のエッチング方法として、研磨面を保護した状態で、基板全体をエッチング液に漬ける方法を説明したが、エッチング方法はこれに限らない。例えば、未研磨面上にエッチング液を垂らす方法を用いてもよい。この方法であれば、研磨面を保護層で覆う必要がない。
【００５８】
また、ＲＩＥ等のドライエッチングを用いることもできると考えられる。ＲＩＥでの使用ガスとして、メタン系及びフッ素系のガス、例えばＣＨＦ３、ＣＨ４、ＳＦ６等を用いることができるであろう。
【００５９】
第２の実施例で説明したように、未研磨面がエッチング処理され、結晶性が向上したＺｎＯ基板上には、未研磨面がエッチング処理されていない基板上に成長させるよりも、結晶性の良いＺｎＯ層をエピタキシャル成長させることができる。
【００６０】
なお、実施例では結晶成長方法として、ＭＢＥを用いたが、結晶成長方法はこれに限らない。例えば、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）やパルスレーザ堆積（ＰＬＤ）を用いることもできると考えられる。
【００６１】
第３の実施例では、ＺｎＯ基板上に、ＺｎＯ系化合物半導体結晶を成長させて半導体素子を形成する例について説明したが、ＧａＮ系化合物半導体結晶を成長させて半導体素子を形成することもできるであろう。ＺｎＯと格子定数が近いＧａＮをＺｎＯ基板上に成長させる場合に対しても、実施例のエッチング処理により、ＧａＮの結晶性向上が期待される。
【００６２】
なお、発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製する例を説明したが、例えば、へき開でキャビティを形成して、レーザダイオード（ＬＤ）を作製することもできる。ＺｎＯ系半導体を用いることにより、短波長（紫外〜青、緑）の発光素子を得ることができる。さらに、これらの発光素子の応用製品、例えば、各種インジケータや、ディスプレイ、光ディスク用の光源等を作ることもできる。
【００６３】
また、ＬＥＤを、その発光波長の補色を生成する蛍光体と組み合わせて、白色ＬＥＤを作ることもできる。さらに、白色ＬＥＤの応用製品、例えば、照明器具、各種インジケータ、ディスプレイ、各種表示器のバック照明等を作ることもできる。
【００６４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図1（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の第１の実施例による基板処理工程を説明するための、基板の概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施例の処理を施した基板、及び、第１の比較例の処理を施した基板のＸ線ロッキングカーブを示す。
【図３】図３は、未研磨面の粗さに対する基板の反り量及びＸ線ロッキングカーブの半値幅の依存性を示すグラフである。
【図４】図４は、成膜装置の概略図である。
【図５】図５は、第２の実施例のＺｎＯ層のＸ線ロッキングカーブを示す。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、第３の実施例の発光素子の概略断面図である。
【図７】図７は、１箇所のオリフラを設けた片面研磨基板の概略平面図である。
【図８】図８は、第２の比較例のＺｎＯ層のＸ線ロッキングカーブを示す。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、市販のＺｎＯ基板の第１の例を示すＺｎＯ基板の概略平面図である。
【図１０】図１０は、市販のＺｎＯ基板の第２の例を示すＺｎＯ基板の概略平面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ＺｎＯ基板
１ａ  表面（鏡面研磨面）
１ｂ  裏面（未研磨面）
２  保護層
３  エッチング液
１０  超高真空容器
１１  Ｚｎソースガン
１２  Ｏソースガン
１３  Ｍｇソースガン
１４  Ｇａソースガン
１５  Ｎソースガン
１６  基板ヒータ
１７  基板
１８  真空ポンプ
２０  ｎ型ＺｎＯバッファ層
２１  ｎ型ＺｎＯ層
２２  ｎ型ＺｎＭｇＯクラッド層
２３  発光層
２３ｗ  井戸層
２３ｂ  障壁層
２４  ｐ型ＺｎＭｇＯクラッド層
２５  ｐ型ＺｎＯ層
３０  ｎ側電極
３１  ｐ側電極
３２  ボンディング電極
【図１】
2008117799.tif 000003
【図２】
2008117799.tif 000004
【図３】
2008117799.tif 000005
【図４】
2008117799.tif 000006
【図５】
2008117799.tif 000007
【図６】
2008117799.tif 000008
【図７】
2008117799.tif 000009
【図８】
2008117799.tif 000010
【図９】
2008117799.tif 000011
【図１０】
2008117799.tif 000012