專利名稱：ZnO基板以及ZnO基板的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合ZnO薄膜等的晶體生長的ZnO基板以及ZnO基板的 處理方法。
背景技術(shù)：
電子工學(xué)是以硅為首的半導(dǎo)體材料活躍的領(lǐng)域。但是，近年來，相對 于所要求的功能，由于硅材料自身的物理性能的局限，漸漸不能制造出能 夠滿足所要求功能的器件結(jié)構(gòu)。例如，不能進(jìn)行150。C以上的高溫動作、沒 有高電場耐壓性等。
另一方面，由于物質(zhì)種類的多樣和功能的多樣性，以高溫超導(dǎo)體 YBCO、紫外線發(fā)光材料ZnO、有機(jī)EL等為代表的氧化物、有機(jī)物作為下 一代的材料正在被矚目。它們有可能實(shí)現(xiàn)被硅這種材料限制而不能實(shí)現(xiàn)的 功能。例如、ZnO因其多功能性、大的發(fā)光電勢(求亍y、乂卞^)而受到 關(guān)注。
在制造使用ZnO的器件時，目前使用藍(lán)寶石基板作為使ZnO薄膜進(jìn)行 晶體生長的生長用基板。但是，藍(lán)寶石基板與作為薄膜材料的ZnO之間的 晶格失配達(dá)到約18%之多。因而，在目前的薄膜中，由于晶格缺陷多有發(fā) 生、嵌鑲結(jié)構(gòu)(千1f一夕氺7)變大等原因，難以形成高質(zhì)量的單晶薄膜。 ZnO的高發(fā)光電勢等在高質(zhì)量的單晶薄膜中才能發(fā)揮。因此，對于由在藍(lán) 寶石基板上層積的ZnO薄膜構(gòu)成的器件的性能來說，不能充分發(fā)揮ZnO原 本具有的性能，藍(lán)寶石基板未必是最合適的生長用基板。
因此，提出了使用與ZnO之間的晶格失配小的ScAlMg04 ( SCAM )結(jié) 晶等作為生長用基板。但是，ScAlMg04基板是特殊的基板，不能直接與工 業(yè)應(yīng)用結(jié)合。在工業(yè)中，最優(yōu)選的是使用ZnO基板。
非專利文獻(xiàn)1: Applied Surface Science 237(2004)p.336-342/Ulrike Diebold et al非專利文獻(xiàn)2: Applied Physics Letters89(2006)p.182111-182113/ S.A.Chevtchenko et al

發(fā)明內(nèi)容
但是，對于ZnO基板，僅僅通過濕蝕刻不能得到清潔面等，即、僅僅 通過一般的研磨不能得到適合外延生長的平坦清潔的表面(參照例如非專 利文獻(xiàn)l、 2)。為了得到適合外延生長的表面，使用作為平坦化工藝而被熟 知的CMP ( Chemical Mechanical Polishing,化學(xué)機(jī)械研磨)。
在CMP方法中，例如，向旋轉(zhuǎn)式單面研磨裝置等的研磨盤和ZnO基 板等被加工物之間供給分散有硅膠的堿性水性研磨膏，并且進(jìn)行化學(xué)機(jī)械 研磨。作為研磨劑使用的硅膠(直徑為 5nm左右的小的Si02顆粒)不處于 堿性溶液中就會凝聚，因此，使用上述的堿性水性研磨膏。但是，如果利 用硅膠進(jìn)行研磨，作為研磨劑成分的二氧化硅就會附著在ZnO表面。并且， 由于暴露在膏中的堿性水溶液中，在ZnO基板表面上形成Zn的氬氧化物、 即、Zn (OH) x。
其中，二氧化硅的附著在隨后的ZnO薄膜晶體生長時表現(xiàn)為Si的擴(kuò)散。 圖8是表示在ZnO基板上形成MgZnO薄膜時，如果ZnO基板和MgZnO 薄膜之間的界面上存在Si， Si向MgZnO薄膜擴(kuò)散到何種程度的圖。橫軸 是以對數(shù)刻度表示的界面的Si濃度，縱軸是以對數(shù)刻度表示的ZnO薄膜中 的Si濃度。
如圖8所示，隨著界面的Si濃度的上升，MgZnO薄膜中的Si濃度也 上升。因而，如果附著在ZnO基板表面的二氧化硅的濃度變高，由此向 MgZnO薄膜中擴(kuò)散的Si也增多。如果作為施主起作用的Si增多，那么在 進(jìn)行薄膜的P型化時或制造器件時，就會成為問題。
另 一方面，ZnO基板表面的氫氧化物的形成以在ZnO基板上形成的結(jié) 晶膜中產(chǎn)生缺陷、凹坑(卜)密度增大的形式施加不良影響。圖13(a) 是在進(jìn)行了 CMP的ZnO基板上使MgZnO薄膜晶體生長，并用光學(xué)顯微鏡 觀察MgZnO薄膜的暗場像。將光學(xué)顯微鏡的倍率設(shè)定為IOOO倍進(jìn)行觀測。 由圖可知，白色圓點(diǎn)為結(jié)晶缺陷(凹坑)。對其個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，則凹坑密度 是3.1xl05個/cm2。
并且，作為Zn的氬氧化物的Zn (OH) x是制造水合物的、凝膠狀的
4不定型物質(zhì)。因此， 一旦上述二氧化硅或其他雜質(zhì)粒子等顆粒摻入凝膠狀
Zn(OH)x中，就容易殘留在ZnO基板上，就會產(chǎn)生如前所述的二氧化硅 從ZnO基板表面向晶體生長膜擴(kuò)散的問題，并且，還存在難以進(jìn)行基板表 面的清潔的問題。
本發(fā)明是為解決上述問題而作出的，其目的在于提供具有適合晶體生 長的表面的ZnO基板以及ZnO基板的處理方法。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求1記載的發(fā)明是一種ZnO基板，其特征 在于，在MgxZm.xO (0^X<1 )基板的、進(jìn)行晶體生長的一側(cè)的表面上，OH 基的存在大約為0。
權(quán)利要求2記載的發(fā)明是如權(quán)利要求1記載的ZnO基板，其特征在于， 進(jìn)行所述晶體生長的一側(cè)的表面是具有+C面的基板主面，并使基板主面的 法線從基板結(jié)晶軸的c軸向m軸方向傾斜。
權(quán)利要求3記載的發(fā)明是如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的任一項記載的 ZnO基板，其特征在于，用光學(xué)裝置觀測在所述MgxZn,.xO (0^X<1 )基板 上進(jìn)行晶體生長而成的MgYZni-Y0 (0^Y<1 )薄膜的表面時，其缺陷密度在 1><106個cm々以下。
權(quán)利要求4記載的發(fā)明提供一種ZnO基板的處理方法，其特征在于， 在MgxZn,.xO (0^X<1)基板的、進(jìn)行晶體生長的一側(cè)的表面的最終處理是 pH3以下的酸性濕蝕刻處理。
由于本發(fā)明的ZnO基板形成為使晶體生長一側(cè)的表面上的OH基的存 在大約為0，能夠防止Zn的氫氧化物的產(chǎn)生。并且，在ZnO基板上形成 ZnO薄膜或MgZnO薄膜時，能夠使這些薄膜的結(jié)晶缺陷密度非常小。再者， 由于不產(chǎn)生Zn的氬氧化物，能夠減少二氧化硅等顆粒的附著，能夠形成適 合晶體生長的表面。
并且，由于ZnO基板表面的最終處理是進(jìn)行pH3以下的酸性濕蝕刻處 理，并能夠使晶體生長一側(cè)的表面上的OH基的存在大約為0，從而能夠產(chǎn) 生與上述相同的效果。并且，通過上述蝕刻，能夠使ZnO以及二氧化硅等 顆粒的動電位為相同極性，從而能夠進(jìn)一步地抑制附著的發(fā)生。


圖1是表示在ZnO基板上形成MgZnO薄膜時，MgZnO薄膜中的凹坑密度與生長時的基板溫度之間關(guān)系的圖。
圖2是表示ZnO、硅膠、PSL的動電位的pH依賴性的圖。 圖3是表示ZnO的pH-電位平衡的關(guān)系的圖。 圖4是表示ZnO的氧的內(nèi)層電子狀態(tài)差的圖。 圖5是表示ZnO的鋅的內(nèi)層電子狀態(tài)差的圖。
圖6是表示基板主面法線與作為基板結(jié)晶軸的c軸、m軸、a軸之間關(guān) 系的圖。
圖7是表示基板主面法線僅在m軸方向具有傾斜角時的MgxZni_xO基 板表面的圖。
圖8是表示MgZnO薄膜中的Si雜質(zhì)擴(kuò)散狀態(tài)的圖。 圖9是說明動電位的示意圖。 圖10是表示Si、 PSL的動電位的pH依賴性的圖。 圖11是表示動電位和PSL吸附濃度之間關(guān)系的圖。 圖12是表示CMP處理后的ZnO基板表面狀態(tài)的觀測數(shù)據(jù)的圖。 圖13是對進(jìn)行了基板處理時和沒有進(jìn)行基板處理時的凹坑數(shù)進(jìn)行比較 的攝像圖。
附圖標(biāo)記說明
1 MgxZn，.xO基板
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了利用MgxZni.xO (0^X<1)基板，使該基板的晶體生長側(cè) 表面成為不發(fā)生二氧化硅等粒子的附著以及不產(chǎn)生Zn的氫氧化物Zn( OH) x的、適合晶體生長的表面的結(jié)構(gòu)。上述MgxZni_xO (0^X<1 )基板中，利 用X=0的基板進(jìn)行如下研究。
首先，用于防止粒子附著的指標(biāo)是溶液中的固體的動電位。圖9是表 示動電位的定義的圖，表示固體和液體的邊界附近的液體中離子的動作。 在溶液中，固體表面一般帶電。如果固體表面帶電，則溶液中的離子等、 帶有與固體表面相反電荷的帶電粒子被吸引至固體表面。這時，如圖9所
示，如果在上下方向施加電場，則存在離子從固體表面帶電所產(chǎn)生的庫侖 力所波及的范圍內(nèi)脫離出來的邊界面。該邊界面的足夠遠(yuǎn)的距離所對應(yīng)的 電4立是動電4立。眾所周知，動電位依賴于表示堿性或酸性的pH值(試紙)。下面例舉
以Si而被熟知的例子，并對動電位和pH值、動電位和粒子附著進(jìn)行說明。 圖IO是從大見忠宏著的《超凈ULSI技術(shù)》(培風(fēng)館)引用的內(nèi)容，是說明 動電位的pH依賴性的一個例子。Dl (用T表示的曲線)表示聚苯乙烯膠乳 (PSL)的動電位的pH (試紙)依賴性。另一方面，D2(用攀表示的曲線) 表示Si基板表面的動電位的pH (試紙)依賴性?？梢?，物質(zhì)的種類不同， 動電位的pH依賴性也不同。
其次，圖11表示Si基板表面的粒子附著與動電位之間的關(guān)系。與圖 IO相同地、圖11也是從大見忠宏著《超凈ULSI技術(shù)》(培風(fēng)館)引用的內(nèi) 容。將粒徑或濁度的測定中作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)而使用的上述PSL (聚苯乙烯膠 乳)代替粒子，使Si基板浸漬在溶解了 PSL的溶液中。Pl (由爭表示的曲 線)表示溶液為氫氟酸溶液，并且其pH值為3.3時的溶液中的PSL濃度 (cm-3)和附著在Si基板表面的PSL吸附濃度(cm-3)之間的關(guān)系。
另一方面，P2 (由o表示的曲線)表示溶液為超純水，且其pH值為6 時的溶液中的PSL濃度(cm-3 )和附著在Si基板表面的PSL吸附濃度(cm—3) 之間的關(guān)系。參照圖10，由于PI曲線的pH值為3.3, PSL的動電位為約 50mV的正電位，Si基板表面的動電位為約-20mV的負(fù)電位。這樣，因為 PSL和Si基板表面的動電位為相反極性，所以相互吸引。PSL濃度增大時， 與其相應(yīng)、吸附在Si基板表面的PSL濃度成比例增大。
另一方面，參照圖10，由于P2曲線的pH值為6， PSL的動電位為約 -20mV的負(fù)電位，Si基板表面的動電位為約-60mV的負(fù)電位。這樣，因為 PSL和Si基板表面的動電位為相同極性，所以相互排斥。即使PSL濃度增 大，吸附在Si基板表面的PSL濃度也基本不變，停留在非常低的水平(不 足102011-3)。由此可知對于粒子附著，如果附著的粒子和固體表面的動電 位為相同極性，相互之間產(chǎn)生斥力，難以產(chǎn)生粒子附著。
再次，圖2表示ZnO基板的+C面的動電位和硅膠的動電位的pH依賴 性。Zl (用黑四邊形表示的曲線)表示ZnO基板的+C面的動電位的pH依 賴性，Z2 (由o表示的曲線)表示硅膠的動電位的pH依賴性，Z3 (由*表 示的曲線)表示前述的PSL的動電位的PH依賴性。
由此可知，當(dāng)pH值為比5.5更偏向堿性一側(cè)(5.5以上)時，硅膠、 PSL和ZnO的動電位為相同極性，如上所述，應(yīng)該不會發(fā)生粒子附著，但
7是，如圖12所示，ZnO的情況并非這么單純，會發(fā)生附著。
圖12 ( a)是對于ZnO基板的+C面進(jìn)行CMP處理后，在pH4.5的HF溶液中對該+C面進(jìn)行10分鐘的蝕刻后，在2Mmx2pm的視野內(nèi)、由AFM(原子力顯微鏡)拍攝的圖像。在由圖中的虛線圈出的領(lǐng)域，可以看出粒子被埋住。因而，圖12 (b)表示用EPMA (電子探針微量分析儀)調(diào)查圖12(a)的表面的結(jié)果。橫軸是用EMPA檢測的特性x射線能量，縱軸表示強(qiáng)度(粒子數(shù))。在表示物質(zhì)Si (硅)的能量1.74keV的位置上能看到峰值，因此，可以認(rèn)為附著了作為研磨劑的硅膠(Si02)。
基于圖3說明其原因。圖3中的左右縱軸表示氧化還原電位，橫軸表示pH值。由平行的虛線a和b夾住的區(qū)域是水中的平衡圖。并且，水中的平衡圖中的斜線的區(qū)域表示Zn (OH)的穩(wěn)定區(qū)域。并且，圖中用數(shù)字表示的線表示各種平衡狀態(tài)。例如，數(shù)字3是Zn2++2H20=HZn02>3H+,數(shù)字4是HZnO2- = ZnOf 表示離子平衡。并且，數(shù)字5表示Zn (OH)
2+2H+2e、Zn+2H20和金屬/氫氧化物的平衡，6表示Zn2++2H20= Zn (OH)2+2H"， 7表示Zn ( OH) 2= HZnO^+f^， 8表示Zn ( OH) 2= ZnO,+2ET和水溶液/氫氧化物的平衡。10表示HZn02-+3ET+2e-=Zn+2H20， 11表示Zn022'+4I"f+2e、 Zn+2H20表示水溶液/金屬的平tf 。
由圖3可知，在pH值為5.5以上的堿側(cè)是Zn (OH) 2的穩(wěn)定區(qū)域。Zn的氫氧化物Zn (OH) 2是凝膠狀物質(zhì)，可以說ZnO基板表面是粘性狀態(tài)，起到粘著劑的作用。因此，即使使pH值為5.5以上并使ZnO基板表面的動電位和硅膠的動電位為相同極性，pH5.5以上的區(qū)域也為Zn (OH) 2的穩(wěn)定區(qū)域。因而，Zn (OH) 2起到粘著劑的作用，不能容易地排斥分離。
利用XPS (X射線光電子分光法)測定該狀態(tài)的表面，能夠得到圖4、5的數(shù)據(jù)。圖4表示ZnO基板表面的氧(O)的內(nèi)層電子狀態(tài)差，表示Is軌道的結(jié)合能。圖5是表示ZnO基板表面的鋅(Zn)的內(nèi)層電子狀態(tài)差，表示電子2p3/2軌道的結(jié)合能。在圖4、 5中，橫軸均表示結(jié)合能(BindingEnergy),縱軸均表示強(qiáng)度。
在圖4、 5中，SI的曲線均表示沒有基板處理的狀態(tài)，但是，特別是通過圖4中的高能量側(cè)的峰值的鼓起，明顯能夠確認(rèn)OH基的存在。在這種狀態(tài)下，表示在ZnO基板上晶體生長的薄膜中結(jié)晶缺陷的凹坑密度增大。在ZnO基板上形成MgZnO薄膜，考察MgZnO薄膜的結(jié)晶缺陷密度(凹坑密度)，結(jié)果表示在圖1中。如上述的圖13的圖像所示，拍攝用光學(xué)顯微鏡
觀察的MgZnO薄膜表面的暗場像，計數(shù)圖中所示的白色的圓點(diǎn)的個數(shù)，即、凹坑的個數(shù)，來計算凹坑密度。圖1圖示了改變MgZnO薄膜的生長溫度并進(jìn)行該處理的情況。
倒白三角(▽)表示現(xiàn)有的使用由CMP進(jìn)行研磨的ZnO基板時的數(shù)據(jù)。如圖所示，為了減小凹坑密度，需要提高生長溫度。在基板溫度為75(TC 850。C的范圍內(nèi)，凹坑密度集中在lxlO、n^的上側(cè)。
在此，為了使Zn ( OH) 2不能在ZnO基板表面穩(wěn)定存在，且防止硅膠的附著，由圖2、 3可知，至少需要使ZnO基板表面處于不足pH5.5 (pH5.5的酸性側(cè))的狀態(tài)。在不足pH5.5時，由于存在ZnO基板和硅膠的動電位極性是相同極性的區(qū)域，可以說難以發(fā)生附著，但是，在中間，也存在ZnO基板和硅膠的動電位極性相反的區(qū)域。另外，不只是硅膠，如果考慮防止其他的如PSL等粒子的附著，對于使ZnO基板和硅膠和PSL的各個動電位都能夠維持為相同極性，并且不產(chǎn)生Zn (OH) 2的區(qū)域，則如圖2所示，導(dǎo)出pH值為3以下的數(shù)值。因此，優(yōu)選使ZnO基板表面處于pH3或pH3的酸性側(cè)的狀態(tài)。
另 一方面，利用pH3以下(pH3或pH3的酸性側(cè))的HCI (鹽酸)溶液等對ZnO基板表面進(jìn)行濕蝕刻處理后，進(jìn)行ZnO基板表面的XPS測定。圖4、 5的曲線S2表示進(jìn)行了上述基板處理的ZnO基板表面的氧(0)的內(nèi)層電子狀態(tài)差、鋅(Zn)的內(nèi)層電子狀態(tài)差。對圖4、 5進(jìn)行比較可以看出，尤其是圖4的峰值形狀產(chǎn)生了變化，源于OH基的信號變?nèi)?。因此，可知OH基顯著減少。這樣，為了使ZnO基板表面基本沒有OH基，優(yōu)選利用pH3以下的酸性濕蝕刻進(jìn)行基板表面的最終處理。
并且，在進(jìn)行了上述的pH3以下的酸性濕蝕刻的基板處理的ZnO基板上形成MgZnO薄膜，觀測MgZnO薄膜的凹坑密度，得到的結(jié)果如圖13(b)所示。與圖13 (a)相同，拍攝條件是用光學(xué)顯微鏡觀察MgZnO薄膜表面的暗場像。將光學(xué)顯微鏡的倍率設(shè)定為1000倍進(jìn)行觀測。與圖13 (a)對比可知，凹坑的個數(shù)急劇減少，凹坑密度變成1.8xl(^個/cm2。這樣，利用凹坑密度小的高質(zhì)量的MgZnO薄膜，能夠制造如HEMT這樣的半導(dǎo)體裝置、層積n層、p層的ZnO半導(dǎo)體發(fā)光元件。
另外，改變MgZnO薄膜的生長溫度，計算出各凹坑密度并作圖。這就是圖1的黑色圓點(diǎn)( )所示的數(shù)據(jù)，大部分被包含在記載著有基板處理的
區(qū)域中。在生長溫度75(TC 85(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行比較，與無基板處理的情況相比可知，凹坑密度急劇減少。并且，在生長溫度為75(TC以上的情況下，對于有基板處理的數(shù)據(jù)( )，凹坑密度全部為lxl()S個/cm"以下，與無基板處理的數(shù)據(jù)(倒白三角▽)有明顯差別。
另一方面，虛線表示的標(biāo)為P的線表示根據(jù)ZnO基板表面的狀態(tài)而變化的凹坑密度的下限值。按照該線進(jìn)行比較可知，在以相同的凹坑密度的值進(jìn)行比較的情況下，進(jìn)行了基板處理的一方能夠降低形成在基板上的薄膜的生長溫度。因此，為了防止氫氧化物的產(chǎn)生以及使動電位為相同極性而防止粒子的附著，優(yōu)選pH3以下的蝕刻處理。
接下來，對MgxZn"O (0SX<1)基板的晶體生長側(cè)表面的基板處理實(shí)施例進(jìn)行說明。在下面的任一實(shí)施例中，MgxZn^O基板的晶體生長側(cè)的基板主面按照圖6、 7所示形成。首先，利用圖6對基板主面法線和作為基板結(jié)晶軸的c軸、m軸、a軸之間的關(guān)系進(jìn)行說明。如圖6所示，MgxZni.xO(0^X<1 )基板中，具有+C面的基板主面的法線從c軸傾斜，其被研磨成具有至少從c軸向m軸方向傾斜的法線的基板主面。圖6表示基板主面的法線Z從基板結(jié)晶軸的c軸傾斜。角，且法線Z在基板結(jié)晶軸c軸m軸a軸的直角坐標(biāo)系的c軸m軸平面上投影的投影軸向m軸方向傾斜O(jiān)m角，向c軸a軸平面上投影的投影軸向a軸方向傾斜$ a角的情況。
這里對基板主面的法線至少從c軸向m軸方向傾斜的理由進(jìn)行說明。如圖7 (a)所示的是具有+C面的基板主面的法線Z既不向a軸方向傾斜、也不向m軸方向傾斜，而是與c軸一致時的示意圖，是作為MgxZni.xO基板1的主面的鉛垂方向的法線Z與c軸方向一致的情況，各a軸、m軸、c
壽由ji才目^"J:。
但是，只要不使用塊結(jié)晶(z/k夕結(jié)晶)所具有的解理面，晶片主面
的法線方向會如圖7(a)所示那樣與c軸方向一致，如果拘泥于恰好為C面的基板，則生產(chǎn)率就會降低。在現(xiàn)實(shí)中，晶片主面的法線Z從c軸傾斜，具有傾斜角。例如、如圖7(b)所示，主面的法線Z存在于c軸m軸平面內(nèi)，且法線Z從c軸向m軸方向傾斜0度。此時，如表示基板1的表面部分(例如T1區(qū)域)的放大圖的圖7(c)所示，出現(xiàn)作為平坦的面的平坦晶面1 a以及在由于法線的傾斜而產(chǎn)生的臺階部分上等間隔且有身見則的階梯面
10lb。
在這里，平坦晶面la為C面(0001 )、階梯面lb相當(dāng)于M面(10-10)。如圖所示，形成的各階梯面lb既在m軸方向保持平坦晶面la的寬度，又規(guī)則地排列。即、平坦晶面la和垂直的c軸和基板主面的法線Z形成0度的傾斜角。
這樣，如果將階段面作為相當(dāng)于M面的面，就能夠在主面上晶體生長的ZnO半導(dǎo)體層上形成平坦的膜。在主面上通過階梯面lb形成臺階部分，遷移至該臺階部分的原子成為平坦晶面la和階梯面lb的兩面的結(jié)合，與遷移至平坦晶面la時相比，原子能夠強(qiáng)力結(jié)合，能夠穩(wěn)定地俘獲遷移來的原子。
雖然在表面擴(kuò)散過程中遷移原子在平坦晶內(nèi)擴(kuò)散，但在結(jié)合力強(qiáng)的臺階部分或在該臺階部分形成的彎曲位置被俘獲而進(jìn)入結(jié)晶內(nèi)，由此，通過進(jìn)行晶體生長的沿面生長能夠進(jìn)行穩(wěn)定的生長。如圖7(c)所示，為了維持等間隔且有規(guī)則的階梯面lb的狀態(tài)，階梯面lb必須化學(xué)穩(wěn)定，基于這一點(diǎn)，優(yōu)選M面。
特別是進(jìn)行基板處理時，由于需要使用pH3以下的酸性濕蝕刻，為了確保晶體生長面的穩(wěn)定性，MgxZni.xO基板的晶體生長側(cè)主面優(yōu)選具有+C面，并構(gòu)成為主面的c軸在m軸方向具有傾斜角。在實(shí)施例中，4吏用MgxZni.xO中X=0的ZnO基板。作為上述濕蝕刻用酸性溶液，雖然能夠使用HCI (鹽酸)、HF (氫氟酸)、HN03 (硝酸)等，但是優(yōu)選HCI。(實(shí)施例1 )
首先，利用硅膠對ZnO基板的主面進(jìn)行研磨，得到具有1 2分子層左右的階梯結(jié)構(gòu)的表面。當(dāng)此時的加工損傷大時，接著由pH值為1以下的酸進(jìn)行除去損傷層的蝕刻。之后，由pH2土0.5的酸進(jìn)行蝕刻以除去Zn (OH) 2。(實(shí)施例2)
首先，利用硅膠對ZnO基板的主面進(jìn)行研磨，得到具有1 2分子層左右的階梯結(jié)構(gòu)的表面。當(dāng)此時的加工損傷大時，由pH為l以下的酸進(jìn)行除去損傷層的蝕刻后，為了溶解ZnO基板上的二氧化硅，利用具有pH3.5土l的氫氟酸實(shí)施蝕刻。最后，利用pH2士0.5的酸進(jìn)行蝕刻。(實(shí)施例3 )
首先，利用硅膠對ZnO基板的主面進(jìn)行研磨，得到具有1 2分子層左右的階梯結(jié)構(gòu)的表面。當(dāng)此時的加工損傷不大時，利用pH值為3以下的酸進(jìn)行蝕刻。該蝕刻時間因pH值的不同而有所差異，但是至少必須在15秒以上。
從圖4可以看出，在上述任一實(shí)施例中都出現(xiàn)了 OH基的減少。
權(quán)利要求
1、一種ZnO基板，其特征在于，在MgxZn1-xO(0≤X＜1)基板的進(jìn)行晶體生長一側(cè)的表面上，OH基的存在大致為0。
2、 如權(quán)利要求1所述的ZnO基板，其特征在于，進(jìn)行所述晶體生長一 側(cè)的表面是具有+C面的基板主面，并使基板主面的法線從基板結(jié)晶軸的c 軸向m軸方向傾殺牛。
3、 如權(quán)利要求l或權(quán)利要求2所述的ZnO基板，其特征在于，利用光 學(xué)裝置觀測在MgxZn,-xO ( 0^X<1)基板上晶體生長的MgYZni-Y0 ( 0^Y<1 ) 基板薄膜的表面時，缺陷密度在lxl0^m^以下。
4、 一種ZnO基板的處理方法，其特征在于，在MgxZni-xO ( 0^X<1 ) 基板的進(jìn)行晶體生長一側(cè)的表面上的最終處理是pH3以下的酸性濕蝕刻處 理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種ZnO基板以及ZnO基板的處理方法。該ZnO基板具有適合晶體生長的表面。Mg_xZn_1-xO(0≤X＜1)基板的進(jìn)行晶體生長一側(cè)的表面中，OH基的存在大致為0。為此，基板處理方法為，在Mg_xZn_1-xO(0≤X＜1)基板的進(jìn)行晶體生長一側(cè)的表面上的最終處理是pH3以下的酸性濕蝕刻處理。由此，能夠防止產(chǎn)生Zn的氫氧化物，能夠使ZnO基板上的薄膜的結(jié)晶缺陷密度非常小。
文檔編號C30B29/22GK101688326SQ20088002254
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者中原健, 塚崎敦, 大友明, 川崎雅司, 湯地洋行, 赤坂俊輔 申請人:羅姆股份有限公司