JP5035387B2 - 研磨剤、化合物半導体の製造方法および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨剤、化合物半導体の製造方法および半導体デバイスの製造方法に関し、より特定的には、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の研磨剤、化合物半導体の製造方法および半導体デバイスの製造方法に関する。

Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）（以下、ＧａＩｎＡｓＰ（ガリウムインジウム砒素リン）とも言う）化合物半導体は、半導体レーザ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、高速デバイスなどの半導体デバイスを構成するエピタキシャル層を成長するための基板として広く用いられている。この基板は、エピタキシャル層を形成する前に研磨が行なわれる。その研磨に用いられる研磨剤は、たとえば特許第３１４７１６８号公報（特許文献１）、特開２００４−３２７６１４号公報（特許文献２）、特公平７−６７６６６号（特許文献３）、特開２００８−３００４２２号公報（特許文献４）などに開示されている。

上記特許文献１には、塩素化イソシアヌル酸、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ金属の燐酸塩およびアルカリ金属の炭酸塩を含有する研磨剤が開示されている。上記特許文献２には、シリカ、ジクロロイソシアヌール酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムおよびクエン酸からなる研磨剤が開示されている。上記特許文献３には、塩素化イソシアヌル酸、アルカリ金属の燐酸塩および硫酸塩を主成分とし、その配合比は塩素化イソシアヌル酸が１０〜４０重量％、アルカリ金属の燐酸塩および硫酸塩が６０〜９０重量％であり、かつアルカリ金属の燐酸塩は硫酸塩１重量部に対して０．３〜２重量部である研磨剤が開示されている。上記特許文献４には、第１研磨工程で塩素系酸化剤を用い、その後第２研磨工程で、炭酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等からなる無機ビルダーを用いることが開示されている。

特許第３１４７１６８号公報 特開２００４−３２７６１４号公報 特公平７−６７６６６号公報 特開２００８−３００４２２号公報

上記特許文献１〜４の研磨剤を用いた研磨方法は、基板の表面を酸化しながら同時に酸化層を除去するケミカルポリッシュを採用している。この方法では、研磨剤の作用を十分に制御することは難しい。研磨剤の酸化力が強くなりすぎると、基板表面のＨＡＺＥ（表面の微小荒れ）が増加し、アルカリ性が強くなりすぎると、基板表面のＬＰＤ（点欠陥）が増加する。また、ケミカルな作用が弱すぎると、相対的に機械的な作用が強くなるので、基板表面にスクラッチ、微小粗さなどが増加する。また、ケミカル作用が弱すぎると、研磨レート（研磨速度）が低下する。

それゆえ本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、化合物半導体基板の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる、研磨剤、化合物半導体の製造方法および半導体デバイスの製造方法を提供することである。

本発明者は鋭意研究した結果、化合物半導体の表面の品質と研磨レートとを両立するという上記課題は、研磨剤を構成するケミカル成分の相互作用が解明されておらず、最適な組成が不明であることに起因していることを見出した。そして、本発明者は、上記課題を解決するために、研磨剤の最適な組成を鋭意研究した結果、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の研磨剤は、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の研磨剤であって、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩と、塩素系酸化剤と、アルカリ金属のリン酸塩とを含み、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である。

本発明の研磨剤を用いてＧａＩｎＡｓＰの化合物半導体の表面を研磨すると、表面のＨＡＺＥ、ＬＰＤなどを低減し、かつケミカルな作用が弱くなりすぎないのでスクラッチ、微小荒れを低減できることがわかった。つまり、本発明の研磨剤を用いてＧａＩｎＡｓＰの化合物半導体の表面を研磨すると、表面の良好な品質を維持できることがわかった。さらに、本発明の研磨剤を用いてＧａＩｎＡｓＰ化合物半導体の表面を研磨すると、研磨レートの低下を抑制することができることもわかった。したがって、本発明の研磨剤によれば、化合物半導体の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる。

上記研磨剤において好ましくは、アルカリ金属の炭酸塩は、０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有する炭酸ナトリウムである。

炭酸ナトリウムが０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、ＨＡＺＥの増加をより抑制でき、炭酸ナトリウムが０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、ＬＰＤの増加をより抑制できる。

上記研磨剤において好ましくは、アルカリ金属の有機酸塩は、ジカルボン酸ナトリウムである。これにより、研磨特性、安定性、およびコストの面で有利である。

上記研磨剤において好ましくは、ジカルボン酸ナトリウムは、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、およびコハク酸ナトリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種である。これにより、研磨特性、安定性、およびコストの面でより有利である。

上記研磨剤において好ましくは、塩素系酸化剤は、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するジクロロイソシアヌル酸ナトリウムである。

ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムが０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、研磨レートの低下をより抑制できる。ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムが０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の場合、ＨＡＺＡの増加をより抑制できる。

上記研磨剤において好ましくは、アルカリ金属のリン酸塩は、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するトリポリリン酸ナトリウムである。

トリポリリン酸ナトリウムが０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、研磨レートの低下をより抑制できる。トリポリリン酸ナトリウムが０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の場合、表面に形成される酸化膜の厚みが増加することを抑制できる。

上記研磨剤において好ましくは、ｐＨが８．５以上９．５以下であり、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たす。

ｐＨを上記範囲内にし、かつ酸化還元電位を−６０ｘ＋１４００以上とすることにより、化合物半導体の表面の酸化作用を強めることができるので、研磨レートの低下をより抑制できる。ｐＨを上記範囲内にし、かつ酸化還元電位を−６０ｘ＋１７００以下にすることにより、化合物半導体の表面の酸化が進みすぎることを抑制できるので、ＨＡＺＥの増加をより抑制できる。また、ＬＰＤもより低減できる。さらに、研磨パッドや設備への腐食作用を低減できるので、安定した状態で研磨することができる。

本発明の化合物半導体の製造方法は、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の化合物半導体を準備する工程と、上記いずれかに記載の研磨剤を用いて、化合物半導体の表面を研磨する工程とを備える。

本発明の化合物半導体の製造方法によれば、上記研磨剤を用いて研磨しているので、化合物半導体の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる。

上記化合物半導体の製造方法において好ましくは、研磨する工程では、研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数が、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨する。

負荷係数Ｌが０．０８×１０^-9以上の場合、研磨する工程時に化合物半導体への負荷が強くなることを抑制できるので、表面のスクラッチ、微小粗さが増加することを抑制できるとともに、ＬＰＤの増加を抑制できる。負荷係数Ｌが０．３０×１０^-9以下の場合、研磨レートの低下を抑制できるとともに、ＨＡＺＥの増加を抑制できる。

上記化合物半導体の製造方法において好ましくは、化合物半導体の表面を洗浄する工程をさらに備える。これにより、化合物半導体の表面の品質をより良好に維持することができる。

上記化合物半導体の製造方法において好ましくは、準備する工程では、化合物半導体としてＧａＡｓ（ガリウム砒素）を準備し、研磨する工程および洗浄する工程により、表面の酸素（Ｏ）濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ表面の塩素（Ｃｌ）濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるようにする。

酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上で、かつ塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上になるようにＧａＡｓを研磨することにより、ＧａＡｓ上にエピタキシャル層を形成したときの界面に高抵抗層が形成されることを抑制できる。酸素濃度が１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ塩素濃度が１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下になるようにＧａＡｓを研磨することにより、エピタキシャル層の結晶性、粗さ等の品質の低下を抑制できる。

上記化合物半導体の製造方法において好ましくは、研磨する工程および洗浄する工程により、表面の硫黄（Ｓ）濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるようにする。

これにより、化合物半導体上にエピタキシャル層を形成したときに、良好な品質を維持したエピタキシャル層を形成することができる。

本発明の半導体デバイスの製造方法は、上記いずれかに記載の化合物半導体の製造方法により製造された化合物半導体を準備する工程と、化合物半導体上に、１層以上のエピタキシャル層を形成する工程とを備える。

本発明の半導体デバイスの製造方法によれば、化合物半導体の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる研磨剤を用いて製造をした化合物半導体を用いている。このため、化合物半導体の表面上に形成されるエピタキシャル層の品質の低下を抑制でき、さらにエピタキシャル層と化合物半導体との界面に高抵抗層の形成を抑制することができる。したがって、良好な品質を維持した半導体デバイスを製造することができる。

以上説明したように、本発明の研磨剤、化合物半導体の製造方法および半導体デバイスの製造方法によれば、化合物半導体の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる。

本発明の実施の形態２における化合物半導体を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における化合物半導体の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における半導体デバイスを概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態および実施例を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である研磨剤について説明する。本実施の形態の研磨剤は、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の研磨剤であって、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩と、塩素系酸化剤と、アルカリ金属のリン酸塩とを含む。

アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩との濃度の和は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下であり、０．０１４ｍｏｌ／Ｌ以上０．０１６ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。アルカリ金属の炭酸塩は研磨剤のｐＨを調整し、アルカリ金属の有機酸塩を添加して、濃度の和を上記範囲内にすることにより、研磨剤のエッチング作用を制御することができる。さらに、研磨剤の有効塩素濃度を制御することができる。このため、アルカリ金属の炭酸塩およびアルカリ金属の有機酸塩の双方を含み、かつ濃度の和を上記範囲内にすることにより、良好な表面品質と研磨レートとを両立することができる。アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ未満では、ＨＡＺＥが増加し、０．０２ｍｏｌ／Ｌを超えると、ＬＰＤが増加する。

アルカリ金属の炭酸塩は、アルカリ金属イオンと炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）とを含む化合物（塩）を意味し、たとえば炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが挙げられる。なお、アルカリ金属とは、旧ＩＵＰＡＣ（The International Union of Pure and Applied Chemistry）方式の第１族に属する金属元素、すなわち、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）およびフランシウム（Ｆｒ）を意味する。

アルカリ金属の炭酸塩は、０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有することが好ましい。０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、ＨＡＺＥの増加を抑制できる。０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以下の場合、ＬＰＤの増加を抑制できる。

アルカリ金属の有機酸塩は、アルカリ金属イオンと有機酸イオンとを含む化合物（塩）を意味し、たとえば有機酸ナトリウムや有機酸カリウムが挙げられる。有機酸ナトリウムは、研磨特性、安定性、およびコストの観点から、ジカルボン酸ナトリウムであることが好ましい。さらにキレート作用で金属を補足することにより、汚染抑制、研磨速度向上の効果がある。ジカルボン酸ナトリウムは、同様の観点から、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、およびコハク酸ナトリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種の物質であることが好ましい。

アルカリ金属の有機酸塩は、０．００２ｍｏｌ／Ｌ以上０．００４ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。０．００２ｍｏｌ／Ｌ以上のアルカリ金属の有機酸塩を添加することで、研磨剤のエッチング作用を制御する効果をより発現することができる。また、アルカリ金属の有機酸塩を０．００４ｍｏｌ／Ｌ以下にする場合、研磨剤中の有効塩素濃度の低下を抑制することができる。さらに排水の炭素濃度が高くなることを抑制でき、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が高くなることを抑制でき、環境保全上の問題が生じることを抑制できる。

塩素系酸化剤は、次亜塩素酸塩等のような塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）を含有した化合物、または、塩素化イソシアヌル酸塩等の水に溶解させることで塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）を発生する固体物質を含有している化合物を意味する。塩素系酸化剤は、たとえばジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カリウム、トリクロロイソシアヌル酸が挙げられる。このうちジクロロイソシアヌル酸ナトリウムが好ましい。塩素系酸化剤は、化合物半導体の表面の酸化を促進する。

塩素系酸化剤は、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．０４０ｍｏｌ／Ｌ以上０．０５０ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。塩素系酸化剤を０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上にすることにより、研磨レートの低下を抑制でき、０．０４０ｍｏｌ／Ｌ以上にすることにより、研磨レートの低下をより抑制できる。一方、０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下にすることにより、ＨＡＺＥの増加を抑制でき、０．０５０ｍｏｌ／Ｌ以下にすることにより、ＨＡＺＥの増加をより抑制できる。

アルカリ金属のリン酸塩は、アルカリ金属イオンとリン酸イオンとを含む化合物（塩）を意味し、たとえばオルソリン酸塩、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩が挙げられる。このうちトリポリリン酸ナトリウムが好ましい。アルカリ金属のリン酸塩は、化合物半導体の表面上に形成された酸化膜を溶解する作用がある。更に、キレート作用で金属を補足することにより、汚染抑制、研磨速度向上の効果がある。

アルカリ金属のリン酸塩は、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２２ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、表面に形成される酸化層厚みが増加することを抑制でき、０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以上の場合、酸化層厚みが増加することをより抑制できる。一方、０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の場合、研磨レートの低下を抑制でき、０．０２２ｍｏｌ／Ｌ以下の場合、研磨レートの低下をより抑制できる。

研磨剤のｐＨは、８．５以上９．５以下が好ましい。この場合、化合物半導体の表面を効果的に酸化できるので、高い研磨レートを維持できる。

ｐＨの値をｘとするときの研磨剤の酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たすことが好ましい。研磨剤の酸化還元電位ｙを−６０ｘ＋１４００以上とすることにより、化合物半導体の表面の酸化作用が弱くなることを抑制できるので、研磨レートが低下することを抑制できる。また、機械的作用が強くなることを抑制できるので、スクラッチ、微小粗さが増加することも抑制できる。研磨剤の酸化還元電位ｙを−６０ｘ＋１７００以下とすることにより、化合物半導体の表面の酸化が進行しすぎることを抑制できるので、ＨＡＺＥの増加を抑制できる。また、研磨パッドや設備への腐食作用が強くなることを抑制できるので、安定した状態で研磨することができる。なお、スクラッチは光学顕微鏡観察、蛍光灯光やスポット光を照射した目視観察で評価することができる。微小粗さは、ＡＦＭや光干渉式粗さ計で評価することができる。

本実施の形態における研磨剤は、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）に用いる。つまり、本実施の形態における研磨剤は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ（インジウムリン）およびその混晶に用いる。本実施の形態における研磨剤は、ＧａまたはＡｓが５０％以上の結晶に用いることが好ましく、ＧａＡｓに用いることがより好ましい。

ＧａＩｎＡｓＰをエピタキシャル成長用の基板として用いる際に、基板表面の品質が重要となる。表面品質はバルクの結晶品質とは異なる。ＧａＩｎＡｓＰはＳｉと比較して化学的耐久性が高く、Ｓｉ用の研磨剤では表面の酸化が進行しにくい。このため、Ｓｉ用の研磨剤ではＧａＩｎＡｓＰ研磨時に機械的な作用が支配的になり、基板表面のスクラッチおよび微小粗さが増加する。また、研磨レートが低下して生産性の問題が生じる。

そこで、ＧａＩｎＡｓＰに用いる研磨剤のケミカル作用を増加させるために、酸化剤を添加して酸化還元電位を増加させる技術が考えられる。しかし、ＧａＩｎＡｓＰはＧａＮ（窒化ガリウム）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）と比較して化学的耐久性が低いため、研磨剤のケミカル作用や雰囲気で変質しやすく、表面制御が非常に困難である。また、研磨剤のケミカル成分の作用は基板材質により異なり、ｐＨ、電位やｐＨ調整剤、および酸化剤は、それぞれの結晶材質により適切なものが異なる。従来、上記特許文献１〜４に記載の研磨剤が挙げられているが、このような観点からは、上記特許文献１〜４の研磨剤では、表面特性と研磨レートとの両立は不十分であった。

本発明者が表面特性と研磨レートとの両立を実現するべく鋭意研究した結果、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩と、塩素系酸化剤と、アルカリ金属のリン酸塩とを含み、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である研磨剤を見出した。

本発明者は、塩素系酸化剤の化合物半導体の表面の酸化特性と、アルカリ金属のリン酸塩の酸化膜の除去特性とを利用することに加えて、濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下のアルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩とを含むことで、研磨剤のｐＨの調整とエッチング作用を制御できることを見出した。その結果、本発明者は、本実施の形態における研磨剤によれば、研磨レートと、研磨するＧａＩｎＡｓＰの表面品質とを制御できることを初めて明らかにした。したがって、本実施の形態における研磨剤を用いてＧａＩｎＡｓＰを研磨することで、ＧａＩｎＡｓＰの表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができる。

なお、研磨する際に研磨剤のアルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下になれば同等の効果が得られるため、たとえばアルカリ金属の有機酸塩の一部を有機酸と水酸化ナトリウムに置き換えること、アルカリ金属の炭酸塩の一部を炭酸と水酸化ナトリウムに置き換えることが可能である。ここで薬品の安定性、取り扱いの容易さから、アルカリ金属の有機酸塩、アルカリ金属の炭酸塩で添加することが好ましい。

（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における化合物半導体１０を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における化合物半導体１０を説明する。

図１に示すように、化合物半導体１０は、表面１１を有する基板である。化合物半導体１０は、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）であり、ＧａまたはＡｓが５０％以上の結晶であることが好ましく、ＧａＡｓであることがより好ましい。ここで化合物半導体の結晶を成長させる方法には特に制限はなく、ＨＢ(水平ブリッジマン)法、ＬＥＣ(液体封止型チョクラルスキー)法、ＶＢ法(垂直ブリッジマン)法などの方法で成長させることができる。

表面１１は、４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下の酸素濃度を有することが好ましく、５ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉｃ％以下の酸素濃度を有することがより好ましい。酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上であると、エピタキシャル層の成長時に界面に高抵抗層が形成されることを抑制できる。５ａｔｏｍｉｃ％以上であると、高抵抗層が形成されることをより抑制できる。酸素濃度が１２ａｔｏｍｉｃ％以下であると、エピタキシャル層の結晶性、粗さなどの品質の低下を抑制できる。１０ａｔｏｍｉｃ％以下であると、エピタキシャル層の品質の低下をより抑制できる。

なお、上記酸素濃度は、たとえばオージェ電子分光（ＡＥＳ）法やＸ線分光分析（ＸＰＳ）法により測定される値である。ＡＥＳは、オージェ電子の脱出深さから、表面１１における最表面から５ｎｍ程度までの組成を評価する。ＡＥＳは、たとえば０．１％程度の分解能がある。

表面１１は、１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の塩素濃度を有することが好ましく、２００×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の塩素濃度を有することがより好ましい。塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上であると、エピタキシャル層の成長時に界面に高抵抗層が形成されることを抑制できる。２００×１０¹⁰個／ｃｍ²以上であると、高抵抗層が形成されることをより抑制できる。塩素濃度が１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であると、エピタキシャル層の結晶性、粗さなどの品質の低下を抑制できる。１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であると、エピタキシャル層の品質の低下をより抑制できる。

表面１１は、１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の硫黄濃度を有することが好ましく、１５０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の硫黄濃度を有することがより好ましい。硫黄濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上であると、エピタキシャル層の成長時に界面に高抵抗層が形成されることを抑制できる。２００×１０¹⁰個／ｃｍ²以上であると、高抵抗層が形成されることをより抑制できる。硫黄濃度が１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であると、エピタキシャル層の結晶性、粗さなどの品質の低下を抑制できる。１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であると、エピタキシャル層の品質の低下をより抑制できる。

なお、上記塩素濃度および硫黄濃度は、たとえばＴＸＲＦにより測定される値である。ＴＸＲＦは、Ｘ線の進入深さから、たとえば表面１１における最表面から５ｎｍ程度までの組成を評価する。なお、表面１１とは、含有成分をＴＸＲＦやＡＥＳによって計測され得る厚さを有し、たとえば５ｎｍ程度の厚さを有する。

また、化合物半導体１０の表面と内部との組成の違い、および化合物半導体１０とその上に形成するエピタキシャル層との界面の組成は、たとえばＳＩＭＳにより深さ方向の分析を行なうことにより評価することもできる。

表面１１のＨＡＺＥは、１．６ｐｐｍ以下が好ましく、１．０ｐｐｍ以下がより好ましい。

また、表面１１のＬＰＤは、１４個／基板未満が好ましく、１０個／基板以下がより好ましい。

なお、上記ＨＡＺＥおよびＬＰＤは、たとえばサーフスキャンで測定される値である。
また、表面１１には酸化層（図示せず）が形成されていてもよい。この場合、酸化層の厚さは１ｎｍ以下が好ましく、０．８ｎｍ以下がより好ましい。この場合、この化合物半導体１０上に形成するエピタキシャル層の品質の劣化を抑制できる。なお、上記酸化層の厚みは、エリプソメーターで測定される値である。

図２は、本発明の実施の形態２における化合物半導体の製造方法を示すフローチャートである。続いて、図１および図２を参照して、本実施の形態における化合物半導体１０の製造方法について説明する。

図２に示すように、まず、Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の化合物半導体を準備する（ステップＳ１）。このステップＳ１で準備する化合物半導体は、ＧａまたはＡｓが５０％以上の結晶であることが好ましく、ＧａＡｓであることがより好ましい。本実施の形態では、化合物半導体として、表面を有する基板を準備する。

このステップＳ１では、たとえば以下の工程を行なう。具体的には、まず、ＧａＩｎＡｓＰの化合物半導体のインゴットを、ＨＢ法、ＶＢ法などで成長する。結晶成長したインゴットを外周加工、スライス、研削、ラップ、ポリッシュ、洗浄などを行って化合物半導体を作製する。化合物半導体の平坦化のために研削、ラップなどの機械加工を行ってもよい。表面仕上げ処理として、粗さ低減、加工変質層除去のために、研磨後にＣＭＰ（化学機械研磨）、ケミカルポリッシュなどを行ってもよい。

なお、このステップＳ１で準備される化合物半導体は、バルク結晶でも、たとえばバルク結晶などからなる基体上に形成された薄膜であってもよい。

次に、実施の形態１の研磨剤を用いて、化合物半導体の表面を仕上げ研磨する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、表面品質向上の観点から、研磨剤は砥粒を含まないことが好ましい。この場合、表面のスクラッチ、粗さなどを改善する。

このステップＳ２では、研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数Ｌが、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨することが好ましい。負荷係数Ｌが０．０８×１０^-9以上の場合には、研磨時に化合物半導体への負荷が強くなることを抑制できるので、スクラッチ、微小粗さなどが増加することを抑制でき、さらにＬＰＤが増加することを抑制できる。負荷係数Ｌが０．３０×１０^-9以下の場合には、研磨レートが低下することを抑制でき、ＨＡＺＥの増加も抑制できる。また、化合物半導体表面のＣｌ量が増加することを抑制できる。

なお、上記粘度は、ケミカル成分の濃度や、エチレングリコール等の高粘度の有機化合物を添加することで調整してもよい。

このステップＳ２では、研磨剤の調整後から研磨するまでの時間は、６０分以内であることが好ましい。６０分以内の場合、研磨剤の効力が低下することを抑制できるので、スクラッチ、微小粗さなどが悪化することを抑制できる。この観点から、好ましくは４０分以下であり、より好ましくは５分以上３０分以下である。

このステップＳ２における研磨レートは、実施の形態１の研磨剤を用いて研磨することで、たとえば１．８μｍ／分以上にすることができる。

このステップＳ２では、化合物半導体の表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下になるように研磨することが好ましく、２００×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下になるように研磨することがより好ましい。化合物半導体の表面の塩素濃度は、上記負荷係数Ｌにより調整できる。具体的には、負荷係数Ｌが大きいと化合物半導体の表面のＣｌ濃度を高めることができ、負荷係数Ｌが小さいと表面のＣｌ濃度を低減することができる。また、研磨剤の塩素イオンの濃度でも調整することができる。

また、このステップＳ２では、化合物半導体の表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下に研磨することが好ましく、５ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉｃ％以下に研磨することがより好ましい。化合物半導体の表面の酸素濃度は、研磨剤の酸化還元電位で調整できる。上記範囲の酸素濃度を実現するためには、たとえば、ｐＨが８．５以上９．５以下であり、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たす研磨剤を用いる。デバイスの歩留まりを向上させるためには、表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であり、かつ酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下であることが好ましい。そのため、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たす研磨剤を用い、負荷係数Ｌが、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下である条件で研磨することが好ましい。

また、このステップＳ２では、表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるように研磨することが好ましい。また、このステップＳ２では、表面の硫黄濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるように研磨することが好ましい。

次に、化合物半導体の表面を洗浄する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、洗浄時にバブリング、超音波を印加してもよい。このような洗浄として、たとえばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）洗浄、コリン洗浄、純水洗浄などが挙げられる。この場合、効率的に汚れを除去し、パーティクルを減少できる。また、純水に微量の硫酸を添加してもよい。この場合、表面のＳ濃度を制御することができる。Ｓ濃度は１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下が好ましく、１５０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１０００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下であることがより好ましい。

また、表面の酸化層の厚さを低減することができる。酸化層の厚さは１ｎｍ以下が好ましく、０．８ｎｍ以下がより好ましい。

また、研磨するステップＳ２において化合物半導体の表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の範囲外の場合、および酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲外の場合の少なくとも一方の場合には、ステップＳ３において表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるように洗浄することが好ましい。このような洗浄として、たとえば塩酸洗浄、コリン洗浄、純水洗浄などが挙げられる。

また、研磨するステップＳ２において化合物半導体の表面の硫黄濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下の範囲外の場合には、ステップＳ３において表面の硫黄濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるように洗浄することが好ましい。

以上の工程（ステップＳ１〜Ｓ３）を実施することにより、図１に示す化合物半導体１０を製造することができる。

本実施の形態における化合物半導体１０の製造方法によれば、実施の形態１の研磨剤を用いているので、化合物半導体１０の表面１１の不純物濃度を適正な範囲に制御することができる。このため、化合物半導体１０をＬＥＤ、レーザなどの半導体デバイス用の基板として使用する際には、基板とエピタキシャル層との界面に高抵抗層が形成されることを抑制できる。したがって、この化合物半導体を用いて半導体デバイスを製造すると、抵抗が高くなることを抑制できるので、発光効率が低下することを抑制できる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における半導体デバイス２０を概略的に示す断面図である。図３を参照して、本実施の形態における半導体デバイス２０について説明する。

図３に示すように、半導体デバイス２０は、実施の形態２で製造された化合物半導体１０と、化合物半導体１０の表面１１上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された電極２２と、化合物半導体１０下に形成された電極２３とを備えている。半導体デバイスとしては、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光デバイス、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor：高電子移動度トランジスタ）などの電子デバイス、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器などの半導体センサ、ＳＡＷデバイス（Surface Acoustic Wave Device：表面弾性波素子）などが挙げられる。本実施の形態では、エピタキシャル層２１は活性層を含み、半導体デバイスはレーザまたはＬＥＤであることが好ましい。

図４は、本発明の実施の形態３における半導体デバイス２０の製造方法を示すフローチャートである。続いて、本実施の形態における半導体デバイス２０の製造方法について説明する。

具体的には、まず、図４に示すように、実施の形態２における化合物半導体１０を準備するステップＳ１、仕上げ研磨するステップＳ２、および洗浄するステップＳ３を実施する。

次に、化合物半導体１０の表面１１上にエピタキシャル層２１を形成する（ステップＳ４）。エピタキシャル層２１は、たとえばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法等の気相成長法、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy：液相エピタキシ）法等の液相成長法などにより形成される。

次に、エピタキシャル層２１上に電極２２を形成し、化合物半導体１０下に電極２３を形成する（ステップＳ５）。電極は、エピタキシャル層２１の一方側に２つ形成してもよい。電極２２、２３は、たとえば蒸着法により形成される。さらに、チップ化し、パッケージに搭載することもできる。

以上の工程（ステップＳ１〜Ｓ５）を実施することにより図１に示す半導体デバイス２０を製造することができる。このように製造された半導体デバイスにおいて、化合物半導体１０の表面１１の表面特性が良好に維持されているため、化合物半導体１０とエピタキシャル層２１との界面の不純物が制御されている。このため、半導体デバイス２０がたとえば発光デバイスの場合には、活性層に流入する電子の阻害要因を低減することで、発光デバイスの特性を良好に維持できる。また、歩留まりを向上して半導体デバイス２０を製造することもできる。

本実施例では、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩と、塩素系酸化剤と、アルカリ金属のリン酸塩とを含み、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である研磨剤の効果について調べた。

（本発明例１〜６および比較例１〜９）
まず、ＶＢ法により成長したＳｉドープＧａＡｓ基板を化合物半導体として準備した。その後、外周加工、スライス、両面ラップ、およびウェットエッチングにより、直径が７６ｍｍで厚さが５５０μｍの非鏡面の基板をそれぞれ作成した。それぞれの基板をセラミックプレートに貼付けて、一次研磨として片面研磨を実施した。片面研磨は、コロイダルシリカを含む研磨剤によりＣＭＰを実施した（ステップＳ１）。一次研磨により、ＧａＡｓ基板を鏡面化した。

次に、本発明例１〜６および比較例１〜９の研磨剤として、表１および表２に示す組成の研磨剤をそれぞれ準備した。それぞれの研磨剤を用いて、準備したＧａＡｓ基板のポリシングをそれぞれ行なった。研磨機は定盤径がφ８２０ｍｍのものを用い、ポリシングパッドにはスウェードタイプを用いた（ステップＳ２）。

仕上げ研磨後にＧａＡｓ基板をプレートから剥離し、ＩＰＡ洗浄、コリン洗浄、純水洗浄を実施した（ステップＳ３）。それぞれの基板の厚みは５００μｍであった。これにより、製造された本発明例１〜６および比較例１〜９の化合物半導体を得た。

（評価方法）
本発明例１〜６および比較例１〜９の化合物半導体の研磨レートをそれぞれ測定した。その結果を下記の表１および表２の研磨速度（μｍ／分）に記載する。

本発明例１〜６および比較例１〜９の化合物半導体について研磨を行なった表面について、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社のＳｕｒｆｓｃａｎ６２２０を用いてＬＰＤおよびＨＡＺＥを測定した。その結果を下記の表１および表２にそれぞれ記載する。

本発明例１〜６および比較例１〜９の化合物半導体の研磨した表面上に、ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル層を形成して、以下の条件のＰＬ強度測定方法によりＰＬ強度を測定した。エピタキシャル層として、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_y1Ｉｎ_1-x1-y1Ｐ（０＜ｘ１、０＜ｙ１、ｘ１＋ｙ１＜１）半導体層、５対の井戸層（Ｇａ_y3Ｉｎ_1-y3Ｐ（０＜ｙ３＜１）層）と障壁層（Ａｌ_x4Ｇａ_y4Ｉｎ_1-x4-y4Ｐ（０＜ｘ４、０＜ｙ４、ｘ４＋ｙ４＜１）層）とで形成される多重量子井戸構造の発光層およびｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_y2Ｉｎ_1-x2-y2Ｐ（０＜ｘ２、０＜ｙ２、ｘ２＋ｙ２＜１）半導体層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を形成した。励起光波長は５３２ｎｍとし、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を分光してフォトマルで検出してＰＬ強度を算出した。測定機は、ナノメトリクス社製のＰＬＭ１５０を用いた。その結果を下記の表１および表２のエピ特性のＰＬ強度（単位：ａ．ｕ．）に記載する。

また、本発明例１〜６および比較例１〜９の化合物半導体上にエピタキシャル層を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層上に、真空蒸着法により、ｐ側電極としてＡｕ−Ｚｎ電極を形成し、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が形成されていない主表面上に、真空蒸着法により、ｎ側電極としてＡｕ−Ｇｅ電極を形成し、作製した半導体デバイスの歩留まりを測定した。その結果を下記の表１および表２のデバイス特性の歩留まりに記載する。

（評価結果）
表１に記載のように、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下であった本発明例１〜６の化合物半導体の表面は、ＬＰＤが１０（個／基板）以下で、かつＨＡＺＥが１．２ｐｐｍ以下であり、表面の良好な品質を維持できた。さらに、本発明例１〜６の研磨レートは、１．８μｍ／分以上であり、高い研磨レートを維持できた。

また、本発明例１〜６の研磨剤を用いて製造をした化合物半導体の表面上にエピタキシャル層を形成すると、ＰＬ強度を１．２ａ．ｕ．以上にすることができ、エピタキシャル層の高い品質を維持できた。

さらに、本発明例１〜６の研磨剤を用いて製造をした化合物半導体を用いて半導体デバイスを作製すると、歩留まりを５３％以上にすることができた。

一方、表２に記載のように、アルカリ金属の炭酸塩が少なく、かつアルカリ金属の有機酸塩を含まなかった研磨剤を用いた比較例１、およびアルカリ金属の炭酸塩と有機酸塩との和が少なかった研磨剤を用いた比較例２は、ＨＡＺＥが高く、かつ研磨レートも低かった。

アルカリ金属の炭酸塩が多く、かつアルカリ金属の有機酸塩を含まなかった研磨剤を用いた比較例３、およびアルカリ金属の炭酸塩と有機酸塩との和が多かった比較例４は、ＬＰＤが高かった。

有機酸塩を含まなかった研磨剤を用いた比較例５は、ＬＰＤが高かった。アルカリ金属の炭酸塩を含まなかった研磨剤を用いた比較例６および７は、ＨＡＺＥおよびＬＰＤが高く、かつ研磨レートも低かった。

塩素系酸化剤を含まなかった研磨剤を用いた比較例８は、ＨＡＺＥおよびＬＰＤが高く、かつ研磨レートも低かった。アルカリ金属のリン酸塩を含まなかった研磨剤を用いた比較例９は、ＨＡＺＥおよびＬＰＤが高く、かつ研磨レートも低かった。

また、比較例１〜９の化合物半導体を用いてエピタキシャル層を形成すると、ＰＬ強度が本発明例１〜６よりも低かった。また、比較例１〜９の化合物半導体を用いて半導体デバイスを作製したときの歩留まりも本発明例１〜６よりも低かった。このことからも、化合物半導体の表面の品質が悪いことに起因して半導体デバイスの品質が低下することがわかった。

以上より、本実施例によれば、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩と、塩素系酸化剤と、アルカリ金属のリン酸塩とを含み、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である研磨剤を用いることにより、化合物半導体の表面の良好な品質を維持するとともに、高い研磨レートを維持することができることが確認できた。

本実施例では、塩素系酸化剤として、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることの効果について調べた。

（本発明例７〜１２）
まず、ＨＢ法により成長したＳｉドープＧａＡｓ基板を実施例１と同様の加工工程を行なうことにより化合物半導体として準備した（ステップＳ１）。

次に、本発明例７〜１２の研磨剤として、下記の表３に示す組成の研磨剤をそれぞれ準備した。仕上げ研磨については、基本的には本発明例１〜６と同様に行なったが、表３に示す研磨剤により仕上げ研磨をした点において異なっていた。これにより、直径が５０ｍｍで、厚さが４００μｍの基板をそれぞれ作成した。これにより、製造された本発明例７〜１２の化合物半導体を得た。

（評価方法）
本発明例７〜１２の化合物半導体について、研磨速度、ＬＰＤおよびＨＡＺＥをそれぞれ測定した。研磨速度、ＬＰＤおよびＨＡＺＥは、実施例１と同様に測定した。その結果を下記の表３に示す。

また、本発明例７〜１２の化合物半導体を用いて、実施例１と同様に、ＰＬ強度および半導体デバイスの歩留まりをそれぞれ測定した。その結果を下記の表３に示す。

（評価結果）
表３に示すように、本発明例７〜１２の化合物半導体は、低いＬＰＤおよびＨＡＺＥを維持し、かつ高い研磨レートを維持できることがわかった。また、本発明例７〜１２の化合物半導体を用いて作製したエピタキシャル層の特性およびデバイスの特性も向上できることがわかった。

また、表３に示すように、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いた本発明例８〜１１は、特に低いＬＰＤおよびＨＡＺＥを維持し、かつ高い研磨レートを維持できることがわかった。つまり、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ未満のジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いた本発明例７の研磨レートは、本発明例８〜１１よりも低かった。また、０．０６０ｍｏｌ／Ｌを超えるジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いた本発明例１２のＨＡＺＥは、本発明例８〜１１よりも高かった。

以上より、本実施例によれば、塩素系酸化剤として、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることにより、研磨レートをより向上できるとともに、化合物半導体の表面の品質をより高く維持できることが確認できた。

本実施例では、アルカリ金属のリン酸塩は、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するトリポリリン酸ナトリウムであることの効果について調べた。

（本発明例１３〜１８）
まず、ＶＢ法により成長したＳｉドープＧａＡｓ基板を化合物半導体として準備した（ステップＳ１）。

次に、本発明例１３〜１８の研磨剤として、下記の表４に示す組成の研磨剤をそれぞれ準備した。研磨については、基本的には本発明例１〜６と同様に行なったが、表３に示す研磨剤により仕上げ研磨をした点において異なっていた。これにより、直径が７６ｍｍで、厚さが６５０μｍの基板をそれぞれ作成した。これにより、製造された本発明例１３〜１８の化合物半導体を得た。

（評価方法）
本発明例１３〜１８の化合物半導体について、研磨速度、ＬＰＤ、ＨＡＺＥおよび仕上げ研磨した表面の酸化層の厚みをそれぞれ測定した。研磨速度、ＬＰＤおよびＨＡＺＥは、実施例１と同様に測定した。酸化層の厚みは、エリプソメーターにより測定した。その結果を下記の表４に示す。

また、本発明例１３〜１８の化合物半導体を用いて、実施例１と同様に、ＰＬ強度および半導体デバイスの歩留まりをそれぞれ測定した。その結果を下記の表４に示す。

（評価結果）
表４に示すように、本発明例１３〜１８の化合物半導体は、低いＬＰＤおよびＨＡＺＥを維持し、かつ高い研磨レートを維持できることがわかった。また、本発明例１３〜１８の化合物半導体を用いて作製したエピタキシャル層の特性およびデバイスの特性も向上できることがわかった。

また、表４に示すように０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するトリポリリン酸ナトリウムを用いた本発明例１４〜１７は、特に低いＬＰＤおよびＨＡＺＥを維持し、かつ高い研磨レートを維持できることがわかった。つまり、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ未満のトリポリリン酸ナトリウムを用いた本発明例１３の研磨レートは、本発明例１４〜１７よりも低かった。また、０．０２５ｍｏｌ／Ｌを超えるトリポリリン酸ナトリウムを用いた本発明例１８の酸化層の厚みは、本発明例１４〜１７よりも大きかった。このため、本発明例１８の化合物半導体を用いてエピタキシャル層を形成したときのＰＬ強度は、比較例１〜９よりは高かったものの、本発明例１４〜１７よりも低かった。

以上より、本実施例によれば、アルカリ金属のリン酸塩は、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するトリポリリン酸ナトリウムを用いることにより、研磨レートをより向上できるとともに、化合物半導体の表面の品質をより高く維持できることが確認できた。

本実施例では、研磨剤のｐＨが８．５以上９．５以下であり、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たすことの効果について調べた。また、研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数Ｌが、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨することの効果についても調べた。

（本発明例１９〜２８）
まず、ＶＢ法により成長したＳｉドープＧａＡｓ基板を化合物半導体として準備した（ステップＳ１）。

次に、本発明例１９〜２８では、アルカリ金属の炭酸塩としての炭酸ナトリウムと、アルカリ金属の有機酸塩としてのリンゴ酸ナトリウムと、塩素系酸化剤としてのジクロロイソシアヌル酸ナトリウムと、アルカリ金属のリン酸塩としてのトリポリリン酸ナトリウムとを含み、アルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である研磨剤を用いた。なお、本発明例２３の研磨剤の配合量は、炭酸ナトリウムを０．０１２ｍｏｌ／Ｌ、リンゴ酸ナトリウムを０．００６ｍｏｌ／Ｌ、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを０．０５ｍｏｌ／Ｌ、トリポリリン酸ナトリウムを０．０２ｍｏｌ／Ｌとした。

研磨については、基本的には本発明例１〜６と同様に行なったが、上記研磨剤を用いて、表５に示す研磨の条件により仕上げ研磨をした点において異なっていた。これにより、直径が７６ｍｍで、厚さが６００μｍの基板をそれぞれ作成した。これにより、製造された本発明例１９〜２８の化合物半導体を得た。

なお、下記の表５に記載の研磨剤のｐＨは、ｐＨ１０．０、ｐＨ６．９、ｐＨ４．０の標準液を用いて校正したｐＨ濃度測定計を用いて測定した値である。

（評価方法）
本発明例１９〜２８の化合物半導体について、研磨速度、酸素濃度、および塩素濃度をそれぞれ測定した。酸素濃度はＡＥＳで測定し、塩素濃度はＴＸＲＦで測定した。その結果を下記の表５に示す。

また、本発明例１９〜２８の化合物半導体を用いて、実施例１と同様に、半導体デバイスの歩留まりをそれぞれ測定した。その結果を下記の表５に示す。

（評価結果）
表５に示すように、研磨剤のｐＨが８．５以上９．５以下であり、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たす本発明例２０〜２５、２７、２８は、表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で適正な範囲内であった。

一方、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙよりも小さい本発明例１９は、酸素濃度が３ａｔｏｍｉｃ％であり、酸素濃度が低かった。また、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１７００≧ｙよりも大きい本発明例２６は、酸素濃度が１６ａｔｏｍｉｃ％であり、酸素濃度が高かった。

また、研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数Ｌが、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨した本発明例１９、２１〜２４、２６〜２８は、塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下で適正な範囲内であった。

一方、負荷係数Ｌが０．０８×１０^-9未満の本発明例２０は、表面の塩素濃度が６０×１０¹⁰個／ｃｍ²であり、塩素濃度が低かった。負荷係数Ｌが０．３×１０^-9を超える本発明例２５は、表面の塩素濃度が２０００×１０¹⁰個／ｃｍ²であり、塩素濃度が高かった。

また、研磨する工程で、表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるように研磨した本発明例２１〜２４、２７、２８は、半導体デバイスの歩留まりが５１％以上と高かった。このことから、化合物半導体の表面の酸素濃度および塩素濃度をこの範囲内にすることによって、表面の品質を良好に維持できることがわかる。

以上より、本実施例によれば、研磨剤のｐＨが８．５以上９．５以下であり、ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たすことにより、表面の酸素濃度を適正な範囲に制御できることが確認できた。また、研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数Ｌが、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨することにより、表面の塩素濃度を適正な範囲に制御できることが確認できた。

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、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例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て特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０ 化合物半導体、１１ 表面、２０ 半導体デバイス、２１ エピタキシャル層、２２，２３ 電極。

Claims (13)

1. Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の研磨剤であって、
   アルカリ金属の炭酸塩と、
   アルカリ金属の有機酸塩と、
   塩素系酸化剤と、
   アルカリ金属のリン酸塩とを含み、
   前記アルカリ金属の炭酸塩と、前記アルカリ金属の有機酸塩との濃度の和が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である、研磨剤。
2. 前記アルカリ金属の炭酸塩は、０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上０．０１８ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有する炭酸ナトリウムである、請求項１に記載の研磨剤。
3. 前記アルカリ金属の有機酸塩は、ジカルボン酸ナトリウムである、請求項１または２に記載の研磨剤。
4. 前記ジカルボン酸ナトリウムは、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、およびコハク酸ナトリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種である、請求項３に記載の研磨剤。
5. 前記塩素系酸化剤は、０．０３５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０６０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するジクロロイソシアヌル酸ナトリウムである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨剤。
6. 前記アルカリ金属のリン酸塩は、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以上０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を有するトリポリリン酸ナトリウムである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨剤。
7. ｐＨが８．５以上９．５以下であり、
   ｐＨの値をｘとするときの酸化還元電位ｙ（ｍＶ）が、−６０ｘ＋１４００≦ｙ≦−６０ｘ＋１７００を満たす、請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨剤。
8. Ｇａ_αＩｎ_(1-α)Ａｓ_βＰ_(1-β)（０≦α≦１、０≦β≦１）の化合物半導体を準備する工程と、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨剤を用いて、前記化合物半導体の表面を研磨する工程とを備えた、化合物半導体の製造方法。
9. 前記研磨する工程では、前記研磨剤の粘度をη（ｍＰａ・ｓ）とし、周速をＶ（ｍ／ｓ）とし、印加する圧力をＰ（ｋＰａ）とするときのη×Ｖ／Ｐで表される負荷係数が、０．０８×１０^-9以上０．３０×１０^-9以下になるように研磨する、請求項８に記載の化合物半導体の製造方法。
10. 前記研磨する工程後に、前記化合物半導体の前記表面を洗浄する工程をさらに備えた、請求項８または９に記載の化合物半導体の製造方法。
11. 前記準備する工程では、前記化合物半導体としてＧａＡｓを準備し、
    前記研磨する工程および前記洗浄する工程により、前記表面の酸素濃度が４ａｔｏｍｉｃ％以上１２ａｔｏｍｉｃ％以下で、かつ前記表面の塩素濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるようにする、請求項１０に記載の化合物半導体の製造方法。
12. 前記研磨する工程および前記洗浄する工程により、前記表面の硫黄濃度が１２０×１０¹⁰個／ｃｍ²以上１５００×１０¹⁰個／ｃｍ²以下となるようにする、請求項１０に記載の化合物半導体の製造方法。
13. 請求項８〜１２のいずれか１項に記載の化合物半導体の製造方法により製造された化合物半導体を準備する工程と、
    前記化合物半導体上に、１層以上のエピタキシャル層を形成する工程とを備えた、半導体デバイスの製造方法。

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