CN101312164B - AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AIN衬底及其清洗方法 - Google Patents

AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AIN衬底及其清洗方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101312164B
CN101312164B CN2008101306220A CN200810130622A CN101312164B CN 101312164 B CN101312164 B CN 101312164B CN 2008101306220 A CN2008101306220 A CN 2008101306220A CN 200810130622 A CN200810130622 A CN 200810130622A CN 101312164 B CN101312164 B CN 101312164B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
peak area
acid
electronics
aln
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101306220A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101312164A (zh
Inventor
上村智喜
石桥惠二
藤原伸介
中幡英章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2004195507A external-priority patent/JP4379229B2/ja
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN101312164A publication Critical patent/CN101312164A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101312164B publication Critical patent/CN101312164B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

Al xGa yIn 1-x-yN衬底及其清洗方法，AlN衬底及其清洗方法，提供了一种Al xGa yIn 1-x-yN衬底，其中当Al xGa yIn 1-x-yN衬底的直径为2英寸时，Al xGa yIn 1-x-yN衬底一个表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20，以及可以获得该Al xGa yIn 1-x-yN衬底的清洗方法。此外，提供了一种Al xGa yIn 1-x-yN衬底(51)，其中在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的该Al xGa yIn 1-x-yN衬底(51)表面光电子能谱中，C 1s电子的峰面积和N 1s电子的峰面积之间的比例至多为3，以及可以获得该Al xGa yIn 1-x-yN衬底的清洗方法。另外，提供了一种AlN衬底(52)，其中在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlN衬底(52)表面的光电子能谱中，Al 2s电子峰面积和N 1s电子峰面积之间的比例至多为0.65，以及可以获得该AlN衬底的清洗方法。

Description

AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AlN衬底及其清洗方法
技术领域
本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN(0＜x≤1，0＜y≤1，x+y≤1)衬底和该AlxGayIn1-x-yN(0＜x≤1，0＜y≤1，x+y≤1)衬底的清洗方法。本发明还涉及一种能够稳定地生长低浊度水平(haze level)的外延膜的AlN衬底，以及该AlN衬底的清洗方法。本说明书中，AlxGayIn1-x-yN(0＜x≤1，0＜y≤1，x+y≤1)简写为AlxGayIn1-x-yN。
背景技术
AlxGayIn1-x-yN衬底可以合适地用作各种半导体器件的衬底，例如光学器件和/或电子器件的衬底。
一种AlxGayIn1-x-yN晶体的代表性生长方法是HVPE(氢化物汽相取向生长)法，而从AlxGayIn1-x-yN晶体可以制造AlxGayIn1-x-yN衬底。通过在AlxGayIn1-x-yN衬底表面上生长各种外延膜，可以获得半导体器件，例如光学器件和/或电子器件。
AlxGayIn1-x-yN衬底中，AlN衬底的能带隙为6.2eV，热导率约为3.3WK-1cm-1，并且具有高电阻，因此将其用作各种半导体器件的衬底，例如光学器件和/或电子器件的衬底引起了人们的注意。
可以用通过HVPE方法或者升华方法生长出来的AlN晶体来制造AlN衬底。通过在AlN衬底表面上生长各种外延膜，可以获得半导体器件，例如光学器件和/或电子器件。
例如，Toshio Nishida等人在Appl.Phys.Lett.，2003年，82卷，第1期的“GaN-free transparent ultraviolet light-emitting diodes”中公开了一种通过在AlN衬底上生长AlGaN膜等而获得的发光二极管。另外，Toshio Nishida等人的“The Characteristics of UV-LED Grown on Bulk AlN Substrate UnderLarge Current Injection”，the Japan Society of Applied Physics and RelatedSocieties第51届春季会议，扩展摘要，2004年3月，409页，还公开了一种在大块(bulk)AlN衬底上形成的发光二极管。
发明内容
发明概述
当在AlxGayIn1-x-yN衬底表面上生长外延膜时，有时生长出的是有大量缺陷和/或失泽(tarnishes)的低质量外延膜。使用这种低质量外延膜的半导体器件的器件特性差，所以，需要稳定地生长出很少有缺陷和/或失泽的高质量外延膜。
因此，为了稳定地生长很少有缺陷和/或失泽的高质量外延膜，附着在AlxGayIn1-x-yN衬底表面上的粒子和/或有机物已经通过清洗被除去。但是，由于没有涉及AlxGayIn1-x-yN衬底表面上粒子和/或有机物清除程度的常规技术参考资料，而且其标准也不清楚，存在AlxGayIn1-x-yN衬底表面条件的变化直接导致外延膜的质量变化的问题。
另外，当在AlN衬底表面上生长外延膜时，有时生长出高浊度水平的外延膜。使用这种外延膜的半导体器件的器件特性差，所以，需要稳定地生长出低浊度水平的外延膜。
因此，为了稳定地生长低浊度水平的外延膜，AlN衬底是已经被清洗过的。但是，由于可以稳定生长低浊度水平的外延膜的AlN衬底表面的标准不清楚，存在AlxGayIn1-x-yN衬底表面条件的变化直接导致外延膜质量变化的问题。
本发明的一个目的是提供一种能够稳定地生长高质量外延膜的AlxGayIn1-x-yN衬底，以及获得该AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法。本发明的另一个目的是提供一种能够稳定地生长低浊度水平的外延膜的AlN衬底，以及该AlN衬底的清洗方法。
本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底，其中当AlxGayIn1-x-yN衬底的直径为2英寸时，AlxGayIn1-x-yN衬底一个表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20。此处，在本说明书中，AlxGayIn1-x-yN衬底指的是包含铝(Al)的氮化物晶体衬底，而且除了铝和氮之外它还可以包含镓(Ga)和/或铟(In)。
此外，本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法，其中将AlxGayIn1-x-yN衬底浸泡在一种由选自氨水、氢氧化铵(ammonia hydroxide)/过氧化氢混合物和有机碱水溶液中的溶液制成的清洗溶液中，同时进行超声，从而当该AlxGayIn1-x-yN衬底的直径为两英寸时，使AlxGayIn1-x-yN衬底一个表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20。
此处，在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法中，优选使用氨浓度至少为0.5重量百分比的氨水，过氧化氢溶液浓度至少为0.1重量百分比且氨浓度至少为0.1重量百分比的氢氧化铵/过氧化氢混合物，以及有机碱浓度至少为0.5重量百分比的有机碱水溶液作为清洗溶液。
在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底清洗方法中，优选有机碱水溶液是溶解在水中的有机碱，该有机碱是氢氧化四甲铵和氢氧化2-羟乙基三甲铵中的一个。
此外，在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底清洗方法中，AlxGayIn1-x-yN衬底的浸泡时间至少为30秒。
另外，本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底，其中在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底表面光电子能谱中，C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为3。
另外，本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法，其中将AlxGayIn1-x-yN衬底浸泡在酸溶液中，从而使通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底表面光电子能谱中，C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为3。
此处，在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法中，优选酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的溶液，或者是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物制成的溶液。
此外，在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法中，当酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的溶液时，优选酸溶液中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.5重量百分比，而当酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物制成的溶液时，优选酸溶液中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.1重量百分比，同时过氧化氢溶液的浓度至少为0.1重量百分比。
另外，在本发明的AlxGayIn1-x-yN衬底清洗方法中，优选AlxGayIn1-x-yN衬底的浸泡时间至少为30秒。
本发明涉及一种AlN衬底，其中在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlN衬底表面光电子能谱中，Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为0.65。
此外，本发明涉及一种AlN衬底的清洗方法，其中将AlN衬底浸泡在酸溶液中，从而使通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlN衬底表面光电子能谱中，Al2s电子峰面积和N1s电子峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为0.65。
此处，在本发明的AlN衬底清洗方法中，优选酸溶液是由选自硝酸、磷酸和醋酸的至少一种酸制成的酸溶液。
此外，在本发明的AlN衬底清洗方法中，优选酸溶液的浓度至少为0.5重量百分比。
此外，在本发明的AlN衬底清洗方法中，优选AlN衬底的浸泡时间至少为40秒。
依照本发明，可以提供一种能够稳定地生长高质量外延膜的AlxGayIn1-x-yN衬底和获得该AlxGayIn1-x-yN衬底的清洗方法。
此外，可以提供一种能够生长低浊度水平的外延膜的AlN衬底和获得该AlN衬底的清洗方法。
本发明的上述和其他目的、特征、方面以及优点将随着如下结合附图进行的本发明详细描述而变得更加清楚。
附图说明
图1和2是图示本发明检测角为10°的X射线光电子能谱的一个实例的示意图。
图3是实施例1中使用的清洗仪器示意性截面图。
图4显示了实施例1中在AlN衬底表面上生长的外延膜中的粒子数和缺陷数之间的关系。
图5是实施例2中使用的清洗仪器示意性截面图。
图6是实施例3中使用的清洗仪器示意性截面图。
图7显示了实施例3中清洗过后的AlN衬底上Al2s电子峰面积和N1s电子峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)和生长在该AlN衬底表面上的外延膜的浊度水平的关系。
优选实施方案描述
本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底，其中当AlxGayIn1-x-yN衬底的直径为2英寸时，AlxGayIn1-x-yN衬底一个表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20。这是基于本发明人的如下发现：当AlxGayIn1-x-yN衬底表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子被控制在上述数量之内时，可以生长出很少有缺陷的高质量外延膜。
此处，AlxGayIn1-x-yN衬底表面上的粒子数是用如下方法计算的：对AlxGayIn1-x-yN衬底表面上晶粒大小至少为0.2μm的所有粒子进行计数，然后将数出的粒子数转化成假设AlxGayIn1-x-yN衬底直径为2英寸时的数值。因此，本发明中，对AlxGayIn1-x-yN衬底的大小没有限制。例如，直径为4英寸的AlxGayIn1-x-yN衬底的面积是直径为2英寸的AlxGayIn1-x-yN衬底面积的四倍。因此，当使用直径为4英寸的AlxGayIn1-x-yN衬底时，其表面上粒子总数的1/4相当于此处使用的粒子数。应当指出，粒子计数是用众所周知的光散射方案等的衬底表面检查仪器进行的。另外，对粒子的材料没有特殊限制。
本发明涉及一种清洗方法，其中将AlxGayIn1-x-yN衬底浸泡在选自氨水、氢氧化铵/过氧化氢混合物和有机碱水溶液中的清洗溶液中，同时进行超声，从而当该AlxGayIn1-x-yN衬底的直径为两英寸时，使AlxGayIn1-x-yN衬底一个表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20。
此处，氢氧化铵/过氧化氢混合物指的是过氧化氢溶液和氨水的混合物。另外，有机碱水溶液指的是溶解在水中的有机碱，并且优选使用下面结构式(1)表示的氢氧化四甲铵和结构式(2)表示的氢氧化2-羟乙基三甲铵其中之一作为有机碱：
当使用氨水作为清洗溶液时，优选氨浓度相对于整个清洗溶液而言至少为0.5重量百分比。当使用氢氧化铵/过氧化氢混合物作为清洗溶液时，优选相对于整个清洗溶液而言，过氧化氢溶液的浓度至少为0.1重量百分比，且氨的浓度至少为0.1重量百分比。当使用有机碱作为清洗溶液时，优选有机碱相对于整个清洗溶液的浓度至少为0.5重量百分比。通过如上限定清洗溶液的浓度，AlxGayIn1-x-yN衬底表面上的粒子数趋向于被更稳定地如上控制。
优选AlxGayIn1-x-yN衬底在清洗溶液中的浸泡时间至少为30秒。在这种情况下，由于AlxGayIn1-x-yN衬底被充分浸泡在清洗溶液中，AlxGayIn1-x-yN衬底表面上的粒子数趋向于被更稳定地如上控制。此处，AlxGayIn1-x-yN衬底的浸泡时间是从对清洗液进行超声的时间点开始计算的。
此外，本发明涉及一种AlxGayIn1-x-yN衬底，其中在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底表面光电子能谱中，C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为3。这是基于本发明人的如下发现：当C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例被如上控制时，可以生长出高质量的没有任何失泽的外延膜。此处，通过X射线光电子能谱学(XPS)方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底表面光电子能谱中C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例指明了AlxGayIn1-x-yN衬底表面上有机物相对于接近AlxGayIn1-x-yN衬底表面的氮的数量。通过将其比例如上控制，可以生长出没有任何失泽的高质量外延膜。
此处，C1s电子指的是C(碳)1s轨道上的电子，而N1s电子指的是N(氮)1s轨道上的电子。如图1所示，通过X射线61的辐照，AlxGayIn1-x-yN衬底51表面上的C1s电子和N1s电子以光电子71形式被释放出来。此后，以和AlxGayIn1-x-yN衬底51表面成10°的方向释放出的光电子71被监测器81检测到(检测角10°)，从而获得光电子能谱。确定这个光电子能谱的C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例。
此外，本发明涉及一种清洗方法，其中将AlxGayIn1-x-yN衬底浸泡在一种酸溶液中，从而使通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底表面光电子能谱中，C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为3。
此处，优选酸溶液是选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸的溶液。更优选酸溶液是选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物。在这种情况下，如上光电子能谱中C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更稳定地控制在至多为3。
此外，当酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的溶液时，优选酸溶液中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.5重量百分比。此外，当酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物制成的溶液时，优选酸溶液中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.1重量百分比，同时过氧化氢溶液的浓度至少为0.1重量百分比。在这种情况下，如上光电子能谱中C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更稳定地控制在至多为3。
还优选AlxGayIn1-x-yN衬底在酸溶液中的浸泡时间至少为30秒。在这种情况下，由于AlxGayIn1-x-yN衬底被充分浸泡在酸溶液中，如上C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更稳定地如上控制。
此外，本发明涉及一种AlN衬底，其中在通过X射线光电子能谱学(XPS)方法以10°检测角获得的AlN衬底表面光电子能谱中，Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为0.65。这是基于本发明人的如下发现：当Al2s电子峰面积和N1s电子峰面积之间的比例被如上控制时，可以生长出低浊度水平的外延膜。
当使用MOVPE法(金属有机汽相外延生长法)或者MBE法(分子束外延法)在AlN衬底生长外延膜时，在生长膜之前加热AlN衬底的表面。由于通过加热AlN衬底表面，AlN衬底表面N(氮)的挥发量超过Al(铝)，当生长外延膜时，AlN衬底表面的化学组成中包含大量的Al。因此，通过使AlN衬底表面预先在其化学组成中包含大量的N，可以生长出低浊度水平的外延膜。这是基于本发明人的如下发现：可以使用这样一种AlN衬底，在通过X射线光电子能谱学(XPS)方法以10°检测角获得的该AlN衬底表面的光电子能谱中，Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例至多为0.65，作为AlN衬底表面的标准。
此处，Al2s电子指的是Al(铝)2s轨道上的电子，而N1s电子指N的1s轨道上的电子。如图2所示，通过X射线62的辐照，AlN衬底52表面上的Al2s电子和N1s电子以光电子72形式被释放出来。此后，以和AlN衬底52表面成10°的方向释放出的光电子72被监测器82检测到(检测角10°)，从而获得光电子能谱。确定这个光电子能谱的Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例。
此外，本发明涉及一种清洗方法，其中将AlN衬底浸泡在酸溶液中，从而使通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlN衬底表面光电子能谱中，Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为0.65。
此处，优选酸溶液是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的溶液，或者是由这些酸中至少两种制成的混合溶液。在这种情况下，如上Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更稳定地控制在至多为0.65。
此外，优选酸溶液的浓度相对于整个酸溶液而言至少为0.5重量百分比。在这种情况下，如上光电子能谱中Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更加稳定地控制在至多为0.65。
优选AlN衬底在酸溶液中的浸泡时间至少为40秒。在这种情况下，由于AlN衬底被充分浸泡在酸溶液中，Al2s电子峰的面积和N1s电子的峰面积之间的比例倾向于被更稳定地如上控制在至多为0.65。
具体实施方式
实施方案
实施例1
首先，制备50片直径为2英寸的AlN衬底，每个衬底都是对通过HVPE法生长的AlN晶体进行镜面研磨，然后由于镜面研磨而除去损坏层而获得的。此处，50片AlN衬底每一片的厚度都是400μm，而且AlN衬底表面是偏离取向(0001)2°的平面。
接着，使用如图3示意性截面图所示的清洗仪器，将50片AlN衬底以各自不同的浸泡时间进行清洗。此处，图3中所示的清洗浴13充满各种浓度的氢氧化四甲铵水溶液作为清洗溶液23。将频率为900kHz的超声波33应用于浸泡了AlN衬底43的清洗液23，超声条件对于50片AlN衬底43每一个都是相同的。
然后，对于每个清洗后的AlN衬底，用光散射方案的衬底表面检查仪器对AlN衬底表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子进行计数。
此后，在相同条件下，通过MOVPE法(金属有机汽相外延生长法)在50片AlN衬底的每一个衬底表面上生长出1μm厚的由AlN晶体形成的外延膜。然后，用与上述仪器相同的衬底表面检查仪器对外延膜的缺陷数进行计数。
图4显示了该实验的结果。图4中，横坐标表示用上述方式计数的清洗后AlN衬底表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数，而纵坐标表示与横坐标粒子数相对应的、数出的AlN衬底表面上生长的外延膜的缺陷数。
如图4可见，当直径为2英寸的AlN衬底表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20时，该表面上生长的外延膜中缺陷数小于50。因此，与粒子数超过20的情况相比，获得的是缺陷较少的高质量外延膜。
表面上晶粒大小至少为0.2μm的粒子数至多为20的AlN衬底是用清洗溶液清洗的，清洗溶液中氢氧化四甲铵的浓度相对于整个清洗溶液而言至少为0.5重量百分比，而且浸泡时间至少为30秒。
尽管在上述实施例1中使用的是AlN衬底，但是认为使用不同于AlN衬底的AlxGayIn1-x-yN衬底也可以获得类似的结果。另外，如上所述，对AlN衬底的厚度和平面取向没有限制，它们为任意数值时都可以获得类似于实施例1的结果。
实施例2
首先，类似于实施例1，制备50片直径为2英寸的AlN衬底，每个衬底都是对AlN晶体进行镜面研磨，然后由于镜面研磨除去损坏层而获得的。此处，50片AlN衬底每一片的厚度都是400μm，而且AlN衬底表面是偏离取向(0001)2°的平面。
接着，使用如图5示意性截面图所示的清洗仪器，将50片AlN衬底以各自不同的浸泡时间进行清洗。此处，图5中所示的清洗浴15充满各种浓度的盐酸作为酸溶液25，以浸泡各个AlN衬底45。
然后，对于每个清洗过的AlN衬底，用X射线光电子能谱仪，采用Mg的Kα射线作为X射线源，以10°检测角测量AlN衬底表面的光电子能谱，计算C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)。
此后，在相同条件下，通过MOVPE法在50片AlN衬底的每一个衬底表面上生长出1μm厚的由AlN晶体形成的外延膜。然后，对于每个以这种方式生长出的外延膜，基于下面的标准目测评估失泽是否存在。对于如表1所示的每一类(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)，数出具有失泽的外延膜数量，结果见表1。
表1
  (C<sub>1s</sub>电子峰面积/N<sub>1s</sub>电子峰面积)   至多为3   大于3且至多为5   大于5
  具有失泽的AlN衬底数/AlN衬底总数   0/15   5/27   7/8
失泽存在的评估标准
失泽存在--外延膜的一部分未被抛光成为一个镜面
失泽不存在--外延膜全部被抛光成为一个镜面
如表1可见，存在C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)越小失泽越少的趋势。特别是当该比例至多为3时，外延膜上没有失泽，生长出的是高质量外延膜。
C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(C1s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为3的AlN衬底是用清洗溶液清洗的，所述的清洗溶液中盐酸的浓度相对于整个清洗溶液而言至少为0.5重量百分比，而且浸泡时间至少为30秒。
尽管在上述实施例2中使用的是AlN衬底，但是认为使用不同于AlN衬底的AlxGayIn1-x-yN衬底也可以获得类似的结果。另外，如上所述，对AlN衬底的厚度和平面取向没有限制，它们为任意数值时都可以获得类似于实施例2的结果。
实施例3
首先，制备50片直径为2英寸的AlN衬底，每个衬底都是对通过HVPE法生长的AlN晶体进行镜面研磨，然后由于镜面研磨除去损坏层而获得的。此处，50片AlN衬底每一片的厚度都是400μm，而且AlN衬底表面是偏离取向(0001)2°的平面。
接着，使用如图6示意性截面图所示的清洗仪器，对50片AlN衬底每一个都进行清洗。此处，图6中所示的清洗浴16充满各种浓度的硝酸、磷酸和醋酸混合溶液作为清洗溶液26，以不同的清洗时间清洗AlN衬底46。
然后，对于每个清洗过的AlN衬底，用X射线光电子能谱仪，采用Mg的Kα射线作为X射线源，以10°检测角测量AlN衬底表面的光电子能谱，计算Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)。
此后，在相同条件下，通过MOVPE法在50片AlN衬底的每一个衬底表面上生长出1μm厚的由AlN晶体形成的外延膜。然后，用光散射方案的衬底表面检查仪器，对每个以这种方式生长出的外延膜进行浊度水平评估。结果见图7。图7中，横坐标表示用X射线光电子能谱仪获得的、清洗后的AlN衬底的Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)，而纵坐标表示在具有横坐标所示(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)数值的每个AlN衬底上生长出的外延膜的浊度水平。
如图7可见，存在Al2s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)越小外延膜的浊度水平越低的趋势。特别是当该比例至多为0.65时，外延膜的浊度水平低于2ppm，生长出的外延膜是极好的。
Al2s电子峰面积和N1s电子峰面积之间的比例(Al2s电子峰面积/N1s电子峰面积)至多为0.65的AlN衬底是用酸溶液清洗的，所述的酸溶液中硝酸、磷酸和醋酸的浓度相对于整个清洗溶液而言至少为0.5重量百分比，而且浸泡时间至少为40秒。
尽管在上述实施例3中使用的是硝酸、磷酸和醋酸的混合溶液，但是认为使用硝酸、磷酸和醋酸中的一种酸，或者由这些酸中的两种制成的混合溶液也可以获得类似的结果。
另外，如上所述，对AlN衬底的厚度和平面取向没有限制，它们为任意数值时都可以获得类似于实施例3的结果。
本发明可以适用于制造使用AlxGayIn1-x-yN衬底的半导体器件。此外，本发明还适用于制造使用AlN衬底的半导体器件。
尽管已经对本发明进行了详细描述和举例说明，应当清楚地认识到上述举例说明和实施例仅仅是说明和举例，没有限制含义，本发明的宗旨和范围仅受后附权利要求条款限制。

Claims (5)

1.一种AlxGayIn1-x-yN衬底(51)，其中
在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的所述AlxGayIn1-x-yN衬底(51)表面的光电子能谱中，C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例至多为3。
2.一种AlxGayIn1-x-yN衬底(45)的清洗方法，其中
将所述AlxGayIn1-x-yN衬底(45)浸泡在酸溶液(25)中，从而在通过X射线光电子能谱学方法以10°检测角获得的AlxGayIn1-x-yN衬底(45)表面光电子能谱中，使C1s电子的峰面积和N1s电子的峰面积之间的比例至多为3。
3.权利要求2的AlxGayIn1-x-yN衬底(45)的清洗方法，其中
所述酸溶液(25)是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的，或者是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物制成的。
4.权利要求3的AlxGayIn1-x-yN衬底(45)的清洗方法，其中
当所述酸溶液(25)是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸制成的时，所述酸溶液(25)中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.5重量百分比，且
当所述酸溶液(25)是由选自氢氟酸、盐酸和硫酸中的至少一种酸和过氧化氢溶液的混合物制成的时，酸溶液(25)中氢氟酸、盐酸和硫酸的总浓度至少为0.1重量百分比，同时过氧化氢溶液的浓度至少为0.1重量百分比。
5.权利要求2的AlxGayIn1-x-yN衬底(45)的清洗方法，其中
所述AlxGayIn1-x-yN衬底(45)的浸泡时间至少为30秒。
CN2008101306220A 2004-07-01 2005-07-01 AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AIN衬底及其清洗方法 Expired - Fee Related CN101312164B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004195507A JP4379229B2 (ja) 2004-07-01 2004-07-01 ＡｌＮ基板とＡｌＮ基板の洗浄方法
JP2004195506A JP2006016249A (ja) 2004-07-01 2004-07-01 ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ基板とＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ基板の洗浄方法
JP2004-195507 2004-07-01
JP2004195506 2004-07-01
JP2004-195506 2004-07-01
JP2004195507 2004-07-01

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100821926A Division CN100411111C (zh) 2004-07-01 2005-07-01 AlxGayIn1－x－yN衬底及其清洗方法，AlN衬底及其清洗方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101312164A CN101312164A (zh) 2008-11-26
CN101312164B true CN101312164B (zh) 2010-11-17

Family

ID=35790832

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100821926A Expired - Fee Related CN100411111C (zh) 2004-07-01 2005-07-01 AlxGayIn1－x－yN衬底及其清洗方法，AlN衬底及其清洗方法
CN2008101306220A Expired - Fee Related CN101312164B (zh) 2004-07-01 2005-07-01 AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AIN衬底及其清洗方法
CN2008101306254A Expired - Fee Related CN101312165B (zh) 2004-07-01 2005-07-01 A1n衬底及其清洗方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100821926A Expired - Fee Related CN100411111C (zh) 2004-07-01 2005-07-01 AlxGayIn1－x－yN衬底及其清洗方法，AlN衬底及其清洗方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101306254A Expired - Fee Related CN101312165B (zh) 2004-07-01 2005-07-01 A1n衬底及其清洗方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2006016249A (zh)
CN (3) CN100411111C (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008037705A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａｘＩｎ１−ｘＮ基板とＧａｘＩｎ１−ｘＮ基板の洗浄方法
CN103014866B (zh) * 2006-10-19 2016-01-20 住友电气工业株式会社 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
JP2008303086A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物半導体結晶の成長方法および窒化物半導体結晶基板
JP2012178458A (ja) 2011-02-25 2012-09-13 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体基板の洗浄方法
US10753011B2 (en) 2014-09-11 2020-08-25 Tokuyama Corporation Cleaning method and laminate of aluminum nitride single-crystal substrate
JP2018060854A (ja) * 2016-10-03 2018-04-12 Jsr株式会社 半導体素子用基板、エッチング方法、及びエッチング液
WO2018216440A1 (ja) * 2017-05-26 2018-11-29 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ－ｖ族化合物半導体基板およびエピタキシャル層付ｉｉｉ－ｖ族化合物半導体基板
CN116568875A (zh) 2021-08-23 2023-08-08 株式会社德山 Iii族氮化物单晶基板的清洗方法及制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489557A (en) * 1993-07-30 1996-02-06 Semitool, Inc. Methods for processing semiconductors to reduce surface particles
EP0860865A1 (en) * 1997-02-17 1998-08-26 Hewlett-Packard Company Method for cleaning a semiconductor surface

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6440823B1 (en) * 1994-01-27 2002-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Low defect density (Ga, Al, In)N and HVPE process for making same
EP0982765B1 (en) * 1998-08-28 2004-04-28 Mitsubishi Materials Silicon Corporation Cleaning method of semiconductor substrate
US6447604B1 (en) * 2000-03-13 2002-09-10 Advanced Technology Materials, Inc. Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices
US6852161B2 (en) * 2000-08-18 2005-02-08 Showa Denko K.K. Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489557A (en) * 1993-07-30 1996-02-06 Semitool, Inc. Methods for processing semiconductors to reduce surface particles
EP0860865A1 (en) * 1997-02-17 1998-08-26 Hewlett-Packard Company Method for cleaning a semiconductor surface

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-299687A 2002.10.11
Q.Z.Liu et al.Room temperature epitaxy of Pd films onGaN under conventional vacuum conditions.APPLIED PHYSICS LETTERS69 12.1996,69(12),1722-1724.
Q.Z.Liu et al.Room temperature epitaxy of Pd films onGaN under conventional vacuum conditions.APPLIED PHYSICS LETTERS69 12.1996,69(12),1722-1724. *
Toshio Nishida et al..AlGaN-based ultraviolet light-emitting diodes grown onbulkAlN substrates.APPLIED PHYSICS LETTERS84 6.2004,84(6),1002-1003.
Toshio Nishida et al..AlGaN-based ultraviolet light-emitting diodes grown onbulkAlN substrates.APPLIED PHYSICS LETTERS84 6.2004,84(6),1002-1003. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1716545A (zh) 2006-01-04
CN101312164A (zh) 2008-11-26
JP2006016249A (ja) 2006-01-19
CN101312165A (zh) 2008-11-26
CN101312165B (zh) 2010-06-02
CN100411111C (zh) 2008-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101312164B (zh) AlxGayIn1-x-yN衬底及其清洗方法，AIN衬底及其清洗方法
Lei et al. Epitaxial growth and characterization of zinc‐blende gallium nitride on (001) silicon
Guo et al. Comparative study of etching high crystalline quality AlN and GaN
US5250149A (en) Method of growing thin film
KR101239545B1 (ko) Ａｌ(ｘ)Ｇａ(ｙ)Ｉｎ(1-ｘ-ｙ)Ｎ 기판, Ａｌ(ｘ)Ｇａ(ｙ)Ｉｎ(1-ｘ-ｙ)Ｎ 기판의 세정 방법, ＡｌＮ 기판 및 ＡｌＮ 기판의 세정 방법
Khoury et al. Imaging and counting threading dislocations in c-oriented epitaxial GaN layers
Guo et al. Structural properties of InN films grown on sapphire substrates by microwave‐excited metalorganic vapor‐phase epitaxy
EP4220728A1 (en) Gallium nitride substrate and semiconductor composite substrate
KR20090048550A (ko) ＧａｘＩｎ1-ｘＮ 기판과 ＧａｘＩｎ1-ｘＮ 기판의 세정 방법
Tolle et al. Epitaxial growth of Al x Ga 1− x N on Si (111) via a ZrB 2 (0001) buffer layer
Richter et al. N‐type doping of HVPE‐grown GaN using dichlorosilane
Han et al. Structure and composition of the c (4× 4) reconstruction formed during gallium arsenide metalorganic vapor-phase epitaxy
Tahir et al. Effects of AACVD and electrodeposited ZnO seed layer on the growth and alignment of ZnO nanorods by chemical bath deposition
JP4379229B2 (ja) ＡｌＮ基板とＡｌＮ基板の洗浄方法
JP2020177970A (ja) ヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法
Hayes et al. Laser Liftoff of GaAs Thin Films
Cao et al. Improvement in a-plane GaN crystalline quality using wet etching method
Longiaru et al. Epitaxy above 10− 5 Torr: A student’s introduction to thin film growth and characterization
Sun et al. The effects of growth temperature of AlN buffer layers on a-plane GaN grown on r-plane sapphire by MOCVD
Tiwari et al. Metalorganic vapor phase epitaxy of GaAs on Si using IIa-flouride buffer layers
Bertness et al. eerses denser
Losurdo et al. Remote plasma assisted MOCVD growth of GaN on 4H-SiC: growth mode characterization exploiting ellipsometry
Chen et al. Growth and characteristic of high orientation indium nitride films grown on (100) silicon substrate
Butcher et al. Progress at Macquarie University’s Low Temperature Nitride Growth Facility
Aigo et al. Improvement of surface roughness for 4H-SiC epilayers grown on 4 off-axis substrates

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101117

Termination date: 20180701

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee