(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面を有するＧａＡｓ基板であって、
前記第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの前記第１表面１ｃｍ2当たりの個数と、前記第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの前記第２表面１ｃｍ2当たりの個数との和が、２．１以下である、ＧａＡｓ基板。
【請求項２】
前記ＧａＡｓ基板は、前記第１表面にＡｌxＧａ1-xＡｓ膜を有し、
前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜は、０．５〜６μｍの厚みを有し、
前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの前記表面１ｃｍ2当たりの個数は、５１．２以下であり、
前記ｘは、０．５±０．１である、請求項１に記載のＧａＡｓ基板。
【請求項３】
前記ＧａＡｓ基板は、２インチ以上８インチ以下の直径を有する円盤状の形状である、請求項１または請求項２に記載のＧａＡｓ基板。
【請求項４】
ＧａＡｓ基板前駆体からＧａＡｓ基板を得る洗浄工程を有するＧａＡｓ基板の製造方法であって、
前記洗浄工程は、アルカリ性溶液中で前記ＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与えることにより前記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第１工程と、
酸性溶液中で前記ＧａＡｓ基板前駆体に対して前記超音波を与えることにより前記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第２工程と、を含み、
前記第１工程は、前記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含み、
前記第２工程は、前記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含み、
前記超音波は、その音圧が６０〜８０ｍＶである、ＧａＡｓ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＡｓ基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−３００７４７号公報（特許文献１）には、ウエハの表面を研磨し、アルカリ洗浄液で洗浄し、かつ酸洗浄液で洗浄することにより、表面に付着している異物および酸化物を一般的な熱洗浄により除去可能としたＧａＡｓ基板が開示されている。最近では、アルカリ洗浄液に超音波を印可してウエハの表面を洗浄することにより、その洗浄力（除去能力）を改善することなどが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３００７４７号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係るＧａＡｓ基板は、第１表面を有するＧａＡｓ基板であって、上記第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの上記第１表面１ｃｍ2当たりの個数と、上記第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの上記第２表面１ｃｍ2当たりの個数との和が、２．１以下である。
【０００５】
本開示の一態様に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体からＧａＡｓ基板を得る洗浄工程を有するＧａＡｓ基板の製造方法であって、上記洗浄工程は、アルカリ性溶液中で上記ＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与えることにより上記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第１工程と、酸性溶液中で上記ＧａＡｓ基板前駆体に対して上記超音波を与えることにより上記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第２工程と、を含み、上記第１工程は、上記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含み、上記第２工程は、上記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法における各工程を説明する概略フロー図である。
【図２】図２は、実施例および比較例に係るＧａＡｓ基板に関し、洗浄工程で与えた音圧の強さと、パーティクルおよびダメージの個数との関係を表したグラフである。
【図３】図３は、実施例および比較例に係るＧａＡｓ基板に関し、洗浄工程で与えた音圧の強さと、エピタキシャル膜表面のＬＰＤの個数との関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［本開示が解決しようとする課題］
超音波を印可してＧａＡｓ基板を洗浄する場合、その音圧が高い程洗浄力が高まるが、上記音圧が高すぎると、ＧａＡｓ基板にエピタキシャル成長させた膜（以下、「エピタキシャル膜」とも記す）の表面のＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）レベルが悪化することが分かってきた。このＬＰＤレベルとは、エピタキシャル膜表面に光を当ててその平滑性（段差の有無）を評価するときに用いられる用語であって、ＬＰＤの数値が大きい（ＬＰＤレベルが悪い）程エピタキシャル膜表面に多くの段差が存在することを意味する。この段差は、ＧａＡｓ基板にエピタキシャル膜を成長させたときに生じる積層欠陥（スタッキングフォルト）に起因する。
【０００８】
ＬＰＤレベルの悪化は、デバイス特性の低下と相関する。このためＧａＡｓ基板に対し、ＬＰＤレベルを改善させることが求められている。
【０００９】
以上の点に鑑み、本開示は、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を形成することが可能なＧａＡｓ基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
［本開示の効果］
上記によれば、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を形成することが可能なＧａＡｓ基板およびその製造方法を提供することができる。
【００１１】
［本願発明の実施形態の説明］
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、本開示に到達した。具体的には、ＧａＡｓ基板のエピタキシャル膜表面におけるＬＰＤレベルが、ＧａＡｓ基板の表面に存在する異物と酸化物とを意味するパーティクルの個数、およびＧａＡｓ基板の内部に存在する欠陥を意味するダメージの個数の両者と相関することを見出した。特に、超音波を印可してＧａＡｓ基板を洗浄する場合、印加する超音波の音圧が高いほどパーティクルの個数を抑えることができるが、ＧａＡｓ基板の内部のダメージは、その個数が増える傾向にあることを見出した。これらの知見に基づき、パーティクルの個数およびダメージの個数の和が最も少なくなる音圧を用いた超音波を印可してＧａＡｓ基板を洗浄した場合、そのエピタキシャル膜表面におけるＬＰＤレベルを改善可能であることを想到した。さらに、周波数の高低によって除去可能なパーティクルのサイズが変化する特性も見出し、本開示に到達した。
【００１２】
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係るＧａＡｓ基板は、第１表面を有するＧａＡｓ基板であって、上記第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの上記第１表面１ｃｍ2当たりの個数と、上記第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの上記第２表面１ｃｍ2当たりの個数との和が、２．１以下である。このような構成によりＧａＡｓ基板は、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を形成することができ、この種のデバイスの特性を向上させることができる。
【００１３】
［２］上記ＧａＡｓ基板は、上記第１表面にＡｌxＧａ1-xＡｓ膜を有し、上記ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜は、０．５〜６μｍの厚みを有し、上記ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの上記表面１ｃｍ2当たりの個数は、５１．２以下であり、上記ｘは、０．５±０．１であることが好ましい。これにより、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面において、５１．２以下という優れたＬＰＤレベルを達成することができ、この種のデバイスの特性をより向上させることができる。
【００１４】
［３］上記ＧａＡｓ基板は、２インチ以上８インチ以下の直径を有する円盤状の形状であることが好ましい。これにより、優れたＬＰＤレベルを有し、かつ大型のＧａＡｓ基板を提供することができる。
【００１５】
［４］本開示の一態様に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体からＧａＡｓ基板を得る洗浄工程を有するＧａＡｓ基板の製造方法であって、上記洗浄工程は、アルカリ性溶液中で上記ＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与えることにより上記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第１工程と、酸性溶液中で上記ＧａＡｓ基板前駆体に対して上記超音波を与えることにより上記ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第２工程と、を含み、上記第１工程は、上記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含み、上記第２工程は、上記超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含む。このような構成により、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を形成することができ、この種のデバイスの特性を向上させるＧａＡｓ基板を製造することができる。
【００１６】
［５］上記超音波は、その音圧が６０〜８０ｍＶであることが好ましい。これにより、ＬＰＤレベルをより改善したエピタキシャル膜を形成することができるＧａＡｓ基板を製造することができる。
【００１７】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。以下では図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。たとえば「ＧａＡｓ」と記載されている場合、ＧａＡｓを構成する原子数の比はＧａ：Ａｓ＝１：１に限られず、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
【００１９】
（実施形態１）
≪ＧａＡｓ基板≫
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、第１表面を有する。ＧａＡｓ基板は、この第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの第１表面１ｃｍ2当たりの個数と、第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの第２表面１ｃｍ2当たりの個数との和が、２．１以下である。このようなＧａＡｓ基板は、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を当該基板に成長させることができ、この種のデバイスの特性を向上させることができる。
【００２０】
本明細書において「第１表面」とは、結晶成長させたＧａＡｓ単結晶をスライスし、面取りを行なって円盤状のウエハに加工することにより現れる上記ウエハの主面をいう。「第２表面」とは、第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される表面をいう。
【００２１】
さらに「パーティクル」とは、ＧａＡｓ基板の第１表面に存在する異物および酸化物をいう。第１表面においてパーティクルは、後述する表面検査装置により凸部として観察される。「ダメージ」とは、ＧａＡｓ基板の内部に存在するものであるが、本開示では、第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する欠陥をいう。この欠陥には、その態様としてクラック、ピット、キズなどが挙げられる。第２表面においてダメージは、後述する表面検査装置により凹部として観察される。
【００２２】
パーティクルおよびダメージは、それぞれ表面検査装置（商品名：「サーフスキャン６２２０」、ＫＬＡ−テンコール社製）を用いることにより観察することができ、かつこれらの個数を求めることができる。具体的な観察方法は、以下のとおりである。
【００２３】
本実施形態においてパーティクルの個数は次のようにして求められる。まず上記表面検査装置を用い、ＧａＡｓ基板の第１表面の全面に対してレーザーで走査することにより、異物などの凸部の総数を求める。次に、その凸部の総数を第１表面の全面の面積で除することにより、第１表面に存在する第１表面１ｃｍ2当たりのパーティクルの個数を求めることができる。この場合において、ＧａＡｓ基板の第１表面の全面には、該基板の外縁から３ｍｍ内側までの範囲を含まないものとする。
【００２４】
上述した凸部は、その長径が０．１６μｍ以上であるもののみが、その数に含められる。長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの個数が、後述するＬＰＤレベルの優劣と相関するからである。パーティクルの「長径」とは、上記凸部の外周において最も離れた２点間の距離を指す。凸部の長径の最大値は、特に制限されるべきではないが、５μｍとすればよい。半導体を製造するクリーンルームは、その清浄度が規制され、クラス１００のクリーンルームへ５μｍを超える異物が混入することが実質的にあり得ず、もってＧａＡｓ基板の第１表面に存在することも実質的にあり得ないからである。
【００２５】
さらに本実施形態において、ダメージの個数は次のようにして求められる。まず上記表面検査装置を用い、ＧａＡｓ基板の第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面の全面に対してレーザーで走査することにより、クラックなどの凹部の総数を求める。次に、その凹部の総数を第２表面の全面の面積で除することにより、第２表面に存在する第２表面１ｃｍ2当たりのダメージの個数を求めることができる。この場合においても、ＧａＡｓ基板の第２表面の全面には、該基板の外縁から３ｍｍ内側までの範囲を含まないものとする。
【００２６】
上述した凹部は、その長径が０．１６μｍ以上であるもののみが、その数に含められる。長径が０．１６μｍ以上のダメージの個数が、後述するＬＰＤレベルの優劣と相関するからである。ダメージの「長径」とは、上記凹部の外周において最も離れた２点間の距離を指す。凹部の長径の最大値は、特に制限されるべきではないが、５μｍとすればよい。
【００２７】
ここで、ＧａＡｓ基板の第２表面を出現させるために行なう第１表面をエッチングする方法は、次のとおりである。
【００２８】
まず、アンモニア３００ｍｌ、過酸化水素水１００ｍｌおよび水２００００ｍｌからアンモニア−過酸化水素水溶液（アンモニア２９質量％、過酸化水素水３１質量％）を調製する。次に、このアンモニア−過酸化水素水溶液を３０℃に加温し、この加温したアンモニア−過酸化水素水溶液へＧａＡｓ基板を２５〜４５秒間浸漬することにより、ＧａＡｓ基板の第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングする。これにより、ＧａＡｓ基板の第２表面を出現させることができる。ＧａＡｓ基板の第１表面が０．５μｍエッチングされたかどうかは、ＧａＡｓ基板の中心部（該基板の中心から半径１インチ以内）において評価することが好ましい。
【００２９】
本実施形態に係るＧａＡｓ基板では、上述のようにして求めた第１表面に存在する第１表面１ｃｍ2当たりのパーティクルの個数、および第２表面に存在する第２表面１ｃｍ2当たりのダメージの個数の和が２．１以下となる。この数値であれば、ＧａＡｓ基板に成長させる後述するエピタキシャル膜表面のＬＰＤレベルが非常に優れるものとなり、デバイス特性が良好となる。
【００３０】
第１表面に存在する第１表面１ｃｍ2当たりのパーティクルの個数、および第２表面に存在する第２表面１ｃｍ2当たりのダメージの個数の和は、１．７以下であることが好ましい。この数値は０（ゼロ）であることが最も好ましい。
【００３１】
＜ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜（エピタキシャル膜）＞
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、上述した第１表面にＡｌxＧａ1-xＡｓ膜を有することが好ましい。すなわち、ＧａＡｓ基板にエピタキシャル成長させる化合物膜は、特に限定されるべきではないが、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜であることが好ましい。
【００３２】
なぜならＡｌxＧａ1-xＡｓは、ｘが０から１までのあらゆる組成においてＧａＡｓ基板に格子整合するため、ＧａＡｓ基板の表面のコンディションが最も反映された膜を形成することができるからである。すなわち、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面には、第１表面に存在するパーティクルの個数、および第２表面に存在するダメージの個数と強く相関したＬＰＤレベル（ＬＰＤの個数）が現れることになる。さらに、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜を有するＧａＡｓ基板は、デバイスとしても汎用されているので好ましい。
【００３３】
ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜におけるｘは、０．５±０．１であることが好ましい。ｘがこの範囲である場合に、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面において第１表面に存在するパーティクルの個数、および第２表面に存在するダメージの個数と、ＬＰＤの個数とを最も相関させることが可能となる。ｘは、０．５±０．０５であることがより好ましい。
【００３４】
ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜は、０．５〜６μｍの厚みを有することが好ましい。ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の厚みがこの範囲である場合に、ＧａＡｓ基板は広範囲の用途に適用可能となる。ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜は、４〜５μｍの厚みを有することがより好ましい。
【００３５】
ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の厚みが０．５μｍ未満である場合、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面において第１表面に存在するパーティクルの個数、および第２表面に存在するダメージの個数と、ＬＰＤの個数とを相関させることが困難となる傾向がある。ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の厚みが６μｍを超える場合、パーティクルおよびダメージの密度が大きくなり過ぎ、その測定が困難となる傾向がある。
【００３６】
ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの上記表面１ｃｍ2当たりの個数は、５１．２以下であることが好ましい。この場合に、デバイス特性に優れたＧａＡｓ基板を提供することができる。長径が１８μｍ以上のＬＰＤの上記表面１ｃｍ2当たりの個数は、４０以下であることがより好ましい。この数値は０（ゼロ）であることが最も好ましい。
【００３７】
ＬＰＤについても、上述した表面検査装置（商品名：「サーフスキャン６２２０」、ＫＬＡ−テンコール社製）を用いることにより観察することができ、かつこれらの個数を求めることができる。具体的な観察方法は以下のとおりである。
【００３８】
まず上記表面検査装置を用い、ＧａＡｓ基板上のＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の全面に対してレーザーで走査することにより、ＬＰＤの総数を求める。次に、その総数をＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の全面の面積で除することにより、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面に存在する表面１ｃｍ2当たりのＬＰＤの個数を求めることができる。この場合においても、ＧａＡｓ基板上のＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の全面には、該基板の外縁から３ｍｍ内側までの範囲を含まないものとする。
【００３９】
上述したＬＰＤは、その長径が１８μｍ以上であるもののみが、その数に含められる。長径が１８μｍ以上のＬＰＤの個数が、デバイス特性の優劣と相関するからである。ＬＰＤの長径の最大値は、特に制限されるべきではないが、６３μｍとすればよい。長径が６３μｍを超える大きさのＬＰＤは、ＧａＡｓ基板のパーティクルおよびダメージとは別の原因により生じていると考えられるからである。
【００４０】
＜形状＞
ＧａＡｓ基板は、２インチ以上８インチ以下の直径を有する円盤状の形状であることが好ましい。このＧａＡｓ基板の直径は、４インチ以上８インチ以下であることがより好ましく、６インチ以上８インチ以下であることが最も好ましい。ただしＧａＡｓ基板は、８インチ以上の直径を有する円盤状の形状であっても構わない。これにより、大型のデバイス特性に優れたＧａＡｓ基板を提供することができる。
【００４１】
ＧａＡｓ基板の直径の上限は、１２インチである。直径が１２インチを超えるＧａＡｓ基板は、高品質な基板として製造することが技術的に制限される傾向がある。
【００４２】
ここで本明細書において、「直径が２インチ」のＧａＡｓ基板には、直径が５ｃｍのＧａＡｓ基板が含まれる。すなわち、この「２インチ」は数学的に厳密な意味での「２インチ」ではない。同様に、「直径が４インチ」のＧａＡｓ基板には、直径が１０ｃｍのＧａＡｓ基板が含まれ、「直径が６インチ」のＧａＡｓ基板には、直径が１５ｃｍのＧａＡｓ基板が含まれ、「直径が８インチ」のＧａＡｓ基板には、直径が２０ｃｍのＧａＡｓ基板が含まれる。さらに「直径が１２インチ」のＧａＡｓ基板には、直径が３０ｃｍのＧａＡｓ基板が含まれる。
【００４３】
＜作用＞
以上より、本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、その表面のパーティクルの個数およびその内部のダメージの個数が極めて抑えられることにより、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を当該基板に成長させることができる。もってＧａＡｓ基板は、この種のデバイスの特性を向上させることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
≪ＧａＡｓ基板の製造方法≫
本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体からＧａＡｓ基板を得る洗浄工程を有するＧａＡｓ基板の製造方法である。上記洗浄工程は、アルカリ性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与えることによりＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第１工程と、酸性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与えることによりＧａＡｓ基板前駆体を洗浄する第２工程と、を含む。さらに、第１工程は、超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含み、第２工程は、超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる操作を含む。超音波は、その音圧が６０〜８０ｍＶであることが好ましい。
【００４５】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、上記工程を含むことにより、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を当該基板に成長させることができ、この種のデバイスの特性が向上するＧａＡｓ基板を製造することができる。特に、上記洗浄工程において超音波は、ＧａＡｓ基板前駆体の全面に対して付与されることが好ましい。
【００４６】
本発明者らは、デバイスの特性が向上するＧａＡｓ基板の製造方法を鋭意検討する中で、超音波の音圧の大きさと、ＧａＡｓ基板前駆体の表面にパーティクルが付着したまま残る数との間に、逆相関の関係があることを見出した。さらに、超音波の音圧の大きさと、ＧａＡｓ基板前駆体に生じるダメージとの間に正相関の関係があることを見出した。加えて、超音波の周波数（波長の長さ）と除去できる異物のパーティクルのサイズとの間にも正相関の関係があることも見出した。超音波の周波数が低いほど、大きいサイズのパーティクルを除去することができ、超音波の周波数が高いほど、小さいサイズのパーティクルを除去することができる。
【００４７】
これらの知見に基づき、超音波を低周波数から高周波数側へ連続的に変化させてＧａＡｓ基板前駆体に与えることにより、すべてのサイズのパーティクルを除去することを着想した。この場合に、パーティクルを最も除去することができ、かつＧａＡｓ基板前駆体にダメージを与えることが最も抑制される大きさの音圧により超音波を与えることを着想した。具体的には、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法では、後述するアルカリ洗浄工程Ｓ３および酸洗浄工程Ｓ５において、それぞれＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与える。このとき、超音波の周波数を少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚへ連続的に変化させる。さらに、ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波の音圧を、６０〜８０ｍＶとすることが好ましい。
【００４８】
以下、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法に含まれる各工程ついて、図１に基づいて具体的に説明する。
【００４９】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、まず研磨工程Ｓ１を含むことが好ましい。研磨工程Ｓ１は、ＧａＡｓ単結晶から切り出されたＧａＡｓウエハの表面を研磨する工程である。研磨工程Ｓ１により、ＧａＡｓウエハの表面が鏡面化される。研磨工程Ｓ１における研磨方法には、従来公知の方法を用いることができ、各種の機械的研磨、化学機械的研磨など各種の研磨方法を用いることができる。
【００５０】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、粗洗浄工程Ｓ２を含むことが好ましい。粗洗浄工程Ｓ２は、研磨工程Ｓ１において表面が鏡面化されたＧａＡｓウエハに対し、その表面に付着した研磨剤中の異物を洗浄する工程である。粗洗浄工程Ｓ２における洗浄方法についても、従来公知の方法を用いることができる。粗洗浄工程Ｓ２を経ることによりＧａＡｓ基板前駆体を得ることができる。
【００５１】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、アルカリ洗浄工程Ｓ３を含む。アルカリ洗浄工程Ｓ３は、上記ＧａＡｓ基板前駆体を、アルカリ性溶液を用いてアルカリ洗浄するとともに、このアルカリ性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与える工程である。アルカリ洗浄工程Ｓ３に用いるアルカリ溶液は、特に制限されるべきではないが、電気特性に影響を与える金属元素を含まない有機アルカリ化合物、たとえばコリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）などの第４級アンモニウム水酸化物、第４級ピリジニウム水酸化物などを含む水溶液が好ましい。その濃度は、０．１〜１０質量％であることが好ましい。
【００５２】
さらにアルカリ洗浄工程Ｓ３では、ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波を、低周波側から高周波側へその周波数が増える方向に連続的に変化させる。このとき少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数をカバーすることを要する。ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波は、８００ｋＨｚから３ＭＨｚの周波数をカバーすることが好ましい。８００ｋＨｚ未満の低周波、および３ＭＨｚを超える高周波をＧａＡｓ基板前駆体に与えてもよいが、これらの周波数の超音波はパーティクルの除去能力が十分ではない傾向がある。さらに、ＧａＡｓ基板前駆体に与える超音波を、９００ｋＨｚを超えた周波数から始めたり、２ＭＨｚに届く前の周波数で終了したりする場合にも、パーティクルが十分に除去されない傾向がある。
【００５３】
ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波の音圧は、６０〜８０ｍＶとすることが好ましい。この音圧は、６５〜７５ｍＶとすることがより好ましい。ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波の音圧を６０ｍＶ未満とした場合、パーティクルの除去が十分になされない傾向がある。ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波の音圧が８０ｍＶを超える場合、ＧａＡｓ基板前駆体にダメージを与えてしまう傾向がある。
【００５４】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、アルカリ洗浄工程Ｓ３の後に、第１純水洗浄工程Ｓ４を含むことが好ましい。第１純水洗浄工程Ｓ４における洗浄方法は、特に制限されるべきはないが、ＧａＡｓ基板前駆体のアルカリ洗浄された表面を溶存酸素濃度（ＤＯ）が１００ｐｐｂ以下の純水で５分間以下洗浄することが好ましい。これにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面の酸化を抑制することができる。純水の溶存酸素濃度は、５０ｐｐｂ以下であることがより好ましい。純水の全有機炭素（ＴＯＣ）は、４０ｐｐｂ以下であることが好ましい。
【００５５】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、酸洗浄工程Ｓ５を含む。酸洗浄工程Ｓ５は、上記ＧａＡｓ基板前駆体を、酸性溶液を用いて酸洗浄するとともに、この酸性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与える工程である。酸洗浄工程Ｓ５は、第１純水洗浄工程Ｓ４を経たＧａＡｓ基板前駆体に対して行なうことが好ましい。この酸洗浄工程Ｓ５を経ることにより、ＧａＡｓ基板を得ることができる。
【００５６】
酸洗浄工程Ｓ５に用いる酸性溶液は、特に制限されるべきではないが、洗浄力が高く、電気特性に影響を与える元素（たとえば、金属元素、イオウなど）を含まず、かつ液滴が設備内に飛散した場合に、水分とともに酸成分も蒸発することで、深刻な二次汚染・設備劣化を生じさせにくい水溶液であることが好ましい。この観点から酸性溶液としては、フッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ3）および亜硝酸（ＨＮＯ2）からなる群から選ばれる少なくとも１種類を含む水溶液、または酢酸、クエン酸、リンゴ酸などの有機酸を含む水溶液であることが好ましい。酸性溶液は、上述した酸の２種類以上の組み合わせ、たとえば塩酸および硝酸を組み合わせてもよい。その濃度は、０．３ｐｐｍ〜０．５質量％であることが好ましい。上記酸性溶液は、洗浄性の高さから、０．３ｐｐｍ〜０．３質量％の過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むことがより好ましい。
【００５７】
酸性溶液は、適切な濃度の酸とすることにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面のＧａ原子とＡｓ原子との比率を適正化することができ、ガリウム酸化物の生成を抑制することができる。酸性溶液の酸濃度が、０．３ｐｐｍより小さい場合および０．５質量％より大きい場合のいずれも、ウエハ面内およびウエハ間での化学組成のバラツキが大きくなる傾向がある。
【００５８】
さらに酸洗浄工程Ｓ５では、上記アルカリ洗浄工程Ｓ３と同様に、ＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与える。このとき少なくとも９００ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数の超音波を低周波側から高周波側へ連続的に変化させて与える。ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波は、８００ｋＨｚから３ＭＨｚの周波数をカバーすることが好ましい。加えて、ＧａＡｓ基板前駆体に対して与える超音波の音圧も、６０〜８０ｍＶとすることが好ましい。この音圧は、６５〜７５ｍＶとすることがより好ましい。超音波の音圧および周波数が上述したパラメータから外れた場合の影響は、アルカリ洗浄工程Ｓ３で説明した影響と同じである。
【００５９】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、酸洗浄工程Ｓ５の後に、第２純水洗浄工程Ｓ６を含むことが好ましい。第２純水洗浄工程Ｓ６における洗浄方法は、第１純水洗浄工程Ｓ４と同じ要領で行なうことができる。用いる純水の種類についても第１純水洗浄工程Ｓ４と同じとすればよい。
【００６０】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、そのプロセスの最後に、乾燥工程Ｓ７を含むことが好ましい。乾燥工程Ｓ７においてＧａＡｓ基板を乾燥させる。乾燥工程Ｓ７における乾燥方法は、従来公知の方法を用いることができる。以上により、ＬＰＤレベルを改善したエピタキシャル膜を形成することができるＧａＡｓ基板を製造することができる。
【００６１】
ここで、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法において、酸洗浄工程Ｓ５は、ＧａＡｓ基板前駆体をその表面が水平になるように保持しつつ１００〜８００ｒｐｍで回転させながら、その表面に酸性溶液を供給することにより酸洗浄することが好ましい。これにより表面の酸化を抑制しながら、効率的に洗浄することができる。酸洗浄工程Ｓ５の後の第２純水洗浄工程Ｓ６においても、ＧａＡｓ基板前駆体の表面が水平になるように保持しつつ１００〜８００ｒｐｍで回転させながら、その表面に純水を供給することにより純水洗浄することが好ましい。さらに、乾燥工程Ｓ７では、ＧａＡｓ基板を２０００ｒｐｍ以上で回転させることにより表面に残留している酸性溶液および純水を飛散させることが好ましい。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００６３】
≪試料１≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
（１）ＧａＡｓウエハの作製（ウエハ作製工程）
垂直ブリッジマン（ＶＢ）法で成長させたＧａＡｓ単結晶を、ワイヤーソーでスライスし、そのエッジ部を研削して外形を整えることにより、ＧａＡｓウエハを作製した。このＧａＡｓウエハは、２枚作製された。さらに、ワイヤーソーで生じたソーマークを除去するために、平面研削機でＧａＡｓウエハの主面を研削し、その後外周の面取り部をゴム砥石で研磨した。【００６４】
（２）ＧａＡｓウエハ表面の研磨および粗洗浄（研磨工程および粗洗浄工程）
クリーンルーム（クラス１００）内で、ＧａＡｓウエハの表面を、塩素系研磨剤およびシリカパウダーの混合物を含む硬質研磨布により研磨した。次に、このＧａＡｓウエハの表面を、ＩＮＳＥＣ  ＮＩＢ研磨剤（株式会社フジミインコーポレーテッド製）で研磨することにより鏡面化した。さらに、その表面を鏡面化したＧａＡｓウエハを、ＩＰＡ超音波洗浄することにより粗洗浄し、ＧａＡｓ基板前駆体を得た。【００６５】
（３）ＧａＡｓ基板前駆体表面のアルカリ洗浄（アルカリ洗浄工程）
上記ＧａＡｓ基板前駆体を、０．１〜１０質量％のコリン水溶液中に浸漬した。同時に、この水溶液中のＧａＡｓ基板前駆体の全面に対し、超音波を５００ｋＨｚの周波数で付与し、かつ音圧１０ｍＶの条件において５分間印加した。これにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面をアルカリ洗浄した。【００６６】
（４）ＧａＡｓ基板前駆体表面の第１純水洗浄（第１純水洗浄工程）
次に、ＧａＡｓ基板前駆体のアルカリ洗浄された表面を溶存酸素濃度（ＤＯ）が１ｐｐｂの純水で５分間洗浄した。この純水の全有機炭素（ＴＯＣ）は、０．５ｐｐｂであった。【００６７】
（５）ＧａＡｓ基板前駆体表面の酸洗浄（酸洗浄工程）
上述の純水で洗浄したＧａＡｓ基板前駆体を、その主面が水平になるように回転保持できる機構を有する洗浄装置内に配置した。このとき、ＧａＡｓ基板前駆体を洗浄装置内の遠心力式チャックで保持した。この遠心力式チャックは、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの低発塵樹脂で形成されている。【００６８】
このＧａＡｓ基板前駆体を３００〜６００ｒｐｍで回転させながら、その表面に、酸性溶液として０．１〜０．６質量％のＨＦおよび０．０５〜０．３質量％のＨ2Ｏ2を含む水溶液を供給した。同時に、ＧａＡｓ基板前駆体の全面に対し、超音波を５００ｋＨｚの周波数で付与し、かつ音圧１０ｍＶの条件において５分間印加することにより酸洗浄した。【００６９】
（６）ＧａＡｓ基板前駆体表面の第２純水洗浄（第２純水洗浄工程）
次に、酸洗浄したＧａＡｓ基板前駆体を３００〜６００ｒｐｍで回転させながら、溶存酸素濃度１ｐｐｂ、全有機炭素０．５ｐｐｂの純水をＧａＡｓ基板前駆体の表面に５分間供給することにより純水洗浄した。これにより、２枚の試料１のＧａＡｓ基板を得た。【００７０】
（７）ＧａＡｓ基板の乾燥（乾燥工程）
最後に、ＧａＡｓ基板を２５００ｒｐｍで１５〜３０秒間回転させることにより、ＧａＡｓ基板の表面（第１表面）を乾燥させた。【００７１】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
（１）ＧａＡｓ基板における第１表面の分析
２枚の試料１のＧａＡｓ基板のうち、一方の基板の第１表面を、上表面検査装置（商品名：「サーフスキャン６２２０」、ＫＬＡ−テンコール社製）を用いて観察することにより、第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの第１表面１ｃｍ2当たりの個数を求めた。その求め方は、上述したとおりである。【００７２】
（２）ＧａＡｓ基板における第２表面の分析
２枚の試料１のＧａＡｓ基板のうち、他方の基板の第１表面に対し、上述したアンモニア−過酸化水素水溶液を用いたエッチング法によりエッチングし、ＧａＡｓ基板の第２表面を出現させた。この第２表面に対しても、上記表面検査装置（商品名：「サーフスキャン６２２０」、ＫＬＡ−テンコール社製）を用いて観察することにより、第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの第２表面１ｃｍ2当たりの個数を求めた。その求め方は、上述したとおりである。【００７３】
（３）ＧａＡｓ基板上へのエピタキシャル膜の成長
試料１のＧａＡｓ基板のうち、一方（エッチングを行なわなかったもの）のＧａＡｓ基板の第１表面上に、常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法により、エピタキシャル膜として厚さ５μｍのＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．５）膜を成長させてエピタキシャル膜付ＧａＡｓ基板を得た。【００７４】
（４）エピタキシャル膜付ＧａＡｓ基板表面の分析
上記エピタキシャル膜付ＧａＡｓ基板のＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面に対し、上記表面検査装置（商品名：「サーフスキャン６２２０」、ＫＬＡ−テンコール社製）を用いて観察することにより、ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの表面１ｃｍ2当たりの個数を求めた。その求め方は、上述したとおりである。【００７５】
≪試料２≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
アルカリ洗浄工程および酸洗浄工程において印加する超音波の周波数を９５０ｋＨｚとし、かつその音圧を５６ｍＶに代えたこと以外について試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法とし、試料２のＧａＡｓ基板を得た。【００７６】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
試料２のＧａＡｓ基板における第１表面の分析、第２表面の分析、エピタキシャル膜（ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜）の成長、およびＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の分析を、試料１のＧａＡｓ基板に対して用いた方法と同じ方法により行なった。【００７７】
≪試料３≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
アルカリ洗浄工程および酸洗浄工程において印加する超音波の周波数を９００ｋＨｚから２ＭＨｚまで低周波数側から高周波数側へ連続的に変化させ、かつその音圧を６１ｍＶに代えたこと以外について試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法とし、試料３のＧａＡｓ基板を得た。【００７８】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
試料３のＧａＡｓ基板における第１表面の分析、第２表面の分析、エピタキシャル膜（ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜）の成長、およびＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の分析を、試料１のＧａＡｓ基板に対して用いた方法と同じ方法により行なった。【００７９】
≪試料４≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
アルカリ洗浄工程および酸洗浄工程において印加する超音波の周波数を９００ｋＨｚから２ＭＨｚまで低周波数側から高周波数側へ連続的に変化させ、かつその音圧を６８ｍＶに代えたこと以外について試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法とし、試料４のＧａＡｓ基板を得た。【００８０】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
試料４のＧａＡｓ基板における第１表面の分析、第２表面の分析、エピタキシャル膜（ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜）の成長、およびＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の分析を、試料１のＧａＡｓ基板に対して用いた方法と同じ方法により行なった。【００８１】
≪試料５≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
アルカリ洗浄工程および酸洗浄工程において印加する超音波の周波数を９５０ｋＨｚとし、かつその音圧を８６ｍＶに代えたこと以外について試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法とし、試料５のＧａＡｓ基板を得た。【００８２】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
試料５のＧａＡｓ基板における第１表面の分析、第２表面の分析、エピタキシャル膜（ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜）の成長、およびＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の分析を、試料１のＧａＡｓ基板に対して用いた方法と同じ方法により行なった。【００８３】
≪試料６≫
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
アルカリ洗浄工程および酸洗浄工程において印加する超音波の周波数を５００ｋＨｚとし、かつその音圧を１２２ｍＶに代えたこと以外について試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法とし、試料６のＧａＡｓ基板を得た。【００８４】
＜ＧａＡｓ基板に対する各種の分析＞
試料６のＧａＡｓ基板における第１表面の分析、第２表面の分析、エピタキシャル膜（ＡｌxＧａ1-xＡｓ膜）の成長、およびＡｌxＧａ1-xＡｓ膜表面の分析を、試料１のＧａＡｓ基板に対して用いた方法と同じ方法により行なった。【００８５】
上述した分析から判明した試料１〜試料６におけるパーティクルの個数、ダメージの個数、これらの和、ならびにＬＰＤの個数を表１に示す。ここで本実施例において、試料３が実施例１を指し、試料４が実施例２を指す。試料１、２、５および６が比較例である。【００８６】
さらに、表１に示した結果に基づいて、実施例および比較例のＧａＡｓ基板に関し、洗浄工程で与えた音圧の強さと、パーティクルおよびダメージの個数との関係を表したグラフを図２に表した。図３には、洗浄工程で与えた音圧の強さと、エピタキシャル膜表面のＬＰＤの個数との関係を表したグラフを表した。【００８７】
【表１】
0006418357.tif 000002
【００８８】
＜考察＞
表１、図２および図３に示すように、実施例１（試料３）および実施例２（試料４）のＧａＡｓ基板は、第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの個数と、第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの個数との和が、２．１以下であった（図２）。このときＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの個数は、５１．２以下となった（図３）。したがって、実施例１および実施例２のＧａＡｓ基板は、デバイス特性に優れたＧａＡｓ基板となると考えられた。【００８９】
一方、比較例（試料１、２、５および６）のＧａＡｓ基板は、第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの個数と、第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの個数との和が、２．１を超えた。このときＡｌxＧａ1-xＡｓ膜の表面に存在する長径が１８μｍ以上のＬＰＤの個数も５１．２を超えた。このため比較例のＧａＡｓ基板は、デバイス特性が急激に悪化することが示唆された。【００９０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【要約】
ＧａＡｓ基板は、第１表面を有し、前記第１表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のパーティクルの前記第１表面１ｃｍ2当たりの個数と、前記第１表面を深さ方向に０．５μｍエッチングすることにより形成される第２表面に存在する長径が０．１６μｍ以上のダメージの前記第２表面１ｃｍ2当たりの個数との和が、２．１以下である。【図１】
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【図２】
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【図３】
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