GaAs衬底及其制造方法转让专利

申请号 : CN201780080692.7

文献号 : CN110114518B

文献日 : 2021-03-02

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本发明公开了一种具有第一表面的GaAs衬底。存在于所述第一表面中的长径0.16μm以上的粒子在每cm2所述第一表面中的数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀所述第一表面0.5μm而形成。

1.一种具有第一表面的GaAs衬底，其中

存在于所述第一表面中的长径0.16μm以上的粒子在每cm2所述第一表面中的数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤在每cm2所述第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀所述第一表面0.5μm而形成。

2.根据权利要求1所述的GaAs衬底，其中

所述GaAs衬底在所述第一表面具有AlxGa1-xAs膜，所述AlxGa1-xAs膜具有0.5μm～6μm的厚度，并且2

存在于所述AlxGa1-xAs膜的表面中的长径18μm以上的LPD在每cm所述AlxGa1-xAs膜的表面中的数量为小于或等于51.2，其中x为0.5±0.1。

3.根据权利要求1或2所述的GaAs衬底，其中所述GaAs衬底具有直径大于或等于2英寸且小于或等于8英寸的圆盘形状。

4.一种制造根据权利要求1所述的GaAs衬底的方法，所述方法具有用于从GaAs衬底前体得到所述GaAs衬底的清洁步骤，所述清洁步骤包括以下步骤：通过在碱性溶液中对所述GaAs衬底前体施加超声波来清洁所述GaAs衬底前体的第一步骤；以及通过在酸性溶液中对所述GaAs衬底前体施加超声波来清洁所述GaAs衬底前体的第二步骤，所述第一步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作，所述第二步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作，其中所述超声波具有60mV～80mV的声压，所述碱性溶液为含有有机碱性化合物的水溶液，所述碱性溶液的浓度为0.1质量％～

10质量％，

所述酸性溶液为含有选自氢氟酸、盐酸、硝酸和亚硝酸中的至少一种的水溶液，或含有有机酸的水溶液，所述酸性溶液的浓度为0.3ppm～0.5质量％。

GaAs衬底及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及GaAs衬底及其制造方法。

背景技术

[0002] 日本特开2008-300747号公报(专利文献1)公开了一种GaAs衬底，所述GaAs衬底利用普通的热清洁通过研磨晶片的表面，用碱清洁溶液清洁表面，并用酸清洁溶液清洁表面使得除去粘附到其表面上的异物和氧化物。最近，已经考虑例如通过用施加到碱清洁溶液的超声波对晶片表面进行清洁来改善碱清洁溶液的去污力(去除能力)。

[0003] 引用列表

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2008-300747号公报

发明内容

[0006] 根据本发明一个方面的GaAs衬底是具有第一表面的GaAs衬底，其中存在于第一表面中的长径0.16μm以上的粒子在每cm2第一表面中的数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀所述第一表面0.5μm而形成。

[0007] 根据本发明一个方面的制造GaAs衬底的方法是具有用于从GaAs衬底前体得到GaAs衬底的清洁步骤的制造GaAs衬底的方法，所述清洁步骤包括以下步骤：通过在碱性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第一步骤；以及通过在酸性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第二步骤，所述第一步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作，所述第二步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作。

附图说明

[0008] 图1是显示根据本实施方案的制造GaAs衬底的方法中的各个步骤的示意性流程图。

[0009] 图2是显示关于根据实施例和比较例的GaAs衬底在清洁步骤中施加的声压的大小与粒子和损伤的数量之间的关系的图。

[0010] 图3是显示关于根据实施例和比较例的GaAs衬底在清洁步骤中施加的声压的大小与外延膜表面中的LPD的数量之间的关系的图。

具体实施方式

[0011] [本发明要解决的问题]

[0012] 已经发现，当通过施加超声波来清洁GaAs衬底时，随着超声波的声压增加，去污力增加，但是太高的声压导致外延生长在GaAs衬底上的膜(下文中也称为“外延膜”)的表面中的LPD(光点缺陷)水平劣化。LPD水平是在用光照射外延膜的表面以评价其光滑度(无论其是否具有水平差异)时使用的术语，并且LPD值越高(LPD水平越差)，意味着外延膜表面的水平差越大。该水平差起因于在GaAs衬底上生长外延膜时引起的堆垛层错。

[0013] LPD水平的劣化与器件性能的劣化相关。因此，需要GaAs衬底改善LPD水平。

[0014] 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种GaAs衬底及其制造方法，所述GaAs衬底使得形成具有改善的LPD水平的外延膜。

[0015] [本发明的有益效果]

[0016] 根据以上描述，能够提供一种GaAs衬底及其制造方法，所述GaAs衬底使得形成具有改善的LPD水平的外延膜。

[0017] [实施方案的描述]

[0018] 本发明的发明人进行了彻底的研究以解决上述问题，并最终实现了本发明。具体地，发明人已经发现，GaAs衬底上的外延膜表面中的LPD水平与表示存在于GaAs衬底的表面中的异物和氧化物的粒子数量以及表示存在于GaAs衬底内的层错的损伤数量两者相关。特别地，发明人已经发现，当通过施加超声波来清洁GaAs衬底时，随着要施加的超声波的声压增加，能够抑制粒子的数量，而GaAs衬底内部的损伤数量倾向于增加。基于这些发现，本发明人已经设想，当通过使用声压施加超声波来清洁GaAs衬底以使得粒子数和损伤数之和最小时，能够改善其上的外延膜表面中的LPD水平。发明人还发现，可除去粒子的尺寸随频率的水平而变化的性质，并且最终实现了本发明。

[0019] 首先，将以列单的形式描述本发明的实施方案。

[0020] [1]根据本发明一个方面的GaAs衬底是具有第一表面的GaAs衬底，其中存在于第一表面中的长径0.16μm以上的粒子在每cm2第一表面中的数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀所述第一表面0.5μm而形成。利用这种构造，GaAs衬底使得形成具有改善的LPD水平的外延膜，并且能够改善这种类型的器件的性能。

[0021] [2]优选地，GaAs衬底在第一表面具有AlxGa1-xAs膜，所述AlxGa1-xAs膜具有0.5～6μm的厚度，并且存在于AlxGa1-xAs膜的表面中的长径18μm以上的LPD在每cm2AlxGa1-xAs膜的表面中的数量为小于或等于51.2，其中x为0.5±0.1。这能够在AlxGa1-xAs膜的表面中实现小于或等于51.2的优异LPD水平，并且能够进一步改善这种类型器件的性能。

[0022] [3]优选地，GaAs衬底具有直径大于或等于2英寸且小于或等于8英寸的圆盘形状。由此，能够提供具有优异LPD水平和大尺寸的GaAs衬底。

[0023] [4]根据本发明一个方面的制造GaAs衬底的方法是具有用于从GaAs衬底前体得到GaAs衬底的清洁步骤的制造GaAs衬底的方法，所述清洁步骤包括以下步骤：通过在碱性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第一步骤；以及通过在酸性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第二步骤，所述第一步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作，所述第二步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作。利用这种构造，能够制造一种GaAs衬底，所述GaAs衬底使得形成具有改善的LPD水平的外延膜，并且改善这种类型的器件的性能。

[0024] [5]优选地，所述超声波具有60～80mV的声压。由此，能够制造使得形成具有进一步改善的LPD水平的外延膜的GaAs衬底。

[0025] [本发明实施方案的细节]

[0026] 现在将更详细地描述本发明的实施方案(下文中也称为“本实施方案”)。然而，本实施方案不限于此。在下文中，将参考附图给出描述。

[0027] 在本说明书中，表述“A～B”是指范围的下限到上限(即，大于或等于A且小于或等于B)。当对于A没有显示单位并且仅对B显示单位时，A的单位与B的单位相同。此外，当化合物等在本说明书中用化学式表示并且对原子比没有特别限制时，假设包括所有常规已知的原子比，并且原子比不必限于化学计量范围中的一个值。例如，当描述“GaAs”时，构成GaAs的原子数量之间的比例不限于Ga:As＝1:1，并且包括所有常规已知的原子比。

[0028] (第一实施方案)

[0029] <>

[0030] 根据本实施方案的GaAs衬底具有第一表面。在GaAs衬底中，存在于第一表面中的2
长径0.16μm以上的粒子在每cm 第一表面中的数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀所述第一表面0.5μm而形成。这种GaAs衬底使得在衬底上生长具有改善的LPD水平的外延膜，并且能够改善这种类型的器件的性能。

[0031] 在本说明书中，“第一表面”是指通过如下操作制造的盘形晶片的主表面：对通过晶体生长得到的GaAs单晶进行切片；对晶体进行斜切；以及将晶体加工成晶片。“第二表面”是指通过在深度方向上腐蚀第一表面0.5μm而形成的表面。

[0032] 此外，“粒子”是指存在于GaAs衬底的第一表面中的异物和氧化物。在第一表面中，利用后面描述的表面检查设备对作为突起的粒子进行了观察。“损伤”存在于GaAs衬底内。在本发明中，“损伤”是指存在于第二表面中的层错，所述第二表面通过在深度方向上腐蚀第一表面0.5μm而形成。这些层错的实例包括裂纹、凹坑、瑕疵等。在第二表面中，利用后面描述的表面检查设备对作为凹部的损伤进行了观察。

[0033] 能够用表面检查设备(商品名：“Surf Scan 6220”，由KLA-Tencor Corp.制造)分别观察粒子和损伤，并且能够确定其数量。下面将对具体观察方法进行描述。

[0034] 在本实施方案中，粒子的数量按如下确定。首先，使用上述表面检查设备对GaAs衬底的整个第一表面进行激光扫描，以确定诸如异物的突起的总数。然后，将突起的总数除以整个第一表面的面积，以确定存在于第一表面中的粒子在每cm2第一表面中的数量。在这种情况下，假设GaAs衬底的整个第一表面不包括从衬底的外边缘向内延伸3mm的范围。

[0035] 仅将长径0.16μm以上的突起计为上述突起，因为长径0.16μm以上的粒子数量与后面描述的LPD水平的优异性或劣性相关。粒子的“长径”是指在上述突起的外圆周中最分开的两个点之间的距离。尽管突起的长径的最大值不应受到特别限制，但可以设定为5μm。这是因为，由于对用于制造半导体的洁净室的清洁度进行控制，所以超过5μm的异物基本上不可能进入100级洁净室，并且也基本上不可能存在于GaAs衬底的第一表面中。

[0036] 此外，在本实施方案中，损伤的数量按如下确定。首先，使用上述表面检查设备对通过在深度方向上腐蚀GaAs衬底的第一表面0.5μm而形成的整个第二表面进行激光扫描，以确定诸如裂纹的凹部的总数。然后，将凹部的总数除以整个第二表面的面积，以确定存在于第二表面中的损伤在每cm2第二表面中的数量。同样在这种情况下，假设GaAs衬底的整个第二表面不包括从衬底的外边缘向内延伸3mm的范围。

[0037] 仅将长径0.16μm以上的凹部计为上述凹部，因为长径0.16μm以上的损伤的数量与后面描述的LPD水平的优异性或劣性相关。损伤的“长径”是指在上述凹部的外圆周中最分开的两个点之间的距离。尽管凹部的长径的最大值不应受到特别限制，但可以设定为5μm。

[0038] 此处，对第一表面实施腐蚀以得到GaAs衬底的第二表面的方法如下。

[0039] 首先，由300ml氨水、100ml过氧化氢水和20000ml水制备了氨-过氧化氢水溶液(氨水：29质量％，过氧化氢水：31质量％)。然后，将氨-过氧化氢水溶液加热至30℃，并将GaAs衬底浸入加热过的氨-过氧化氢水溶液中并持续25～45秒，以将GaAs衬底的第一表面在深度方向上腐蚀0.5μm。由此，能够得到GaAs衬底的第二表面。优选在GaAs衬底的中心部分(距离衬底中心1英寸的半径内)评价GaAs衬底的第一表面是否被腐蚀0.5μm。

[0040] 在根据本实施方案的GaAs衬底中，按上述确定的存在于第一表面中的粒子在每cm2第一表面中的数量和存在于第二表面中的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于2.1。在具有该值的条件下，后面描述的在GaAs衬底上生长的外延膜表面中的LPD水平变得非常优异，导致良好的器件性能。

[0041] 优选地，存在于第一表面中的粒子在每cm2第一表面中的数量和存在于第二表面中的损伤在每cm2第二表面中的数量的总和为小于或等于1.7。最优选地，该值为0(零)。

[0042]

[0043] 优选地，根据本实施方案的GaAs衬底在上述第一表面上具有AlxGa1-xAs膜。即，尽管在GaAs衬底上外延生长的化合物膜不应有特别限制，但是所述化合物膜优选是AlxGa1-xAs膜。

[0044] 这是因为，由于AlxGa1-xAs在x为0～1的所有组成中与GaAs衬底晶格匹配，所以能够形成其中最能反映GaAs衬底的表面状况的膜。也就是说，在AlxGa1-xAs膜的表面中展示了与存在于第一表面中的粒子数量和存在于第二表面中的损伤数量高度相关的LPD水平(LPD的数量)。此外，具有AlxGa1-xAs膜的GaAs衬底是优选的，因为它也被广泛用作器件。

[0045] 优选地，AlxGa1-xAs膜中的x为0.5±0.1。当x在该范围内时，在AlxGa1-xAs膜的表面中LPD的数量能够与存在于第一表面中的粒子数量和存在于第二表面中的损伤数量最相关。更优选地，x为0.5±0.05。

[0046] 优选地，AlxGa1-xAs膜的厚度为0.5～6μm。当AlxGa1-xAs膜的厚度在该范围内时，GaAs衬底适用于宽范围的应用。更优选地，AlxGa1-xAs膜的厚度为4～5μm。

[0047] 如果AlxGa1-xAs膜的厚度小于0.5μm，则在AlxGa1-xAs膜的表面中倾向于难以将LPD的数量与存在于第一表面中的粒子数量和存在于第二表面中的损伤数量相关联。如果AlxGa1-xAs膜的厚度大于6μm，则存在粒子和损伤具有太高的密度并且其测量变得困难的趋势。

[0048] 优选地，存在于AlxGa1-xAs膜的表面中的长径18μm以上的LPD在每cm2AlxGa1-xAs膜中的表面的数量为小于或等于51.2。在这种情况下，能够提供器件性能优异的GaAs衬底。更优选地，长径18μm以上的LPD在每cm2表面中的数量为小于或等于40。最优选地，该值为0(零)。

[0049] 也能够用上述表面检查设备(商品名：“Surf Scan 6220”，由KLA-Tencor Corp.制造)对LPD进行观察，并且能够确定其数量。下面将对具体观察方法进行描述。

[0050] 首先，使用上述表面检查设备对GaAs衬底上的AlxGa1-xAs膜的整个表面进行激光扫描，以确定LPD的总数。然后，将其总数除以AlxGa1-xAs膜的整个表面的面积，以确定存在于AlxGa1-xAs膜的表面中的LPD在每cm2AlxGa1-xAs膜的表面中的数量。另外在这种情况下，假设GaAs衬底上的AlxGa1-xAs膜的整个表面不包括从衬底的外边缘向内延伸3mm的范围。

[0051] 仅将长径18μm以上的LPD计为上述LPD，因为长径18μm以上的LPD的数量与器件性能的优异性或劣性相关。尽管LPD的长径的最大值不应受到特别限制，但可以设定为63μm。这是因为，具有大于63μm的长径的LPD被认为是由与GaAs衬底中的粒子和损伤的原因不同的原因引起的。

[0052] <形状>

[0053] 优选地，GaAs衬底具有直径大于或等于2英寸且小于或等于8英寸的圆盘形状。GaAs衬底的直径更优选大于或等于4英寸且小于或等于8英寸，最优选大于或等于6英寸且小于或等于8英寸。然而，GaAs衬底可以具有直径大于或等于8英寸的圆盘形状。由此，能够提供器件性能优异的大尺寸GaAs衬底。

[0054] GaAs衬底的直径的上限是12英寸。制造直径大于12英寸的GaAs衬底作为高品质衬底倾向于在技术上存在限制。

[0055] 此处，在本说明书中，具有“2英寸直径”的GaAs衬底包括具有5cm直径的GaAs衬底。也就是说，这个“2英寸”不是在精确的数学意义下的“2英寸”。类似地，具有“4英寸直径”的GaAs衬底包括具有10cm直径的GaAs衬底，具有“6英寸直径”的GaAs衬底包括具有15cm直径的GaAs衬底，并且具有“8英寸直径”的GaAs衬底包括具有20cm直径的GaAs衬底。此外，具有“12英寸直径”的GaAs衬底包括具有30cm直径的GaAs衬底。

[0056] <功能>

[0057] 如上所述，根据本实施方案的GaAs衬底使得通过极大地抑制其表面中的粒子数量和衬底内部的损伤数量，在衬底上生长具有改善的LPD水平的外延膜。因此，GaAs衬底能够改善这种类型器件的性能。

[0058] (第二实施方案)

[0059] <<制造GaAs衬底的方法>>

[0060] 根据本发明的制造GaAs衬底的方法是具有用于从GaAs衬底前体得到GaAs衬底的清洁步骤的制造GaAs衬底的方法。所述清洁步骤包括以下步骤：通过在碱性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第一步骤；以及通过在酸性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波来清洁GaAs衬底前体的第二步骤。此外，所述第一步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作，且所述第二步骤包括将超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz的操作。优选地，超声波具有60～80mV的声压。

[0061] 通过包括上述步骤，所述制造GaAs衬底的方法能够制造如下GaAs衬底，所述GaAs衬底使得在衬底上生长具有改善的LPD水平的外延膜，并且改善这种类型的器件的性能。特别地，在上述清洁步骤中，优选将超声波施加到GaAs衬底前体的整个表面上。

[0062] 通过对制造具有改进的器件性能的GaAs衬底的方法的认真研究，本发明的发明人已经发现，超声波的声压的大小与粘附并保留在GaAs衬底前体表面上的粒子数量之间存在逆相关关系。发明人还发现，超声波的声压大小与GaAs衬底前体中引起的损伤之间存在正相关关系。此外，发明人还发现，超声波的频率(波长的长度)与可除去的异物粒子的尺寸之间存在正相关关系。随着超声波的频率降低，能够除去具有更大尺寸的粒子，并且随着超声波的频率增加，能够除去具有更小尺寸的粒子。

[0063] 基于这些发现，发明人已经设想，通过将超声波施加到GaAs衬底前体来除去所有尺寸的粒子，所述超声波的频率从低频率侧连续变化到高频率侧。在这种情况下，发明人已经设想施加具有能够最大程度地除去粒子并且最大程度地抑制对GaAs衬底前体的损伤的大小的声压的超声波。具体地，在根据本实施方案的制造GaAs衬底的方法中，在后面描述的各个碱清洁步骤S3和酸清洁步骤S5中将超声波施加到GaAs衬底前体。在这种情况下，超声波的频率至少从900kHz连续变化到2MHz。此外，要施加到GaAs衬底前体的超声波优选具有60～80mV的声压。

[0064] 现在将基于图1对根据本实施方案的制造GaAs衬底的方法中所包括的各个步骤进行具体描述。

[0065] 首先，制造GaAs衬底的方法优选包括研磨步骤S1。研磨步骤S1是对从GaAs单晶切片得到的GaAs晶片的表面进行研磨的步骤。通过研磨步骤S1对GaAs晶片的表面进行镜面磨光。作为研磨步骤S1中的研磨方法，能够使用任何常规已知的方法，并且能够使用各种研磨方法，例如各种机械研磨和化学机械研磨。

[0066] 制造GaAs衬底的方法优选包括粗清洁步骤S2。粗清洁步骤S2是清洁粘附在GaAs晶片表面上的研磨剂中的异物的步骤，所述GaAs晶片表面在研磨步骤S1中进行了镜面磨光。作为粗清洁步骤S2中的清洁方法，也能够使用任何常规已知的方法。通过进行粗清洁步骤S2，能够得到GaAs衬底前体。

[0067] 制造GaAs衬底的方法包括碱清洁步骤S3。碱清洁步骤S3是使用碱性溶液对上述GaAs衬底前体进行碱清洗，并在碱性溶液中对GaAs衬底前体施加超声波的步骤。尽管碱清洁步骤S3中使用的碱性溶液不应受到特别限制，但碱性溶液优选是含有有机碱性化合物的水溶液，所述有机碱性化合物不含影响电性能的金属元素例如季铵氢氧化物如胆碱或四甲基氢氧化铵(TMAH)、季吡啶氢氧化物等。碱性溶液的浓度优选为0.1～10质量％。

[0068] 此外，在碱清洁步骤S3中，要施加到GaAs衬底前体的超声波的频率以从低频率侧到高频率侧增加的方式连续变化。在这种情况下，要求超声波覆盖至少从900kHz到2MHz的频率。优选地，要施加到GaAs衬底前体的超声波覆盖从800kHz到3MHz的频率。尽管具有低于800kHz的低频率和高于3MHz的高频率的超声波可以施加到GaAs衬底前体，但是具有这些频率的超声波倾向于具有不充足的除去粒子的能力。此外，另外当要施加到GaAs衬底前体的超声波的范围从大于900kHz的频率开始或者以小于2MHz的频率结束时，粒子的去除趋向于不充分。

[0069] 要施加到GaAs衬底前体的超声波优选具有60～80mV的声压。声压更优选为65～75mV。如果要施加到GaAs衬底前体的超声波具有小于60mV的声压，则粒子的去除趋向于不充分。如果要施加到GaAs衬底前体的超声波具有大于80mV的声压，则GaAs衬底前体趋向于受损。

[0070] 制造GaAs衬底的方法优选在碱清洁步骤S3之后包括第一纯水清洁步骤S4。尽管第一纯水清洗步骤S4中的清洁方法不应受到特别限制，但优选用溶解氧浓度(DO)小于或等于100ppb的纯水对经过碱清洁的GaAs衬底前体的表面清洁小于或等于5分钟。这能够抑制GaAs衬底前体表面的氧化。更优选地，纯水的溶解氧浓度小于或等于50ppb。优选地，纯水具有小于或等于40ppb的总有机碳(TOC)。

[0071] 制造GaAs衬底的方法包括酸清洁步骤S5。酸清洁步骤S5是使用酸性溶液对上述GaAs衬底前体进行酸清洁，并将超声波施加到酸性溶液中的GaAs衬底前体的步骤。酸清洁步骤S5优选在经过第一纯水清洁步骤S4的GaAs衬底前体上进行。通过进行酸清洁步骤S5，能够得到GaAs衬底。

[0072] 尽管酸清洁步骤S5中使用的酸性溶液不应受到特别限制，但酸性溶液优选是具有高去污力的水溶液，其不含有影响电性质的元素(例如，金属元素、硫等)，并且当其液滴分散在设备中时，因为酸组分也与水汽一起蒸发，所以其不太可能引起严重的二次污染和设备劣化。从这个观点来看，酸性溶液优选是如下水溶液：含有选自氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)和亚硝酸(HNO2)中的至少一种的水溶液；或含有有机酸如乙酸、柠檬酸或苹果酸的水溶液。酸性溶液可以是上述两种以上酸的组合，例如盐酸和硝酸的组合。酸性溶液的浓度优选为0.3ppm～0.5质量％。考虑到高去污力，酸性溶液更优选含有0.3ppm～0.3质量％的过氧化氢(H2O2)。

[0073] 通过含有适当浓度的酸，酸性溶液能够优化GaAs衬底前体表面中的Ga原子与As原子之间的比例，并且能够抑制镓氧化物的产生。在其中酸性溶液的酸浓度小于0.3ppm并且酸性溶液的酸浓度大于0.5质量％的两种情况下，在晶片表面内和晶片之间的化学组成的变化趋于变大。

[0074] 此外，如在碱清洁步骤S3中那样，在酸清洁步骤S5中，将超声波施加到GaAs衬底前体。在这种情况下，施加具有至少从900kHz到2MHz的频率的超声波，所述超声波从低频率侧连续变化到高频率侧。优选地，要施加到GaAs衬底前体的超声波覆盖从800kHz到3MHz的频率。另外，要施加到GaAs衬底前体的超声波优选具有60～80mV的声压。声压更优选为65～75mV。当声压和超声波的频率偏离上述参数时引起的影响与关于碱清洁步骤S3所述的相同。

[0075] 制造GaAs衬底的方法优选在酸清洁步骤S5之后包括第二纯水清洁步骤S6。能够以与第一纯水清洁步骤S4相同的方式实施第二纯水清洁步骤S6中的清洁方法。所使用的纯水的类型也可以与第一纯水清洁步骤S4中使用的相同。

[0076] 制造GaAs衬底的方法优选在所述工艺结束时包括干燥步骤S7。在干燥步骤S7中对GaAs衬底进行干燥。作为干燥步骤S7中的干燥方法，能够使用任何常规已知的方法。以这种方式，能够制造使得形成具有改善的LPD水平的外延膜的GaAs衬底。

[0077] 此处，在根据本实施方案的制造GaAs衬底的方法中，在酸清洁步骤S5中，优选通过在保持GaAs衬底前体以使其表面水平以及使GaAs衬底前体以100～800rpm旋转的同时，将酸性溶液供应到GaAs衬底前体的表面来实施酸清洁。这能够实现有效的清洁，同时抑制表面的氧化。此外，在酸清洁步骤S5之后的第二纯水清洁步骤S6中，优选通过在保持GaAs衬底前体以使其表面水平以及使GaAs衬底前体以100～800rpm旋转的同时，将纯水供应到GaAs衬底前体的表面来实施纯水清洁。此外，在干燥步骤S7中，优选通过以大于或等于2000rpm旋转GaAs衬底来分散残留在表面上的酸性溶液和纯水。

[0078] 实施例

[0079] 现在将参考实例对本发明进行更详细地描述。然而，本发明不限于此。

[0080] <<样品1>>

[0081]

[0082] (1)GaAs晶片的制造(晶片制造步骤)

[0083] 用线锯对通过垂直布里奇曼(VB)法生长的GaAs单晶进行切片，并研磨其边缘部以修整外形，从而制造GaAs晶片。制造两个GaAs晶片。此外，为了除去由线锯引起的锯痕，用表面研削机研削各个GaAs晶片的主表面，然后用橡胶磨石对外周斜切部分进行研磨。

[0084] (2)各个GaAs晶片表面的研磨和粗清洁(研磨步骤和粗清洁步骤)

[0085] 在洁净室(100级)中，用含有氯基研磨剂和二氧化硅粉末的混合物的硬质研磨布对各个GaAs晶片的表面进行研磨。然后，通过用INSEC NIB研磨剂(由FUJIMI INCORPORATED制造)进行研磨，对各个GaAs晶片的表面进行镜面磨光。此外，通过IPA超声波清洁对具有镜面磨光表面的各个GaAs晶片进行粗清洁以得到GaAs衬底前体。

[0086] (3)GaAs衬底前体表面的碱清洁(碱清洁步骤)

[0087] 将上述GaAs衬底前体浸入0.1～10质量％的胆碱水溶液中。同时，向该水溶液中的GaAs衬底前体的整个表面，以500kHz的频率提供超声波，并在声压为10mV的条件下施加5分钟。由此，在GaAs衬底前体的表面上进行碱清洁。

[0088] (4)GaAs衬底前体表面的第一次纯水清洁(第一纯水清洁步骤)

[0089] 接着，用溶解氧浓度(DO)为1ppb的纯水对经过碱清洁的GaAs衬底前体的表面清洁5分钟。纯水的总有机碳(TOC)为0.5ppb。

[0090] (5)GaAs衬底前体表面的酸清洁(酸清洁步骤)

[0091] 将用上述纯水清洁的GaAs衬底前体置于具有能够可旋转地保持GaAs衬底前体以使其主表面水平的机构的清洁设备内。在这种情况下，GaAs衬底前体通过离心卡盘保持在清洁设备内。该离心卡盘由低尘产生树脂如聚酰胺树脂或聚醚醚酮树脂制成。

[0092] 在以300～600rpm旋转GaAs衬底前体的同时，将含有0.1～0.6质量％的HF和0.05～0.3质量％的H2O2的水溶液作为酸性溶液供应到其表面。同时，向GaAs衬底前体的整个表面，以500kHz的频率提供超声波，并在声压为10mV的条件下施加5分钟。由此，进行酸清洁。

[0093] (6)GaAs衬底前体表面的第二次纯水清洁(第二纯水清洁步骤)

[0094] 接下来，在以300～600rpm旋转经酸清洁的GaAs衬底前体的同时，将溶解氧浓度为1ppb且总有机碳为0.5ppb的纯水供应到GaAs衬底前体的表面并持续5分钟，以进行纯水清洁。由此，得到样品1的两个GaAs衬底。

[0095] (7)GaAs衬底的干燥(干燥步骤)

[0096] 最后，通过以2500rpm旋转GaAs衬底15～30秒来干燥各个GaAs衬底的表面(第一表面)。

[0097]

[0098] (1)GaAs衬底的第一表面的分析

[0099] 用上述表面检查设备(商品名：“Surf Scan 6220”，由KLA-Tencor Corp.制造)观察样品1的两个GaAs衬底中的一个的第一表面，从而以如上所述的方式确定存在于第一表面中长径0.16μm以上的粒子在每cm2第一表面中的数量。

[0100] (2)GaAs衬底的第二表面的分析

[0101] 使用上述氨-过氧化氢水溶液通过腐蚀方法腐蚀样品1的两个GaAs衬底中的另一个的第一表面，以得到GaAs衬底的第二表面。也用上述表面检查设备(商品名：“Surf Scan 6220”，由KLA-Tencor Corp.制造)观察第二表面，从而以如上所述的方式确定存在于第二表面中长径0.16μm以上的损伤在每cm2第二表面中的数量。

[0102] (3)GaAs衬底上的外延膜的生长

[0103] 在样品1的所述一个GaAs衬底(未腐蚀的所述一个)的第一表面上，通过常规有机金属气相外延法(OMVPE)生长厚度为5μm的AlxGa1-xAs(x＝0.5)膜作为外延膜以得到具有外延膜的GaAs衬底。

[0104] (4)具有外延膜的GaAs衬底的表面分析

[0105] 用上述表面检查设备(商品名：“Surf Scan 6220”，由KLA-Tencor Corp.制造)观察具有外延膜的GaAs衬底的AlxGa1-xAs膜的表面，从而以如上所述的方式确定存在于AlxGa1-xAs膜的表面中长径18μm以上的PLD在每cm2AlxGa1-xAs膜的表面中的数量。

[0106] <<样品2>>

[0107]

[0108] 除了在碱清洁步骤和酸清洁步骤中施加的超声波的频率设定为950kHz，并且将其声压变为56mV之外，通过与样品1的GaAs衬底相同的制造方法得到了样品2的GaAs衬底。

[0109]

[0110] 通过与用于样品1的GaAs衬底的相同的方法，实施了样品2的GaAs衬底中第一表面的分析、第二表面的分析、外延膜(AlxGa1-xAs膜)的生长以及AlxGa1-xAs膜表面的分析。

[0111] <<样品3>>

[0112]

[0113] 除了从低频率侧到高频率侧将在碱清洁步骤和酸清洁步骤中施加的超声波的频率从900kHz连续变化到2MHz，并将其声压变为61mV之外，通过与样品1的GaAs衬底相同的制造方法得到了样品3的GaAs衬底。

[0114]

[0115] 通过与用于样品1的GaAs衬底的相同的方法，实施了样品3的GaAs衬底中第一表面的分析、第二表面的分析、外延膜(AlxGa1-xAs膜)的生长以及AlxGa1-xAs膜表面的分析。

[0116] <<样品4>>

[0117]

[0118] 除了从低频率侧到高频率侧将在碱清洁步骤和酸清洁步骤中施加的超声波的频率从900kHz连续变化到2MHz，并将其声压变为68mV之外，通过与样品1的GaAs衬底相同的制造方法得到了样品4的GaAs衬底。

[0119]

[0120] 通过与用于样品1的GaAs衬底的相同的方法，实施了样品4的GaAs衬底中第一表面的分析、第二表面的分析、外延膜(AlxGa1-xAs膜)的生长以及AlxGa1-xAs膜表面的分析。

[0121] <<样品5>>

[0122]

[0123] 除了将在碱清洁步骤和酸清洁步骤中施加的超声波的频率设定为950kHz，并将其声压变为86mV之外，通过与样品1的GaAs衬底相同的制造方法得到了样品5的GaAs衬底。

[0124]

[0125] 通过与用于样品1的GaAs衬底的相同的方法，实施了样品5的GaAs衬底中第一表面的分析、第二表面的分析、外延膜(AlxGa1-xAs膜)的生长以及AlxGa1-xAs膜表面的分析。

[0126] <<样品6>>

[0127]

[0128] 除了将在碱清洁步骤和酸清洁步骤中施加的超声波的频率设定为500kHz，并将其声压变为122mV之外，通过与样品1的GaAs衬底相同的制造方法得到了样品6的GaAs衬底。

[0129]

[0130] 通过与用于样品1的GaAs衬底的相同的方法，实施了样品6的GaAs衬底中第一表面的分析、第二表面的分析、外延膜(AlxGa1-xAs膜)的生长以及AlxGa1-xAs膜表面的分析。

[0131] 表1显示了由上述分析确定的样品1～6中的粒子数、损伤数、其总和以及LPD数。此处，在本实例中，样品3代表实施例1，并且样品4代表实施例2。样品1、2、5和6代表比较例。

[0132] 另外，基于表1中所示的结果，关于实施例和比较例的GaAs衬底，将显示在清洁步骤中施加的声压的大小与粒子和损伤的数量之间的关系的图示于图2中，并将显示在清洁步骤中施加的声压大小与外延膜表面中的LPD数量之间的关系的图示于图3中。

[0133]

[0134] <考察>

[0135] 如表1、图2和图3所示，在实施例1(样品3)和实施例2(样品4)的GaAs衬底中，存在于第一表面中的长径0.16μm以上的粒子数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤数量之和为小于或等于2.1(图2)。在这种情况下，存在于AlxGa1-xAs膜的表面中的长径18μm以上的LPD的数量为小于或等于51.2(图3)。因此，实施例1和实施例2的GaAs衬底被认为是器件性能优异的GaAs衬底。

[0136] 相反，在比较例(样品1、2、5和6)的GaAs衬底中，存在于第一表面中的长径0.16μm以上的粒子数量和存在于第二表面中的长径0.16μm以上的损伤数量之和为大于2.1。在这种情况下，存在于AlxGa1-xAs膜的表面中的长径18μm以上的LPD的数量也大于51.2。因此，在比较例的GaAs衬底中表现出了器件性能的快速劣化。

[0137] 尽管上面已经描述了本发明的实施方案和实施例，但是最初还旨在适当地组合上述实施方案和实施例的构造。

[0138] 应当理解，本文中公开的实施方案在各个方面都是示例性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围限定，而不是由上述实施例限定，并且旨在包括在与权利要求的范围等同的范围和含义内的任何变体。