(57)【要約】【課題】多層膜構造の化合物半導体基板の検査において、高精度に品質評価を行える検査方法を提供する。【解決手段】半導体基板上に、バッファ層及びＧａＮ層が順次積層された化合物半導体基板１０の検査方法であって、バッファ層及びＧａＮの積層方向における断面を露出させる工程（Ｓ１）と、露出した断面にレーザを照射して、その断面のバッファ層、ＧａＮ層、及びバッファ層とＧａＮ層との界面の３点の応力を評価する工程と（Ｓ２）、縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、３点の応力の応力値を各々プロットし、そのプロットした３点の座標面における位置により、化合物半導体基板１０の良否を判断する工程（Ｓ３）とを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、第１層及び第２層が順次積層された化合物半導体基板の検査方法であって、
前記第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させる工程と、
前記露出した断面にレーザを照射して、前記断面の第１層、第２層、及び前記第１層と前記第２層との界面の３点の応力を評価する工程と、
縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、前記３点の応力の応力値を各々プロットし、該プロットした３点の前記座標面における位置により、前記化合物半導体基板の良否を判断する工程とを有することを特徴とする化合物半導体基板の検査方法。
【請求項２】
前記良否の判断は、前記３点がすべて前記座標面の圧縮領域にある場合に良と判断し、前記３点がすべて前記座標面の引張り領域にある場合に否と判断することを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体基板の検査方法。
【請求項３】
前記良否の判断において、前記３点を結ぶ線が前記縦軸の応力ゼロ線と交差する場合、前記座標面における前記３点を結ぶ線の傾きの絶対値により前記化合物半導体基板の良否を判断することを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体基板の検査方法。
【請求項４】
半導体基板上に、第１層及び第２層が順次積層された化合物半導体基板の検査方法であって、
前記第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させる工程と、
前記露出した断面にレーザを照射して、前記断面の積層方向の応力プロファイルを評価する工程と、
縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、前記積層方向の応力プロファイルをプロットし、前記応力プロファイルの位置する前記縦軸の領域により、前記化合物半導体基板の良否を判断する工程とを有することを特徴とする化合物半導体基板の検査方法。
【請求項５】
前記良否の判断は、前記座標面の縦軸の応力ゼロ領域内に位置する前記応力プロファイルの横軸の幅により決定することを特徴とする請求項４に記載の化合物半導体基板の検査方法。
【請求項６】
前記応力ゼロ領域は、前記縦軸の応力ゼロ線から前記縦軸の両方向に±１００ＭＰａの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体基板の検査方法に関し、例えば、半導体基板上に、第１層及び第２層が順次積層された化合物半導体基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、青色や緑色のＬＥＤ等にＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体発光素子が利用されている。ＧａＮ系半導体発光素子は、ＧａＮと格子定数が近い基板材料が少ないことから、格子定数等の緩和のため、一般的に、基板とＧａＮ層との界面にバッファ層を設けた多層構造が採用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
なお、このような多層構造の歪みの評価は、ラマン散乱分光法を用いて行う技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
具体的には、特許文献２には、ＧａＮ系化合物半導体基板のＧａＮ層の表面（例えばｐ型ＧａＮ層）に、Ａｒイオンレーザを照射して素子構造の全層にわたっての平均的な歪み量を測定し、その歪み量によりＧａＮ系化合物半導体基板の品質評価を行うことが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６１３９２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した多層構造のＧａＮ系半導体基板の品質には、ＧａＮ層のみの応力だけでなく、ＧａＮ層とバッファ層との界面の応力や、バッファ層の応力等が影響すると考えられている。
しかしながら、現状では、多層構造のＧａＮ系化合物半導体基板の品質検査において、ＧａＮ層とバッファ層との界面の応力、及び各層の応力状態を考慮に入れた検査方法は知られて無かった。そのため、多層構造のＧａＮ系化合物半導体基板の精度の高い品質検査は行われていなかった。
なお、上述した特許文献２には、ＧａＮ系化合物半導体基板の素子構造の全層の平均的な歪み量を測定することは示されているが、界面の応力や、各層の応力状態の関係を評価するものではなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多層構造の化合物半導体基板の品質評価を高精度に行える検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる化合物半導体基板の検査方法は、半導体基板上に、第１層及び第２層が順次積層された化合物半導体基板の検査方法であって、前記第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させる工程と、前記露出した断面にレーザを照射して、前記断面の第１層、第２層、及び前記第１層と前記第２層との界面の３点の応力を評価する工程と、縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、前記３点の応力の応力値を各々プロットし、該プロットした３点の前記座標面における位置により、前記化合物半導体基板の良否を判断する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明では、第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させ、その断面にレーザを照射することにより、第１層、第２層及び前記第１層と前記第２層との界面の３点の応力値を求め、その３点の応力値に基づいて化合物半導体基板の良否を判断している。
これにより、本発明によれば、各層の応力および界面の応力を考慮した検査を行えるため、高精度な品質評価を実現できる。
【０００９】
また、前記良否の判断は、前記３点がすべて前記座標面の圧縮領域にある場合に良と判断し、前記３点がすべて前記座標面の引張り領域にある場合に否と判断することが望ましい。
このように判断するのは、後述する実施例に基づいて得られた視点であり、高精度な品質評価を実現できる。すなわち、化合物半導体基板の各層および界面の応力が全て圧縮状態の場合、クラックが入りにくいため、良品と判断できる。一方、前記３点がすべて前記座標面の引張り領域にある場合、クラックが入りやすいため、不良品と判断できる。
【００１０】
また、前記良否の判断において、前記３点を結ぶ線が前記縦軸の応力ゼロ線と交差する場合、前記座標面における前記３点を結ぶ線の傾きの絶対値により前記化合物半導体基板の良否を判断することが望ましい。
このように３点を結ぶ結線が応力ゼロ線と交差する場合は、化合物半導体基板の第１層又は第２層のいずれか一方が、良と判断される圧縮領域または否と判断される引張り領域のいずれかの領域に位置していることになるため、これらの結線の傾きの大きさ（絶対値）により良否判定をすることで、高精度な品質評価を行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる化合物半導体基板の検査方法は、半導体基板上に、第１層及び第２層が順次積層された化合物半導体基板の検査方法であって、前記第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させる工程と、前記露出した断面にレーザを照射して、前記断面の積層方向の応力プロファイルを評価する工程と、縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、前記積層方向の応力プロファイルをプロットし、前記応力プロファイルの位置する前記縦軸の領域により、前記化合物半導体基板の良否を判断する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明では、前記第１層及び第２層の積層方向における断面を露出させ、その断面にレーザを照射することにより、前記断面の積層方向の応力プロファイルを評価し、この応力プロファイルを利用し、化合物半導体基板の良否を判断している。
これにより、本発明によれば、化合物半導体基板の品質に影響を与える積層方向の応力プロファイルを考慮した検査を行えるため、高精度な品質評価が実現される。
【００１３】
前記良否の判断は、前記座標面の縦軸の応力ゼロ領域内に位置する前記応力プロファイルの横軸の幅により決定することが好ましい。
このように判断するのは、後述する実施例に基づいて得られた視点であり、応力ゼロ領域内に前記横軸の幅（厚さ）が大きければ大きいほど第２層に発生する応力が大きくなり、クラック、結晶欠陥等が発生しやすくなるという理由に伴うもので、高精度な品質評価を実現できる。
前記応力ゼロ領域は、例えば、前記縦軸の応力ゼロ線から前記縦軸の両方向に±１００ＭＰａの範囲内である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多層膜構造の化合物半導体基板の品質評価を高精度に行える検査方法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】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の検査方法の検査対象となる化合物半導体基板について図１および図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態の化合物半導体基板の上面図である。また、図２は、図１に示す化合物半導体基板のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
図示するように、化合物半導体基板１０は、半導体基板１１上に、バッファ層（第１層）１２およびＧａＮ層（第２層）１３が順次積層されて構成されている。なお、図２に示す符合１４は、バッファ層１２とＧａＮ層１３との界面を示している。
また、本実施形態は、化合物半導体基板１０の厚さ寸法や材質等の具体的な構成について、特に限定されるものではないが、以下では、厚さ寸法が２５０μｍ（ａ３＝２５０μｍ）の半導体基板（ＳｉＣ基板）１１上に、厚さ寸法が１μｍ（ａ２＝１μｍ）のバッファ層（ＡｌＮ層とＧａＮ層とが互いに交互に複数積層した多層積層構造）１２と、厚さ寸法が１μｍ（ａ１＝１μｍ）のＧａＮ層１３とが順次積層された化合物半導体基板１０を分析する場合を例にする。
【００１７】
つぎに、本実施形態の化合物半導体基板の検査方法の第１の態様を図３乃至図５に基づいて説明する。
図３は、本実施形態の化合物半導体基板の検査方法の手順を示したフローチャートである。また、図４は、本実施形態の化合物半導体基板の応力を測定するラマンスペクトル測定装置の一例を示す概略構成図である。また、図５は、本実施形態の化合物半導体基板の良否判定に利用する、応力と測定位置との関連を示した図である。
なお、本実施形態で利用するラマンスペクトル測定装置Ｗは、周知技術により実現されるものである。
【００１８】
具体的には、先ず、化合物半導体基板１０のＧａＮ層１３及びバッファ層１２を破断し、化合物半導体基板１０の積層方向の断面を露出させる（Ｓ１）。
例えば、図１に示す化合物半導体基板１０のＡ−Ａ線を破断して、図２に示す積層方向の断面を露出させる。
【００１９】
つぎに、図４に示すラマンスペクトル測定装置Ｗを用いて、化合物半導体基板１０の前記露出した断面の積層方向にレーザを照射し（バッファ層１２、ＧａＮ層１３、および界面１４にレーザを照射し）、バッファ層１２、ＧａＮ層１３、および界面１４の３点の応力を測定する（Ｓ２）。
【００２０】
具体的には、ラマンスペクトル測定装置Ｗのステージ１１１に、断面を露出させた化合物半導体基板１０を載置し、レーザ光源１０１からレーザ９０を出射させる。レーザ光源１０１から出射されたレーザ９０は、回折格子１０２、１０３を経由して顕微鏡１１０内に導かれ、顕微鏡１１０内のレンズ１１２で集光され、化合物半導体基板１０に照射される。この時のレーザ９０の化合物半導体基板１０の表面に照射されるビーム径は、例えば、１μｍである。
また、レーザ９０が照射された化合物半導体基板１０からの散乱光９１は、再び顕微鏡１１０を通ってレンズ１１３で集光され、ノッチフィルター１１４でノイズ波長が除去されたのち、分光器１２１に導かれて分光される。分光器１２１で分光された光は、検出器１２２で検出され、その検出された信号がコンピュータ１３０に読み込まれる。コンピュータ１３０は、周知の応力算出手順にしたがい、読み込んだ信号から応力を算出する。
【００２１】
また、化合物半導体基板１０が載置されるステージ１１１は、コンピュータ１３０に制御されて積層方向αに移動できるように構成されている。コンピュータ１３０は、このステージ１１１を移動させることで、レーザ９０を化合物半導体基板１０上で走査し、各位置における応力を算出する（コンピュータ１３０は、バッファ層１２、ＧａＮ層１３、およびその界面１４の応力を算出する）。
また、コンピュータ１３０は、例えば、算出した応力を示す情報（応力値）と、その応力を測定した位置を示す情報（測定位置）とを出力する（ディスプレイやプリンタに出力する）。
【００２２】
つぎに、縦軸（ｙ軸）を応力値、横軸（ｘ軸）を測定位置とした座標面に、Ｓ２で求めたバッファ層１２、ＧａＮ層１３、および界面１４の３点の応力値を各々プロットし、そのプロットした３点の前記座標面上の位置により、化合物半導体基板１０の良否を判断する（Ｓ３）。
【００２３】
具体的には、図５に例示するように、縦軸（ｙ軸）に応力値、横軸（ｘ軸）に測定位置をとった座標面に、ラマンスペクトル測定装置Ｗにより計測された応力値（ＧａＮ層１３、界面１４、およびバッファ層１２の３点の応力値）をプロットする。また、座標面において、プロットした３点を結んだ結線２０、２１、２２を引く（横軸（ｘ軸）方向に隣接する点を互いに結ぶ）。
符号２３は、応力値が「０ＭＰａ」のライン（応力ゼロ線）を示している。また、図示する座標面において、応力ゼロ線２３より下にある領域（応力値がマイナスの値の領域）を圧縮領域と呼び、応力ゼロ線２３より上にある領域（応力値がプラスの値の領域）を引張り領域と呼ぶ。
【００２４】
そして、バッファ層１２、ＧａＮ層１３および界面１４の３点の応力値が全て圧縮領域にプロットされていれば（例えば、結線２０のような場合）、化合物半導体基板１０を良（良品）と判断する。
また、バッファ層１２、ＧａＮ層１３および界面１４の３点の応力値が全て引張り領域にプロットされていれば（例えば、結線２２のような場合）、化合物半導体基板１０を否（不良品）と判断する。
このように判断するのは、化合物半導体基板１０の各層（バッファ層１２、ＧａＮ層１３）および界面１４の応力が全て圧縮状態であれば、クラックが入りにくいため、良品と判断できる（この場合、ＧａＮ層１３は結晶性に優れ、クラック等もなく良好な特性を示すと判断される）。一方、各層および界面１４の応力が全て引張り状態であれば、クラックが入りやすいため、不良品と判断できる（この場合、ＧａＮ層１３は結晶性が悪く、クラック等が発生していると判断される）。
なお、前記３点の応力値の全てが圧縮領域又は引張り領域のどちらかにプロットされている場合は、前述した結線をあえて引く必要はなく、良否の判定をすることができる。
【００２５】
また、３点を結ぶ結線が応力ゼロ線２３と交差する場合（例えば、結線２１のような場合）は、その結線２１の座標面における「傾きａ」を算出）し、算出した傾きａの絶対値により、化合物半導体基板１０の良否を判断する。傾きａの算出は、前記３点の線形近似（最小二乗法）：ｙ＝ａｘ＋ｂにより算出することができる。
このように３点を結ぶ結線が応力ゼロ線２３と交差する場合は、化合物半導体基板のバッファ層又はＧａＮ層のいずれか一方が、良と判断される圧縮領域または否と判断される引張り領域のいずれかの領域に位置していることになる。そのため、この傾きａの大きさは、バッファ層とＧａＮ層との応力差に比例することになる。従って、前記応力差（傾きａ）が大きければ大きいほど、クラックや結晶欠陥等が発生することになる。従って、これらの結線の傾きａの大きさ（絶対値）の程度により良否判定をすることができるため、高精度な品質評価を行うことができる。
なお、この傾きａの絶対値における基準値、すなわち、良否を判断する判断基準は、使用する半導体基板の材質、バッファ層の材質、構造、厚さ等により適時設計される。
なお、Ｓ３の処理は、例えば、図４のコンピュータ１３０に実行させるようにしてもよい。この場合、コンピュータ１３０のメモリ（図示しない）にＳ３の処理を行うプログラムを格納しておき、コンピュータ１３０のＣＰＵ（図示しない）に前記プログラムを実行させる。
このように、本発明では、第１層及び前記第２層の積層方向における断面を露出させ、その断面にレーザを照射することにより、第１層、第２層及び前記第１層と前記第２層との界面の３点の応力値を求め、その３点の応力値に基づいて化合物半導体基板の良否を判断している。
これにより、本発明によれば、各層の応力および界面の応力を考慮した検査を行えるため、高精度な品質評価を実現できる。
【００２６】
また、本実施形態に係る化合物半導体基板の検査方法では、第２の態様として、上述したＳ２およびＳ３を以下のように変更してもよい。
上述したラマンスペクトル測定装置Ｗを操作し、化合物半導体基板１０の断面の積層方向に沿ってレーザを走査、あるいは、顕微鏡１１０内のレンズ１１２を線状にレーザ照射、集光するシリンドリカルレンズを利用して、ＧａＮ層１３から界面１４およびバッファ層１２に至る断面の応力プロファイルを測定する。そして、縦軸（ｙ軸）に応力値、横軸（ｘ軸）に測定位置をとった座標面に応力プロファイルをプロットし、その応力プロファイルの位置する縦軸の領域の横軸の幅により、化合物半導体基板１０の良否を判断する。
図６は、本実施形態の変形例に係る化合物半導体基板の良否判定に利用する、応力と測定位置との関連を示した図である。
具体的には、図６に例示するように、縦軸（ｙ軸）に応力値、横軸（ｘ軸）に測定位置をとった座標面に、ラマンスペクトル測定装置Ｗにより計測された積層方向の応力プロファイル３０をプロットする。
なお、図中、符号２３は、応力値が「０ＭＰａ」のライン（応力ゼロ線）を示している。また、図示する座標面において、応力ゼロ線２３より下にある領域（応力値がマイナスの値の領域）を圧縮領域と呼び、応力ゼロ線２３より上にある領域（応力値がプラスの値の領域）を引張り領域と呼ぶ。更に、応力ゼロ線２３から縦軸（ｙ軸）の両方向（圧縮領域方向及び引張り領域方向）に±１００ＭＰａの範囲の領域を応力ゼロ領域３２と呼ぶ。
【００２７】
本実施形態の変形例に係る化合物半導体基板の良否判定は、前記座標面の応力ゼロ領域３２内に位置する応力プロファイル３０の横軸（ｘ軸）の幅の量、具体的には、応力ゼロ領域３２内に位置する化合物半導体基板１０の厚さ（μｍ）により決定する。
すなわち、図６に示すように、応力プロファイル３０の応力ゼロ領域３２内に位置する応力プロファイル３０の横軸（測定位置）ＡからＢの幅（Ｘａ（μｍ））の大きさにより、化合物半導体基板１０の良否を判断する。本実施形態では、実施例による知見から、前記幅の量（Ｘａ）が所定の値より小さければ良と判断し、所定の値より大きければ否と判断する。
すなわち、応力ゼロ領域の幅Ｘａ（厚さ）が大きければ大きいほどＧａＮ層１３に発生する応力が大きくなり、クラック、結晶欠陥等が発生しやすくなるというもので、この判断により高精度な品質評価を実現できる。
また、本実施形態では、前述したように、応力ゼロ領域３２（応力値−１００ＭＰａ〜＋１００ＭＰａ）内に位置する横軸（ｘ軸）の幅の量Ｘａにより良否を判断する。なお、前記所定の値、すなわち、良否を判断する基準値は、使用する半導体基板の材質、バッファ層の材質、構造、厚さ等により適時設計される。
【００２８】
以上のように本実施形態の変形例よる検査方法によれば、化合物半導体基板の品質に影響を与える積層方向の応力プロファイルを考慮した検査を行えるため、高精度な品質評価が実現される。
【実施例】
【００２９】
続いて、本発明の化合物半導体基板の検査方法について、実際に化合物半導体基板を検査した実施例に基づき説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、図１及び図２を用いて化合物半導体基板を説明する。
【００３０】
［実施例１］
最初に、検査対象となる化合物半導体基板を以下の手順で製造した。
先ず、厚さ２５０μｍのＳｉＣ単結晶基板（半導体基板１１）上に、Ｈ2ガス雰囲気下、１０００℃で熱処理した後、原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびＮＨ3を用い、１０００℃での気相成長により、厚さ１μｍのＡｌＮ層とＧａＮ層とが交互に複数層積層された多層膜（バッファ層１２）を積層させた。
つぎに、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびＮＨ3を用い、１０００℃での気相成長により、バッファ層上に、厚さ１μｍのＧａＮ（ＧａＮ層１３）を積層させた。
以上の方法により、厚さ寸法が２５０μｍ（ａ３＝２５０μｍ）の半導体基板１１上に、厚さ寸法が１μｍ（ａ２＝１μｍ）のバッファ層１２と、厚さ寸法が１μｍ（ａ１＝１μｍ）のＧａＮ層１３とが順次積層された化合物半導体基板１０を複数（サンプルＡ〜Ｃ）作製した。
【００３１】
続いて、上記作製した化合物半導体基板１０を検査する実験を行った。
先ず、上記製造した化合物半導体基板１０を破断し、ＧａＮ層１３、バッファ層１４を露出させ、露出した断面方向からラマンスペクトルを測定した。この測定は、愛宕物産社製Ｔ６４０００ラマン分光システムで実施した。
【００３２】
ここで、入射光は顕微サンプル室を用い、サンプルでのビーム径を１μｍ程度に集光し、試料から散乱光を後方散乱配置により測定した。散乱光はＪｏｂｉｎ−Ｙｖｏｎ／愛宕物産社製Ｔ６４０００トリプルスペクトロメーターを使用して分光した。
なお、レーリー光の影響を取り除くため、焦点距離６４０ｍｍの前２段のモノクロメーターを差分散モードで使用し、焦点距離６４０ｍｍの３段目のモノクロメーター（スペクトログラフィー）により分光した。
散乱光の検出には、液体窒素で冷却したＣＣＤ（電荷結合素子）検出器を用いた。波数分解能は３ｃｍ-1以下であり、波数校正には水銀の輝線を用いて行った。
【００３３】
図７に、励起波長４８８ｎｍでＧａＮ薄膜の断面方向から測定したＧａＮ表層、界面、バッファ層のＥ２フォノンモードのラマンスペクトルの一例を示す。
なお、符号３１はＧａＮ表層のラマンスペクトルを示し、符号３２はバッファ層のラマンスペクトルを示し、符号３３は界面のラマンスペクトルを示す。図示するように、各層によりピーク周波数が異なっている。
【００３４】
次に、上記測定したラマンスペクトルから、各層及び界面の応力値を求めると共に、縦軸を応力値、横軸を測定位置とした座標面に、前記応力値をサンプル毎（サンプルＡ〜Ｃ）に各々プロットし、また、座標面上において、プロットした３点を結ぶ結線を引いた。
なお、このピーク周波数のラマンシフト量から応力への換算は、技術文献１（Ｍ．Ｉ．Ｅｒｅｍｅｔｓ．ｅｔ．ａｌ．，Ａｃｔａ  Ｐｏｌｏｎｉｃａ  Ａ７５，８７６（１９８９））により算出した。
図８に、本発明の実施例により求めた各層の応力値と測定位置との関係を示した図を示す。
更に、前記３点を結んだ結線の応力ゼロ線２３と交差するサンプルＡ、Ｂについては、３点の線形近似（最小二乗法）：ｙ＝ａｘ＋ｂにより傾きａを算出した。
その結果、サンプルＡの傾きは、「−６６７（絶対値６６７）」であり、サンプルＢについては、「−３１３（絶対値３１３）」であった。
【００３５】
以上のサンプルＡ〜Ｃに対し、光学顕微鏡、ＳＥＭ、ＸＲＤによりクラックの発生の有無、及び結晶性（結晶欠陥等の発生の有無）を評価した。
その結果、３点がすべて圧縮領域にあるサンプルＣについては、クラックもなく、かつ、結晶欠陥等も少なく、結晶性に優れていることが確認された。
また、サンプルＡについては、クラックが多数発生し、クラックＮＧとなった。
また、サンプルＢについては、サンプルＣと同様にクラックもなく、かつ、結晶欠陥も少なく、結晶性に優れていることが確認された。
【００３６】
［比較例１］
実施例１の厚さ１μｍの多層膜（バッファ層１２）を、厚さ１μｍのＧａＮ層とし、その他は実施例１と同様な方法で、化合物半導体基板１０を作製した。
すなわち、比較例１で作製された化合物半導体基板１０は、ＧａＮ層が２層（２μｍ）積層された構造である。
続いて、上記作製した比較例１に係る化合物半導体基板１０を実施例１と同様な方法で検査する実験を行い、応力値を算出したところ、いずれの３点（ＧａＮ層、界面、バッファ層（ＧａＮ層））とも応力＋４００ＭＰａ以上であった。
以上のサンプルに対し、実施例１と同様に、クラックの発生の有無、及び結晶性（結晶欠陥等の発生の有無）を評価したところ、クラックが多数発生し、クラックＮＧとなった。
以上の実施例１及び比較例１の実験結果から、本発明の第１の態様の化合物半導体基板の検査方法を用いることにより、界面の応力や、各層の応力状態の関係を考慮した化合物半導体基板１０の良否判定が可能であり、その結果、化合物半導体基板の良否判定を正確に行うことができることを確認した。
なお、その後、追加実験により、応力の関係を振った複数のサンプルを作製し、評価して実験を行ったところ、前記傾きａの絶対値が５００以下であれば、クラックもなく、かつ、結晶欠陥等も少なく、結晶性に優れていることが確認され、前記傾きａの絶対値が５００を超える場合には、クラックが発生し、また結晶欠陥も多いものであった。
従って、前記算出した傾きａの絶対値が５００以下であれば、化合物半導体基板１０を良と判断することができ、一方、前記傾きａの絶対値が５００を超える場合には、化合物半導体基板１０が否と判断することができる。
【００３７】
［実施例２］
実施例１と同様な方法により作製したサンプルについて、実施例１と同様に愛宕物産社製Ｔ６４０００ラマン分光システムを用いて、化合物半導体基板１０の断面の積層方向に沿ってレーザを走査させ、ＧａＮ層１３から界面１４およびバッファ層１２に至る断面の応力プロファイルを測定した。
そして、前記測定した応力プロファイルを、縦軸（ｙ軸）に応力値、横軸（ｘ軸）に測定位置をとった座標面に応力プロファイルをプロットした。
図９に、本実施例により求めた各層の応力値と測定位置との関係を示した図を示す。
図９から、上述した図６に示すような定義により、応力ゼロ領域内（応力±１００ＭＰａの範囲内）に位置する前記応力プロファイルの横軸の測定位置の幅Ｘａ（μｍ）をサンプル毎に算出した。
次に、サンプル毎に、光学顕微鏡、ＳＥＭ、ＸＲＤにより、クラックの発生の有無、及び結晶性（結晶欠陥等の発生の有無）を評価した。
その結果、Ｘａが、０．５μｍ以下であるサンプルについては、クラックもなく、かつ、結晶欠陥も少なく、結晶性に優れていることが確認されたが、Ｘａが、０．５μｍを超えるサンプルについては、クラックが発生し、また結晶欠陥も多いものであることが確認された。
従って、前記算出したＸａの厚さが０．５μｍ以下であれば、化合物半導体基板１０を良と判断することができ、一方、Ｘａの厚さが０．５μｍを超える場合には、化合物半導体基板１０が否と判断することができる。
以上の実施例２の実験結果から、本発明の第２の態様の化合物半導体基板の検査方法を用いることにより、化合物半導体基板の品質に影響を与える積層方向の応力プロファイルを考慮した検査が可能であり、その結果、化合物半導体基板の良否判定を正確に行うことができることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の化合物半導体基板の上面図である。
【図２】図１に示す化合物半導体基板のＡ―Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施形態の化合物半導体基板の検査方法の手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の化合物半導体基板の応力を測定するラマンスペクトル測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態の化合物半導体基板の良否判定に利用する、応力と測定位置との関連を示す図である。
【図６】本実施形態の第１の変形例に係る化合物半導体基板の良否判定に利用する、応力と測定位置との関連を示した図である。
【図７】本発明の実施例により測定した各層のラマンスペクトルの一例を示した図である。
【図８】本発明の実施例により求めた各層の応力値と測定位置との関係を示した図である。
【図９】本発明の実施例により求めた各層の応力値と測定位置との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｗ…ラマンスペクトル測定装置
１０…化合物半導体基板
１１…半導体基板
１２…バッファ層
１３…ＧａＮ層
１４…界面
９０…レーザ
９１…散乱光
１０１…レーザ光源
１０２、１０３…回折格子
１１０…顕微鏡
１１１…ステージ
１１２、１１３…レンズ
１１４…ノッチフィルター
１２１…分光器
１２２…検出器
１３０…コンピュータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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