本發(fā)明涉及磷化銦襯底、檢查磷化銦襯底的方法和制造磷化銦襯底的方法。

背景技術(shù)：

由于磷化銦(inp)襯底具有發(fā)光特性并且允許較高的電子遷移率，因此這樣的這些襯底被廣泛用于半導(dǎo)體激光二極管(ld)、發(fā)光二極管(led)、高速器件等。根據(jù)半導(dǎo)體ld和led，在inp襯底上形成外延膜之后，測量pl強(qiáng)度。以這種方式，可按簡單方式來檢查發(fā)光性能。優(yōu)選地，該pl發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng)。另外，在高速器件中成問題的是，由于inp襯底和外延膜之間的界面處的雜質(zhì)，導(dǎo)致出現(xiàn)泄漏。因此，界面處存在的n型或p型雜質(zhì)越少，電特性越穩(wěn)定。

ptd1(日本專利公開no.2007-311490)公開了一種通過將化合物半導(dǎo)體襯底形成為具有0.2nm或更小的表面粗糙度rms來減少化合物半導(dǎo)體襯底表面上的雜質(zhì)的技術(shù)。

ptd2(日本專利公開no.2010-248050)公開了一種抑制pl特性和電特性劣化的技術(shù)，該劣化是在具有雜質(zhì)濃度因用硫酸/過氧化氫和磷酸沖洗磷化銦襯底而降低的表面的襯底上形成外延層時出現(xiàn)的。

引用列表

專利文獻(xiàn)

ptd1：日本專利公開no.2007-311490

ptd2：日本專利公開no.2010-248050

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題

ptd1(日本專利公開no.2007-311490)中的技術(shù)指明了化合物半導(dǎo)體襯底的表面粗糙度，但沒有指明表面粗糙度的面內(nèi)變化。因此，當(dāng)化合物半導(dǎo)體襯底具有大表面面積并且表現(xiàn)出表面粗糙度的面內(nèi)變化時，襯底表面上的雜質(zhì)濃度不能均勻地被降低。

ptd2(日本專利公開no.2010-248050)中的技術(shù)指明了用于降低襯底表面上的雜質(zhì)濃度的沖洗條件。襯底表面上的雜質(zhì)濃度還涉及襯底的表面粗糙度。襯底的表面粗糙度受襯底拋光條件的影響。然而，ptd2(日本專利公開no.2010-248050)未能披露通過襯底拋光條件來控制襯底的表面粗糙度。

本發(fā)明的目的是提供磷化銦襯底、檢查磷化銦襯底的方法和制造磷化銦襯底的方法，通過該制造磷化銦襯底的方法來控制襯底的前表面和后表面中的每個上的粗糙度，以實(shí)現(xiàn)在襯底上生長的優(yōu)異均勻的外延膜，由此允許使用該外延膜形成的外延晶片的pl特性改善。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一種磷化銦襯底被提供作為(1)一種具有第一主表面和第二主表面的磷化銦襯底。所述第一主表面在中心位置處具有表面粗糙度ra1而在四個位置處具有表面粗糙度ra2、ra3、ra4和ra5，所述四個位置沿著所述第一主表面的外邊緣等距地布置并且位于從所述外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。所述表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的平均值m1是0.4nm或更小。所述表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1是所述平均值m1的10％或更小。所述第二主表面在中心位置處具有表面粗糙度ra6而在四個位置處具有表面粗糙度ra7、ra8、ra9和ra10，所述四個位置沿著所述第二主表面的外邊緣等距地布置并且位于從所述外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。所述表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的平均值m2是0.2nm或更大且3nm或更小。所述表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2是平均值m2的10％或更小。

(2)優(yōu)選地，所述磷化銦襯底具有150mm或更大的最大直徑。

(3)提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一種檢查磷化銦襯底的方法。所述方法包括：以0.4nm的節(jié)距在1μm正方形的視野內(nèi)使用原子力顯微鏡來測量磷化銦襯底的表面粗糙度。在所述磷化銦襯底的主表面上的中心位置處和沿著所述主表面的外邊緣等距地布置并且位于從所述外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的所述主表面上的四個位置處，測量表面粗糙度。

(4)根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的制造磷化銦襯底的方法被提供作為根據(jù)上述(1)或(2)所述的制造磷化銦襯底的方法。所述方法包括：準(zhǔn)備具有第一主表面和第二主表面的磷化銦晶片；使用第一拋光布，對所述磷化銦晶片的所述第一主表面和所述第二主表面進(jìn)行雙面拋光；使用第二拋光布，對被雙面拋光后的磷化銦晶片的所述第一主表面進(jìn)行單面精整拋光；以及沖洗被單面精整拋光后的磷化銦晶片。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)上述實(shí)施例，可提供磷化銦襯底、檢查磷化銦襯底的方法和制造磷化銦襯底的方法，通過該制造磷化銦襯底的方法來控制襯底的前表面和后表面中的每個上的粗糙度，以實(shí)現(xiàn)在襯底上生長的優(yōu)異均勻的外延膜，由此允許使用該外延膜形成的外延晶片的pl特性改善。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底的立體示意圖。

圖2是沿著a-a線截取的圖1中的磷化銦襯底的剖視圖。

圖3是從第一主表面?zhèn)瓤吹降母鶕?jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底的平面圖。

圖4是從第二主表面?zhèn)瓤吹降母鶕?jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底的平面圖。

圖5是例示制造根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底的處理的流程圖。

圖6(a)是雙面拋光設(shè)備的示意圖，圖6(b)是上面放置有磷化銦晶片的晶片載體的示意性平面圖。

圖7是單面拋光設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

[對本發(fā)明的實(shí)施例的描述]

首先，將如以下所列出地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在本說明書中，用[]表示個體取向，用<>表示群組取向，用()表示個體平面，并且用{}表示群組平面。另外，假定在結(jié)晶學(xué)上通過在數(shù)字上方附帶“-”(橫條)來指示負(fù)指數(shù)，但在本說明書中通過在數(shù)字之前附帶負(fù)號來指示負(fù)指數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底被提供作為(1)一種具有第一主表面和第二主表面的磷化銦襯底。第一主表面在中心位置處具有表面粗糙度ra1而在四個位置處具有表面粗糙度ra2、ra3、ra4和ra5，這四個位置沿著第一主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的平均值m1是0.4nm或更小。表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1是平均值m1的10％或更小。第二主表面在中心位置處具有表面粗糙度ra6而在四個位置處具有表面粗糙度ra7、ra8、ra9和ra10，這四個位置沿著第二主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的平均值m2是0.2nm或更大且3nm或更小。表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2是平均值m2的10％或更小。在這種情況下，沿著第一主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置對應(yīng)于沿著第一主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置，還對應(yīng)于相對于取向平坦方向(在晶體主表面被定義為(100)的條件下，在[0-1-1]方向上)的按每個90°布置的四個位置。

根據(jù)上述磷化銦襯底，第一主表面上的表面粗糙度的平均值小并且跨整個第一主表面的表面粗糙度的變化小。因此，控制襯底的第一主表面上的表面粗糙度，以致使在第一主表面上生長優(yōu)異均勻的外延膜，由此允許外延膜的pl特性改善。

根據(jù)上述磷化銦襯底，第二主表面上的表面粗糙度的平均值小并且跨整個第一主表面的表面粗糙度的變化小。因此，在襯底的第一主表面上形成外延膜的步驟中，變得可以抑制支撐襯底的基座和襯底的第二主表面之間的接觸狀態(tài)局部改變。因此，這樣可抑制出現(xiàn)襯底上的溫度分布因接觸狀態(tài)改變而變得不平衡的問題，結(jié)果是可形成具有優(yōu)異膜質(zhì)量性質(zhì)的外延膜。

(2)優(yōu)選地，磷化銦襯底具有150mm或更大的最大直徑。

根據(jù)上述(1)中的磷化銦襯底，跨整個主表面中的每個，控制第一主表面和第二主表面中的每個上的表面粗糙度。因此，即使該磷化銦襯底具有大直徑且最大直徑是150mm或更大，也可在襯底表面上形成均勻的外延膜。另外，在這種構(gòu)造中，當(dāng)采用具有大面積的襯底時，可形成在襯底上的半導(dǎo)體元件(芯片)的數(shù)量可增加。因此，可降低形成半導(dǎo)體元件的步驟(器件步驟)中的制造成本，同時可提高產(chǎn)率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的檢查磷化銦襯底的方法被提供作為(3)一種檢查磷化銦襯底的方法。該方法包括以0.4nm的節(jié)距在1μm正方形的視野內(nèi)使用原子力顯微鏡來測量磷化銦襯底的表面粗糙度。在磷化銦襯底的主表面上的中心位置處和沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的主表面上的四個位置處，測量表面粗糙度。

使用原子力顯微鏡(afm)以0.4nm的節(jié)距來測量表面粗糙度，使得可以可靠地檢測到原子級的突起和凹坑。此外，在包括主表面的中心位置和主表面的外表面上的四個位置的總共五個位置處測量表面粗糙度，使得可計(jì)算襯底的整個主表面上的表面粗糙度變化。由此，可選擇具有上面可均勻形成外延膜的主表面的襯底。另外，因使用了現(xiàn)有afm，可以降低選擇成本。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的制造磷化銦襯底的方法被提供作為(4)一種制造根據(jù)上述(1)或(2)所述的磷化銦襯底的方法。該方法包括：準(zhǔn)備具有第一主表面和第二主表面的磷化銦晶片；使用第一拋光布，對磷化銦晶片的第一主表面和第二主表面進(jìn)行雙面拋光；使用第二拋光布，對被雙面拋光后的磷化銦晶片的第一主表面進(jìn)行單面精整拋光；以及沖洗被單面精整拋光后的磷化銦晶片。

根據(jù)上文，可控制襯底的第一主表面和第二主表面上的表面粗糙度的平均值和表面粗糙度的變化中的每個，使其落入所期望的范圍內(nèi)。

[本發(fā)明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)]

以下是參照附圖進(jìn)行的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)于磷化銦襯底、檢查磷化銦襯底的方法和制造磷化銦襯底的方法的具體示例的說明。在附圖中，用相同的參考符號來指定相同或?qū)?yīng)的組件，并且將不再重復(fù)對其的描述。

<第一實(shí)施例>

下文中，將參照圖1至圖4描述本發(fā)明的一個實(shí)施例中的磷化銦襯底。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底10的立體示意圖。圖2是沿著a-a線截取的圖1中的磷化銦襯底10的剖視圖。圖3是從第一主表面11看到的磷化銦襯底10的平面圖。圖4是從第二主表面12看到的根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磷化銦襯底10的平面圖。

磷化銦襯底(下文中也被稱為inp襯底)10由磷化銦(inp)的單晶制成。如圖1中所示，inp襯底10從平面圖看具有大致圓形的形狀。如圖2中所示，inp襯底10包括第一主表面11和第二主表面12。第一主表面11和第二主表面12大致彼此平行。為了使用inp襯底來生長外延膜，在第一主表面11上生長外延膜。在這種情況下，第二主表面12被放置成與膜形成設(shè)備的基座接觸。

第一主表面11在其中心位置處具有表面粗糙度ra1而在其四個位置處具有表面粗糙度ra2、ra3、ra4和ra5，這四個位置沿著第一主表面11的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的平均值m1是0.4nm或更小。表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1是平均值m1的10％或更小。

在這種情況下，表面粗糙度是指在jisb0601下定義的算術(shù)平均粗糙度ra，并且它被定義為通過在粗糙度平均線的方向上從粗糙度曲線中提取參考長度并且將從該提取片段的平均線到測量曲線的距離(偏差的絕對值)求和并且求平均而計(jì)算出的值。

第一主表面11的中心位置處的表面粗糙度ra1表示通過以下方法測量的值。首先，從第一主表面11提取1μm正方形的視野，以便包括主表面11的中點(diǎn)，如同用參考標(biāo)號1指示并且被圖3中的正方形形狀包圍的區(qū)域。使用原子力顯微鏡，以0.4nm的節(jié)距測量該提取范圍中的表面粗糙度ra1。

沿著第一主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置代表用參考標(biāo)號2至5指示的四個區(qū)域，這四個區(qū)域中的每個被圖3中的正方形形狀包圍。這四個區(qū)域位于從外邊緣被劃分成四等份處的第一主表面的外邊緣上的位置向著第一主表面的中心向內(nèi)5mm的距離(圖3中用d1示出)處。這四個位置處的表面粗糙度ra2、ra3、ra4和ra5指示通過以下方法測量的值。從第一主表面11提取1μm正方形的視野，以便包括這四個位置。然后，使用原子力顯微鏡，以0.4nm的節(jié)距來測量這些提取范圍中的表面粗糙度ra2、ra3、ra4和ra5中的每個。

雖然如上所述襯底的第一主表面上的五個位置處的表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的平均值m1是0.4nm或更小，但該平均值m1優(yōu)選地是0.1nm或更大且0.3nm或更小。當(dāng)表面粗糙度的平均值m1被設(shè)置成0.4nm或更小時，可在襯底的第一主表面上形成優(yōu)異的外延膜。

雖然襯底的第一主表面上的五個位置處的表面粗糙度ra1、ra2、ra3、ra4和ra5的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1是平均值m1的10％或更小，但該標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1優(yōu)選地是8％或更小，更優(yōu)選地6％或更小。以這種方式，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ被設(shè)置成平均值m1的10％或更小時，控制襯底的第一主表面上的表面粗糙度，使得可在襯底表面上形成均勻的外延膜。

第二主表面12在其中心位置處具有表面粗糙度ra6而在其四個位置處具有表面粗糙度ra7、ra8、ra9和ra10，這四個位置沿著第二主表的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處。優(yōu)選地，表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的平均值m2是0.2nm或更大且3nm或更小，表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2是平均值m2的10％或更小。以這種方式，在除了第一主表面11之外還針對第二主表面12控制表面粗糙度的inp襯底10中，當(dāng)在第一主表面11上生長外延膜時，可致使第二主表面12和上面安裝inp襯底10的膜形成設(shè)備的基座之間的接觸狀態(tài)在整個第二主表面12上方是均勻的。因此，變得可以抑制因接觸狀態(tài)下出現(xiàn)局部變化而導(dǎo)致在inp襯底10上出現(xiàn)溫度分布。因此，可提高所形成的外延膜的諸如結(jié)晶度和雜質(zhì)濃度的膜質(zhì)量的均勻性。由此，可以改善外延膜的產(chǎn)量。

第二主表面12上的中心位置處的表面粗糙度ra6指示通過以下方法測量的值。從第二主表面12提取1μm正方形的視野，以便包括第二主表面12上的中點(diǎn)，如同用參考標(biāo)號6指示并且被圖4中的正方形形狀包圍的區(qū)域。然后，使用原子力顯微鏡，以0.4nm的節(jié)距測量該提取范圍中的表面粗糙度ra6。

沿著第二主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置代表用參考標(biāo)號7至10指示的四個區(qū)域，這四個區(qū)域中的每個被圖4中的正方形形狀包圍。這四個區(qū)域位于從外邊緣被劃分成四等份處的第二主表面的外邊緣上的位置向著第二主表面的中心向內(nèi)5mm的距離(圖4中用d2示出)處。這四個位置處的表面粗糙度ra7、ra8、ra9和ra10指示通過以下方法測量的值。從第二主表面12提取1μm正方形的視野，以便包括這四個位置。然后，使用原子力顯微鏡，以0.4nm的節(jié)距來測量這些提取范圍中的表面粗糙度ra7、ra8、ra9和ra10中的每個。

襯底的第二主表面上的五個位置處的表面粗糙度ra6、ra7、ra8、ra9和ra10的平均值m2是0.2nm或更大且3nm或更小，優(yōu)選地是0.4nm或更大且3nm或更小，更加優(yōu)選地是0.5nm或更大且2nm或更小。另外，當(dāng)?shù)诙鞅砻嫔系谋砻娲植诙鹊钠骄祄2超過3nm時，在形成外延膜的步驟中，在基座和襯底的第二主表面之間的接觸狀態(tài)下，出現(xiàn)局部改變(變化)。因此，襯底上的溫度分布變得不均勻，使得所得外延膜的質(zhì)量會劣化。此外，為了將第二主表面上的表面粗糙度的平均值m2設(shè)置成小于0.2nm，需要進(jìn)行先進(jìn)的表面處理。因此，襯底的制造成本增加，而制造襯底的處理中的產(chǎn)率下降。例如，通過使用中性金剛石研磨液進(jìn)行正常拋光，難以將襯底后表面上的表面粗糙度的平均值m2設(shè)置成小于0.2nm。在這種情況下，變得必須使用膠體二氧化硅和化學(xué)組分進(jìn)行諸如cmp處理的處理。

第二主表面上的表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2是平均值m2的10％或更小，優(yōu)選地8％或更小，更優(yōu)選地6％或更小。以這種方式，可致使在整個第二主表面之上第二主表面和基座之間的接觸狀態(tài)幾乎均勻，帶來的結(jié)果是可在第一主表面上形成均勻的外延膜。

inp襯底10的直徑d優(yōu)選地是150mm或更大，更優(yōu)選地150mm或更大且300mm或更小。至于inp襯底10，在整個主表面中的每個之上，控制第一主表面和第二主表面上的表面粗糙度。因此，即使在最大直徑是150mm或更大的大直徑襯底的情況下，可在該襯底的表面上形成均勻外延生長層。另外，以這種方式，當(dāng)使用具有大面積的襯底時，該襯底上可形成的半導(dǎo)體元件(芯片)的數(shù)量可增大。因此，可降低形成半導(dǎo)體元件的步驟(器件步驟)中的制造成本，同時可提高產(chǎn)率。

優(yōu)選地，inp襯底10的厚度是500μm或更大且800μm或更小。因此，即使inp襯底的大小相對大，也控制前表面和后表面上的表面粗糙度，使得變得可以抑制在形成外延層的步驟中和制造半導(dǎo)體元件的步驟中的產(chǎn)量降低。

<第二實(shí)施例>

然后，下文中，將參照圖3和圖4描述本發(fā)明的一個實(shí)施例中的檢查磷化銦襯底的方法。

檢查磷化銦襯底的方法包括以0.4nm的節(jié)距在1μm正方形的視野內(nèi)使用原子力顯微鏡來測量磷化銦襯底的表面粗糙度。在磷化銦襯底的主表面上的中心位置和沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的主表面上的四個位置處，測量該表面粗糙度。

具體地，首先，在磷化銦襯底10的主表面上的中心位置和沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的主表面上的四個位置處提取1μm正方形的視野。在這種情況下，磷化銦襯底10的主表面可以是第一主表面11和第二主表面12中的任一個。至于沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置，這四個區(qū)域代表均被圖3中的正方形形狀包圍的用參考標(biāo)號2至5指示的區(qū)域或者均被圖4中的正方形形狀包圍的用參考標(biāo)號7至10指示的區(qū)域。另外，這四個區(qū)域?qū)?yīng)于位于從外邊緣被劃分成四等份處的主表面的外邊緣上的位置向著主表面的中心向內(nèi)5mm的距離(用圖3中的d1或圖4中的d2示出)處的區(qū)域。要注意，這四個位置對應(yīng)于沿著第一或第二主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置；以及位于相對于取向平坦(晶體中的(001)取向)的每個90°處的四個位置。當(dāng)磷化銦襯底是具有凹口的晶片時，這四個位置如下地定位。具體地，參考a點(diǎn)被定義為在將凹口和襯底中心相連的線上距離第一或第二主表面的外表面向內(nèi)5mm的距離處的位置，該線圍繞作為旋轉(zhuǎn)軸的襯底中心從凹口旋轉(zhuǎn)45°。然后，b點(diǎn)、c點(diǎn)和d點(diǎn)被定義為在將參考a點(diǎn)和襯底中心相連的線上距離第一主表面的外表面向內(nèi)5mm的距離處的位置，該線圍繞作為旋轉(zhuǎn)軸的襯底中心從參考a點(diǎn)上的位置每個旋轉(zhuǎn)90°。參考a點(diǎn)、b點(diǎn)、c點(diǎn)和d點(diǎn)被定義為上述四個位置。當(dāng)待測量視野被設(shè)置在總共五個位置時，可測量inp襯底的整個主表面上的表面粗糙度，使得可檢測inp襯底的整個主表面。此外，當(dāng)待測量視野被設(shè)置在五個位置處時，可快速地執(zhí)行檢查。視野大小是1μm正方形。

然后，在上述視野中的每個中，使用原子力顯微鏡(afm)(例如，veeco制造的“dimension3000”)或掃描探針顯微鏡(例如，brukeraxs制造的“dimensionicon”)以0.4nm的節(jié)距測量inp襯底的表面粗糙度。

如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例中的檢查inp襯底的方法，可以可靠地檢測原子級的突起和凹坑。此外，對于inp襯底的表面，可使用現(xiàn)有原子力顯微鏡(afm)或掃描探針顯微鏡(spm)來測量原子級的突起和凹坑，這可不再需要額外的成本。通過評估用這種方法測得的原子級的突起和凹坑，并且另外在外延生長之后用sims評估外延膜和inp襯底之間界面處的雜質(zhì)量，經(jīng)證實(shí)，界面處的雜質(zhì)和原子級的突起/凹坑之間有關(guān)系。通過這種方法，可降低成本，同時可減少inp襯底和在inp襯底上生長的外延膜之間的界面處的雜質(zhì)量。

<第三實(shí)施例>

下文中，將參照圖5來描述制造第一實(shí)施例中描述的磷化銦襯底的方法。如圖5中所示，該制造磷化銦襯底的方法包括：準(zhǔn)備具有第一主表面和第二主表面的磷化銦晶片的步驟(s10)；使用第一拋光布對磷化銦晶片的第一主表面和第二主表面進(jìn)行雙面拋光的步驟(s20)；使用第二拋光布對雙面拋光的磷化銦晶片的第一主表面進(jìn)行單面拋光的步驟(s30)；以及沖洗單面精整拋光的磷化銦晶片的步驟(s40)。

在準(zhǔn)備磷化銦晶片(下文中也被稱為inp晶片)的步驟(s10)中，首先準(zhǔn)備inp晶錠。該晶錠可由inp制成或者可包含由選自由fe、s、sn和zn組成的組中的至少一種類型的物質(zhì)制成的摻雜物。

然后，將所準(zhǔn)備的晶錠切片，以得到inp晶片。切片方法不受特別限制。該inp晶片包括因這種切片處理造成的受損層。

然而，使用第一拋光布，對通過切片得到的inp晶片的第一主表面和第二主表面進(jìn)行雙面拋光(s20)?？衫缡褂脠D6(a)中示出的雙面拋光設(shè)備60來執(zhí)行雙面拋光。雙面拋光設(shè)備60包括旋轉(zhuǎn)移動的上表面板61和圍繞與上表面板61共用的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)移動的下表面板62。另外，將第一拋光布63附接于上表面板61的下表面和下表面板62的上表面中的每個。此外，雙面拋光設(shè)備60包括被配置成保持inp晶片66的晶片載體65。晶片載體65被布置成夾在上表面板61和下表面板62之間并且圍繞與上表面板和下表面板共用的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)移動。上表面板61設(shè)置有拋光液體引入孔64，拋光液體從外部通過拋光液體引入孔64被供應(yīng)到inp晶片66的被拋光表面上。在雙面拋光步驟中，inp晶片66被保持在晶片載體65處，使得第一主表面面對上表面板61并且第二主表面面對下表面板62。優(yōu)選地，上表面板61與inp晶片66的相對速度與下表面板62與inp晶片66的相對速度相同。

圖6(b)是示出inp晶片66放置在雙面拋光設(shè)備的晶片載體65上的狀態(tài)的示意性平面圖。如圖6(b)中所示，inp晶片66放置在晶片載體65的保持孔內(nèi)。晶片載體65被形成為使得inp晶片66的厚度大于晶片載體65的厚度。

優(yōu)選地，上表面板61和下表面板62均被確定大小成具有750mm或更大的直徑，因?yàn)楸粧伖獾膇np晶片的表面平坦度提高。例如，優(yōu)選地使用通過用聚氨酯樹脂浸漬非織造織物的基礎(chǔ)材料而得到的第一拋光布。另外，優(yōu)選地，在拋光inp晶片之前，第一拋光布經(jīng)受預(yù)先使用金剛石丸進(jìn)行的修整。由此，第一拋光布的表面平坦度和表面粗糙度變得均勻。因此，使用第一拋光布拋光的inp襯底還表現(xiàn)出均勻的表面粗糙度。

至于進(jìn)行雙面拋光的條件，例如，在正常條件下執(zhí)行雙面拋光，直到加工余量的7/10。然后，將旋轉(zhuǎn)速度降至正常旋轉(zhuǎn)速度的50％，以將拋光速率降至1/3，可以以該速率對加工余量的剩余3/10進(jìn)行雙面拋光。至于正常雙面拋光條件，例如，上表面板以5rpm至10rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；下表面板以20rpm至30rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；內(nèi)部齒輪以5rpm至10rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；并且恒星齒輪以10rpm至15rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)，以在80g/cm²至150g/cm²的表面壓力下施加負(fù)載，由此在300ml/min的流量下供應(yīng)拋光劑(例如，fujimiincorporated制造的“insecipp”)的同時對襯底進(jìn)行拋光。根據(jù)這樣的條件，可有效減小襯底的表面粗糙度。因此，控制襯底的前表面和后表面中的每個上的表面粗糙度。優(yōu)選地，在以固定流量供應(yīng)拋光液體和表面活性劑的同時，執(zhí)行雙面拋光。

優(yōu)選地，被雙面拋光后的inp晶片的第一主表面和第二主表面中的每個上的表面粗糙度的平均值是1.0nm或更小。另外，表面粗糙度的平均值指示inp晶片的主表面上的中心位置處的表面粗糙度；以及沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置處的表面粗糙度的平均值。優(yōu)選地，這些表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.1nm或更小。由此，可容易地調(diào)節(jié)inp襯底上的表面粗糙度及其變化，使其落入后續(xù)步驟中期望的范圍內(nèi)。

然后，使用第二拋光布對被雙面拋光后的晶片的第一主表面進(jìn)行單面拋光(s30)。可例如使用圖7中示出的單面拋光設(shè)備70來執(zhí)行該單面精整拋光。具體地，首先用蠟73將多個inp晶片74附著到拋光板72的形成為圓形板形狀并且由陶瓷制成的表面上。可供選擇地，將用于晶片吸附的背襯膜附著到拋光板72的形成為圓形板形狀并且由陶瓷制成的表面上，利用水的表面張力將多個inp晶片74附著到該表面上。然后，將第二拋光布76附著到直徑為600mm或更大并且形成為圓形板形狀的拋光表面板77上。通過旋轉(zhuǎn)軸78以可旋轉(zhuǎn)方式來支撐拋光表面板77。通過從拋光頭720垂下的軸722以可旋轉(zhuǎn)方式來保持拋光板72。在拋光表面板77上方，設(shè)置拋光液體供應(yīng)管79，從拋光液體供應(yīng)管79將拋光液體75供應(yīng)到第二拋光布76上。然后，將拋光表面板77和拋光板72在正向方向上旋轉(zhuǎn)，由此拋光inp晶片74。

優(yōu)選地，使用非織造織物型拋光布作為第二拋光布76?？墒褂糜糜趇np拋光的已知拋光劑作為拋光液體75。

至于單面精整拋光條件，例如，在正常條件下執(zhí)行單面精整拋光，直到加工余量的9/10。然后，將旋轉(zhuǎn)速度降至正常旋轉(zhuǎn)速度的50％，以將拋光速率降至1/2，可以以該速率對加工余量的剩余1/10進(jìn)行單面拋光。至于正常單面拋光條件，下表面板以50rpm至80rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；并且上表面板以50rpm至80rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)，以在40g/cm²至100g/cm²的表面壓力下施加負(fù)載，由此以140ml/min的流量供應(yīng)拋光劑(例如，fujimiincorporated制造的“insecsp”)的同時對襯底進(jìn)行拋光。根據(jù)這樣的條件，可有效減小襯底的表面粗糙度。因此，控制襯底的前表面和后表面中的每個上的表面粗糙度。優(yōu)選地，在以固定流量供應(yīng)拋光液體和表面活性劑的同時，執(zhí)行單面精整拋光。

優(yōu)選地，已經(jīng)受單面精整拋光的inp晶片的第一主表面上的表面粗糙度的平均值是0.4nm或更小。表面粗糙度的平均值指示inp晶片的主表面上的中心位置處的表面粗糙度；以及沿著主表面的外邊緣等距地布置并且位于從外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的四個位置處的表面粗糙度的平均值。優(yōu)選地，這些表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.05nm或更小。由此，可容易地調(diào)節(jié)inp襯底上的表面粗糙度及其變化，使其落入后續(xù)步驟中期望的范圍內(nèi)。

然后，沖洗被單面精整拋光后的磷化銦晶片(s40)。沖洗溶液的示例可以是由稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸和有機(jī)酸中的至少一種制成的酸溶液。在沖洗步驟中，使用酸溶液來減少inp晶片的主表面上的原子級的突起和凹坑，使得inp襯底的第一主表面上的表面粗糙度的平均值m1可被設(shè)置成0.4nm或更小。

沖洗步驟(s40)中使用的酸溶液是稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸和有機(jī)酸中的至少一種。例如，優(yōu)選地，使用甲酸、乙酸、草酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸等作為有機(jī)酸。酸溶液的ph優(yōu)選地是0至4，更優(yōu)選地是1至3。優(yōu)選地，稀鹽酸的濃度是0.001％至0.5％，稀硫酸的濃度是0.001％至0.5％，稀硝酸的濃度是0.001％至0.5％，并且有機(jī)酸的濃度是0.1％至1％。通過在上述范圍中的對應(yīng)一個中準(zhǔn)備酸溶液，可進(jìn)一步減小inp襯底的表面粗糙度。

在沖洗步驟(s40)中，優(yōu)選地，在酸溶液中添加氧化劑。氧化劑不受特別限制，但是例如可以是過氧化氫溶液等。使用添加了氧化劑的酸溶液來沖洗inp晶片的表面，使得可將沖洗步驟的速率升高。雖然氧化劑的濃度不受特別限制，但例如濃度優(yōu)選地是0.5ppm或更大且10ppm或更小，更優(yōu)選地是1ppm或更大且5ppm或更小。濃度為0.5ppm或更大的氧化劑可抑制酸溶液的沖洗性能下降。具有10ppm或更低濃度的氧化劑可防止與inp晶片表面上的氧化物、有機(jī)物質(zhì)、顆粒等的反應(yīng)。

雖然不受特別限制，但沖洗步驟(s40)中使用的酸溶液的溫度優(yōu)選地被設(shè)置成室溫。在此室溫下，可簡化用于對inp晶片進(jìn)行表面處理的設(shè)備。

雖然不受特別限制，但沖洗時間優(yōu)選地被設(shè)置成例如10秒或更長且300秒或更短。當(dāng)在此范圍內(nèi)執(zhí)行沖洗步驟(s40)時，可降低酸溶液的成本，同時可提高產(chǎn)率。另外，在以上提到的沖洗步驟之后，為了去除諸如酸或堿溶液的沖洗溶液，可執(zhí)行純凈水清洗步驟。此外，在最后沖洗步驟之后執(zhí)行的純凈水清洗步驟之后，通過離心干燥等來去除inp晶片中的濕氣。在該純凈水清洗步驟期間，施加900khz至2000khz的超聲波，使得可防止顆粒粘附。另外，在純凈水清洗期間，使用已經(jīng)被脫氣成100ppb或更低氧濃度的純凈水來防止inp晶片表面被氧化。通過上述步驟，用inp晶片來制造inp襯底。

<第四實(shí)施例>

下文中，將描述本實(shí)施例中的外延晶片。外延晶片包括第一實(shí)施例中的inp襯底和形成在inp襯底的第一主表面上的外延膜。待分層的外延膜的數(shù)量可以是一個，或者可以不止一個。

在inp襯底和外延膜之間的界面處，例如，si濃度是1.8×10¹⁷原子/cm³或更低，并且s濃度是2×10¹³原子/cm³或更低。

然后，下文中將描述制造本實(shí)施例中的外延晶片的方法。首先，根據(jù)第三實(shí)施例來制造inp襯底。

在inp襯底的表面上形成外延膜。形成外延膜的方法不受特別限制，而是可以是有機(jī)金屬氣相外延(omvpe)方法、混合氣相外延(hvpe)方法、分子束外延(mbe)方法等。

另外，為了在inp襯底的第一主表面上形成具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的外延膜之后將inp襯底劃分成個體元件，例如，可執(zhí)行包括劃片等的劃分步驟。

通過執(zhí)行上述步驟，可制造外延晶片。

將以這種方式制造的外延晶片安裝在例如引線框架等上。然后，執(zhí)行引線鍵合步驟等，使得可得到使用以上提到的元件制成的半導(dǎo)體器件。

使用第一實(shí)施例中的inp襯底10來執(zhí)行制造本實(shí)施例中的外延晶片的方法。因此，可制造pl特性劣化較少的外延晶片。

在這樣的外延晶片中，當(dāng)inp襯底10包含由選自由fe、s、sn和zn組成的組中的至少一種物質(zhì)制成的摻雜物時，實(shí)現(xiàn)以下效果。

當(dāng)摻雜物是fe時，例如，外延晶片具有1×10¹⁶原子/cc或更大且1×10¹⁷原子/cc的摻雜物濃度，并且還具有半絕緣電特性。在這種情況下，當(dāng)inp襯底和外延層之間的界面處的si和s的濃度高時，電特性變得異常(發(fā)生泄漏)。然而，在本實(shí)施例中，可減小inp襯底和外延層之間的界面處的si和s的濃度。因此，外延晶片適用于高電子遷移率晶體管(hemt)、異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管(hbt)等。

當(dāng)摻雜物是s時，例如，外延晶片具有0.5×10¹⁸原子/cc或更大且8×10¹⁸原子/cc的摻雜物濃度，并且還具有n型電特性。在這種情況下，當(dāng)inp襯底和外延層之間的界面處的o和c的濃度高時，電特性變得異常并且發(fā)光強(qiáng)度降低。然而，在本實(shí)施例中，由于可減小inp襯底和外延層之間的界面處的o和c的濃度，因此外延晶片適用于激光器等。此外，當(dāng)霧度可減小時，可進(jìn)一步提高外延晶片的發(fā)光強(qiáng)度。

當(dāng)摻雜物是sn時，例如，外延晶片具有1×10¹⁸原子/cc或更大且6×10¹⁸原子/cc的摻雜物濃度，并且還具有n型電特性。在這種情況下，當(dāng)inp襯底和外延層之間的界面處的o和c的濃度高時，電特性變得異常并且發(fā)光強(qiáng)度降低。然而，在本實(shí)施例中，由于可減小inp襯底和外延層之間的界面處的o和c的濃度，因此外延晶片適用于ld等。此外，當(dāng)霧度可減小時，可進(jìn)一步提高外延晶片的發(fā)光強(qiáng)度。

當(dāng)摻雜物是zn時，例如，外延晶片具有3×10¹⁸原子/cc或更大且8×10¹⁸原子/cc的摻雜物濃度，并且還具有p型電特性。在這種情況下，當(dāng)inp襯底10和外延層之間的界面處的si和s的濃度高時，電特性變得異常并且發(fā)光強(qiáng)度降低。然而，在本實(shí)施例中，由于可減小inp襯底和外延層之間的界面處的si和s的濃度，因此外延晶片適用于ld等。此外，當(dāng)霧度可減小時，可進(jìn)一步提高外延晶片的發(fā)光強(qiáng)度。

示例

然后，下文中將參照示例進(jìn)一步具體描述本發(fā)明。要注意，本發(fā)明不限于這些示例。

<制造示例a至l>

(inp襯底的制造)

首先，使用垂直布里奇曼(verticalbridgeman，vb)方法在[100]方向上生長inp單晶，從而獲得inp晶錠。然后，將inp晶錠切片，得到具有從(100)方向到[110]方向偏離2°的主表面的inp晶片。inp晶片被形成為直徑153mm且厚度780μm的盤形狀。

然后，使用雙面拋光設(shè)備(750mm的表面板大小)對inp晶片的主表面二者進(jìn)行拋光。使用通過用聚氨酯樹脂(nittahaasincorporate制造的subaiv)浸漬非制造織物的基礎(chǔ)材料而得到的拋光布。另外，拋光布預(yù)先經(jīng)受用金剛石丸(fujimiincorporated制造的padless200h)進(jìn)行的修整。另外，表1中示出的“(a)雙面拋光條件”具體地如下。

正常：上表面板以8rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；下表面板以24rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；內(nèi)部齒輪以7rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；并且恒星齒輪以11rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)，以在100g/cm²的表面壓力下施加負(fù)載，由此以300ml/min的流量供應(yīng)拋光劑(例如，fujimiincorporated制造的“insecipp”)的同時對表面進(jìn)行拋光。

改變：在上述正常條件下執(zhí)行雙面拋光，直到雙面拋光的加工余量的7/10。然后，將旋轉(zhuǎn)速度降至正常旋轉(zhuǎn)速度的50％，以將拋光速率降至1/3，以該速率對加工余量的剩余3/10進(jìn)行雙面拋光。

另外，表1中示出的“(a-1)表面活性劑”具體地如下。

使用：在上述(a)雙面拋光條件下，當(dāng)對加工余量的厚度的剩余3/10進(jìn)行拋光時，在以固定流量將表面活性劑(wakopurechemicalindustries，ltd.制造的ncw1001)與拋光液體一起供應(yīng)的同時執(zhí)行雙面拋光。

未使用：在上述(a)雙面拋光條件下不使用表面活性劑。

另外，表1中示出的“(a-2)加工余量(μm)”指示加工余量的厚度。

然后，使用單面拋光設(shè)備(830mm的表面板大小)對被雙面拋光后的inp晶片的一面(對應(yīng)于第一主表面)進(jìn)行拋光。使用非制造織物(chiyodaco.，ltd.制造的ciegalps8410)作為拋光布，并且使用精整拋光劑(fujimiincorporated制造的insecsp)作為拋光劑。另外，表1中示出的“(b)單面精整拋光條件”具體地如下。

正常：下表面板以60rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)；并且上表面板以60rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)方向)，以在80g/cm²的表面壓力下施加負(fù)載，由此以140ml/min的流量供應(yīng)拋光劑(例如，fujimiincorporated制造的“insecsp”)的同時對表面進(jìn)行拋光。單面精整拋光的加工余量是大約1μm。

改變：在上述正常條件下執(zhí)行單面精整拋光，直到單面精整拋光的加工余量的9/10。然后，將旋轉(zhuǎn)速度降至正常旋轉(zhuǎn)速度的50％，以將拋光速率降至1/2，以該速率對加工余量的剩余1/10進(jìn)行單面拋光。

另外，表1中示出的“(b-1)表面活性劑”具體如下。

使用：在上述(b)單面精整拋光條件下，當(dāng)對加工余量的厚度的剩余1/10進(jìn)行拋光時，在以固定流量將表面活性劑(wakopurechemicalindustries，ltd.制造的ncw1001)與拋光液體一起供應(yīng)的同時執(zhí)行雙面拋光。

未使用：在上述(b)單面精整拋光條件下不使用表面活性劑。

然后，在用0.1％的氟化氫沖洗inp晶片之后，用包含50ppb的溶解氧的超純水來清洗inp晶片，然后用ipa蒸汽干燥器進(jìn)行干燥。由此，得到制造示例a至l中的inp襯底。

(inp襯底的測量)

對于所得到的inp襯底中的每個，在如圖3和圖4中所示的每個襯底上的中心位置和位于從每個襯底的外邊緣向內(nèi)5mm的距離處的每個襯底上的四個位置處的0.2平方微米的視野內(nèi)，測量表面粗糙度ra1至ra10中的每個。具體地，對于每個inp襯底的第一主表面和第二主表面，在每個位置針對512條線(每條線512個樣本)以0.40nm的節(jié)距使用afm設(shè)備(veeco制造的“dimension3000”)來測量表面粗糙度。在這種情況下，使用原子力顯微鏡操作模式。根據(jù)表面粗糙度的測量值，計(jì)算表面粗糙度的平均值m1和m2和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1、σ2、σ1/m1、σ2/m2。在表1中示出其結(jié)果。

(外延膜的形成)

在所得到的inp襯底的第一主表面上，通過omvpe方法來形成厚度為300nm的inp膜。在該inp膜上，通過omvpe方法來形成厚度為5nm的ingaas膜。在該ingaas膜上，通過omvpe方法來形成厚度為300nm的inp膜。由此，制造具有在inp襯底上形成的外延膜的外延晶片。在形成外延膜期間的inp襯底溫度是580℃。

<評估>

對于制造示例a至l中的外延晶片中的每個，測量ingaas膜的pl強(qiáng)度。在例如照射束直徑為100μm、測量溫度為25℃和激勵光強(qiáng)度為300mw的條件下，使用半導(dǎo)體ld用532nm的激勵光波長來執(zhí)行該pl測量。測得的波長范圍是與來自ingaas層的發(fā)光波長對應(yīng)的1250nm至1500nm。pl強(qiáng)度被定義為發(fā)光波長的峰值強(qiáng)度。測量機(jī)器是nanometricsinc.制造的plm150。在表1中示出其結(jié)果。

<評估結(jié)果>

至于制造示例a至c和e至g中的每個中的第一主表面，表面粗糙度的平均值m1是0.4nm或更小，并且表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1是平均值m1的10％或更小。至于制造示例a至c和e至g中的每個中的第二主表面，表面粗糙度的平均值m2是0.2nm或更大且3nm或更小，并且表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2是平均值m2的10％或更小。在這些制造示例中的每個中，在面中控制襯底的前表面和后表面中的每個上的表面粗糙度，使得外延生長期間的襯底溫度在面中變得均勻，由此實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異pl特性的外延生長。

在制造示例d、h和l中，第二主表面上的表面粗糙度的平均值m2超過4.4nm，并且沒有充分控制襯底的前表面和后表面中的每個上的表面粗糙度。因此，外延生長期間的襯底溫度在面中沒有變得充分均勻，由此導(dǎo)致具有低劣pl特性的外延生長膜。

在制造示例i、j和k中，第一主表面上的表面粗糙度的平均值m1超過0.4nm，并且外延生長膜的pl特性低劣。

應(yīng)該理解，本文中公開的實(shí)施例和示例是例示性的，在每個方面都不是限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的項(xiàng)而非由以上提供的實(shí)施例的描述限定，并且旨在包括在與權(quán)利要求書的項(xiàng)等同的含義和范圍內(nèi)的任何修改形式。

工業(yè)適用性

當(dāng)本發(fā)明的磷化銦襯底用于半導(dǎo)體ld、led、光通量器件等時，它是有益的。

參考符號列表

10磷化銦襯底，11第一主表面，12第二主表面，60雙面拋光設(shè)備，61上表面板，62下表面板，63拋光布，64拋光液體引入孔，70單面拋光設(shè)備，74inp晶片，75拋光液體，76第二拋光布，77拋光表面板，78旋轉(zhuǎn)軸，79拋光液體供應(yīng)管，720拋光頭，722軸。