[发明专利]Ⅲ族氮化物衬底、设置有外延层的衬底、制造上述衬底的方法以及制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种III族氮化物衬底，一种设置有外延层的衬底，制造上述衬底的方法以及一种制造半导体器件的方法。更特别地，本发明涉及一种其上能够形成良好膜质的外延层的III族氮化物衬底，一种设置有外延层的衬底，制造上述衬底的方法以及一种制造半导体器件的方法。 

背景技术

一直以来，在诸如发光器件、功率器件等各种半导体器件中都会使用包括如GaN衬底的III族氮化物衬底的化合物半导体衬底，所述衬底具有镜面抛光表面且在镜面抛光表面上通过外延形成有外延生长层。存在的问题是，如果在上述镜面抛光表面上出现混浊(haze)，就会使形成在镜面抛光表面上的外延生长层出现不平整的缺陷，导致外延生长层的质量下降。所以，已经按照惯例提出了抑制上述混浊出现(即，降低浊度)的各种抛光方法(例如，GaAs，见专利文献1(特开平11-347920号公报)) 

专利文献1：特开平11-347920号公报 

发明内容

然而，本发明人的研究结果已经发现，仅仅降低诸如GaN的III族氮化物衬底表面的浊度可能会引起诸如形成于该表面上的外延生长层的不平整的缺陷。在此情形下，即使使用上述的常规抛光方法也难以充分降低在外延生长层中出现缺陷的可能性。 

本发明致力于解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种其上能够形成良好质量外延生长层的III族氮化物衬底以及一种制造该衬底的方法。 

本发明的另一个目的是提供一种包括良好质量外延生长层的设置有外延层的衬底及制造该衬底的方法，以及一种利用上述III族氮化物衬底使用设置有外延层的衬底来制造半导体器件的方法。 

解决上述问题的方法 

本发明人已经研究导致形成于III族氮化物衬底表面上的外延生长层的质量下降的机理。具体地，本发明人在外延生长层形成于III族氮化物衬底上之前对III族氮化物衬底的表面进行了详细的检查(如附着物质的种类和数量的测量)，并研究了检查结果与形成的外延生长层质量之间的关系。结果，本发明人发现在形成外延生长层时存在于III族氮化物衬底表面上的酸性物质的原子个数和硅原子个数，对形成的外延生长层的质量有显著的影响。这里，III族氮化物衬底指的是，例如由GaN制成的衬底、由AlN制成的衬底以及其混晶衬底(Ga_xAl_yN)。此外，酸性物质指的是，当与水反应时或溶于水时呈现酸性的材料，包括卤素例如氯、氟、溴、碘等，氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、氯化氢等。 

本发明人已经探讨了上述酸性物质附着于III族氮化物衬底表面的原因，并且推测是发生了如下现象。具体地，在制造III族氮化物衬底(例如，GaN衬底)的步骤中，使用了诸如盐酸和硝酸的挥发性酸性物质，另外，使用了含有磨粒的抛光液来抛光衬底。在抛光液中通常使用氯基氧化剂，并且在抛光液中含有大量的作为酸性物质的氯。使用这些酸性物质的抛光步骤通常利用排气装置对抛光装置内的气氛进行排气来实施。如果排气装置无法排出所有的酸性物质，则部分酸性物质存在于抛光装置内的气氛中。在此情形下，所述酸性物质就被认为会吸附在III族氮化物衬底的表面上。并且还认为上述酸性物质与组成 III族氮化物衬底的元素发生反应从而在衬底表面上形成析出物。如果形成上述析出物，则衬底表面的表面粗糙度和浊度的值增大。 

抛光之后，清洗III族氮化物衬底，然后进行表面检查。如果在上述抛光步骤中在III族氮化物衬底表面上存在大量的酸性物质，则在随后的步骤中难以充分去除该酸性物质。所以，最终状态的衬底表面的表面粗糙度和浊度的值增大。此外，表面检查是在洁净室中进行的，在检查过程中III族氮化物衬底暴露于洁净室内的气氛达至少约一小时。同样认为，在这种场合，从上述抛光步骤流出的少量酸性物质等被吸附在III族氮化物衬底的表面上。