[发明专利]GaAs半导体衬底、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合用作Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件用衬底的GaAs半导体衬底及其制造方法，还涉及包括GaAs半导体衬底的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

GaAs半导体衬底已经被广泛用作诸如LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的衬底。通过在GaAs半导体衬底的主表面上形成一个或多个Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层，获得Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件。

如果在GaAs半导体衬底的主表面上存在大量作为杂质的酸性物质，则主表面会变得粗糙。在GaAs半导体衬底的粗糙主表面上形成的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层会发生形状缺陷。因此，会降低Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的产率。

因此，为了增加Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的产率，例如，已经提出了在抛光和清洁过的表面上酸性物质的原子数不超过5×10¹²个/cm²的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体晶片及其制造方法(参见日本专利3480411(日本专利特开2001-223191))。

发明内容

然而，已经发现，当在主表面上具有高浓度氯原子的GaAs半导体衬底的主表面上生长至少Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层以制造Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件时，不仅会引起半导体器件产率的降低，还导致半导体器件性能的劣化。特别是，对于通过生长含不少于三种元素的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层而获得的半导体器件，发现其性能大大劣化。

因此，本发明的一个目的是提出一种GaAs半导体衬底及其制造方法，所述GaAs半导体衬底使得即使当在其主表面上生长至少一层含不少于三种元素的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层时，仍能得到具有高性能的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件。

本发明涉及一种GaAs半导体衬底，所述衬底包含相对于(100)面具有6°～16°倾斜角的主表面，其中在主表面上的氯原子浓度不超过1×10¹³cm^-2。优选地，在主表面上的氯原子浓度不超过3×10¹²cm^-2。

本发明还涉及上述GaAs半导体衬底的制造方法，所述制造方法包括：抛光GaAs半导体晶片的抛光步骤，清洁经抛光的GaAs半导体晶片的第一次清洁步骤，对经过第一次清洁的GaAs半导体晶片的厚度和主表面平整度进行检查的检查步骤，以及用不同于盐酸的酸和碱中的一种对检查过的GaAs半导体晶片进行清洁的第二次清洁步骤。

在本发明的GaAs半导体衬底的制造方法中，第一次清洁步骤能够包括用盐酸清洁经抛光的GaAs半导体晶片的盐酸清洁分步骤。

此外，在本发明的GaAs半导体衬底的制造方法中，所述第一次清洁步骤、检查步骤和第二次清洁步骤在清洁室中进行，并通过纯水雾将空气从外部引入到清洁室内，引入的空气能够通过含活性炭的过滤器而循环。在此情况下，在第二次清洁后清洁室内含有的氯原子浓度能够不超过1500ng·m^-3，并还能够不超过400ng·m^-3。

本发明还涉及Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件，所述半导体器件包括上述GaAs半导体衬底和在所述GaAs半导体衬底主表面上形成的至少一层含不少于三种元素的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层。

本发明另外还涉及上述Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的制造方法，所述制造方法包括GaAs半导体衬底的制备步骤，以及在所述GaAs半导体衬底的主表面上生长至少一层含不少于三种元素的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层的步骤。

根据本发明，提供了GaAs半导体衬底及其制造方法，所述半导体衬底使得即使当在其主表面上生长至少一层含不少于三种元素的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层时，仍能得到具有高性能的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件。

结合附图，通过下面对本发明的详细描述将使本发明的前述和其它目的、特征、方面和优势变得更加明显。

附图说明

图1为显示本发明的GaAs半导体衬底的一个实施方案的剖面图。

图2为显示本发明的GaAs半导体衬底制造方法的一个实施方案的流程图。

图3为显示用于本发明的GaAs半导体衬底制造方法的清洁室的一个实施方案的示意图。

图4为显示本发明的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的一个实施方案的剖面图。

图5为显示外延层示例性结构的剖面图。

图6为显示第二次清洁后衬底周围气氛中所含的氯原子浓度与衬底主表面上氯原子浓度之间关系的图。