CN114207783A - 结构体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
结构体的制造方法具有如下工序：对至少表面由III族氮化物构成的构件的表面实施第一蚀刻的工序；以及，对实施了第一蚀刻的表面实施第二蚀刻的工序，在实施第一蚀刻的工序中，在表面形成因被蚀刻而新出现的平坦部和因与平坦部相比难以被蚀刻而产生的、相对于平坦部隆起的凸部，在实施第二蚀刻的工序中，通过蚀刻凸部而使凸部变低。
Description
技术领域
本发明涉及结构体的制造方法。
背景技术
氮化镓(GaN)等III族氮化物被用作用于制造发光元件、晶体管等半导体装置的材料。此外，III族氮化物作为微机电系统(MEMS)的材料也备受关注。
作为用于使GaN等III族氮化物形成各种结构的蚀刻技术，提出了光电化学(PEC)蚀刻(例如参照非专利文献1)。PEC蚀刻是比一般的干蚀刻的损伤小的湿蚀刻，此外，与中性粒子束蚀刻(例如参照非专利文献2)、原子层蚀刻(例如参照非专利文献3)等损伤小的特殊干蚀刻相比，在装置简便的方面是优选的。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：J.Murata et al.,“Photo-electrochemical etching of free-standing GaN wafer surfaces grown by hydride vapor phase epitaxy”,Electrochimica Acta 171(2015)89-95
非专利文献2：S.Samukawa,JJAP,45(2006)2395.
非专利文献3：T.Faraz,ECS J.Solid Stat.Scie.&Technol.,4,N5023(2015).
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的在于，提供用于提高通过对III族氮化物实施PEC蚀刻而形成的表面的平坦性的技术。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方式，提供一种结构体的制造方法，其具有如下工序：
对至少表面由III族氮化物构成的构件的前述表面实施第一蚀刻的工序；以及
对实施了前述第一蚀刻的前述表面实施第二蚀刻的工序，
在实施前述第一蚀刻的工序中，在前述表面形成因被蚀刻而新出现的平坦部、以及因与前述平坦部相比难以被蚀刻而产生的相对于前述平坦部隆起的凸部，
在实施前述第二蚀刻的工序中，通过蚀刻前述凸部而使前述凸部变低。
发明的效果
提供用于提高通过对III族氮化物实施PEC蚀刻而形成的表面的平坦性的技术。
附图说明
图1的(a)是例示出晶圆的示意截面图，图1的(b)是例示出PEC蚀刻工序的PEC蚀刻装置的示意截面图。
图2的(a)是例示出实施了PEC蚀刻的晶圆的示意截面图，图2的(b)是例示出平坦化蚀刻工序的平坦化蚀刻装置的示意截面图。
图3的(a)～图3的(c)是总结例示出本发明的第一实施方式所述的PEC蚀刻工序和平坦化蚀刻工序的晶圆的示意截面图。
图4的(a)～图4的(c)是例示出处理后晶圆(结构体)的形状的示意截面图。
图5是实验例中的外延层表面的AFM图像。
图6的(a)是实验例中的未平坦化底部的AFM图像，图6的(b)是实验例中的平坦化底部的AFM图像。
图7的(a)～图7的(e)是总结例示出第二实施方式所述的PEC蚀刻工序和平坦化蚀刻工序的晶圆的示意截面图。
图8是例示出具有阴极焊盘的PEC对象物的示意截面图。
图9是其它实施方式所述的平坦化蚀刻装置的示意截面图。
具体实施方式
<第一实施方式>
针对本发明的第一实施方式所述的结构体150的制造方法进行说明。本实施方式所述的结构体150的制造方法具有如下工序：对蚀刻对象物10的表面20实施第一蚀刻的工序；以及，对实施了第一蚀刻的表面20实施第二蚀刻的工序。
结构体150是包含实施了第一蚀刻和第二蚀刻的蚀刻对象物10(以下也称为处理后晶圆10)的构件，可以是根据需要在处理后晶圆10上设置有电极等其它构件的构件(半导体装置、微电机系统(MEMS)等)，也可以是处理后晶圆10自身(参照图4的(a)～图4的(c))。
首先，针对实施第一蚀刻的工序进行说明。图1的(a)是例示出蚀刻对象物10(以下也称为晶圆10)的示意截面图。晶圆10是至少要实施第一蚀刻的表面20由III族氮化物构成的构件。
晶圆10例如可以是氮化镓(GaN)基板等III族氮化物基板，此外，例如也可以是使III族氮化物层在生长基板上外延生长而得的外延基板。外延基板的生长基板例如可以是蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板、硅(Si)基板等异种基板，此外，例如也可以是GaN基板等同种基板。此外，外延基板的生长基板例如可以为半绝缘性，此外，例如也可以为导电性。此处，“半绝缘性”是指例如电阻率为105Ωcm以上的状态。与此相对，例如将电阻率小于105Ωcm的状态称为“导电性”。
表面20优选由III族氮化物晶体的c面构成。此处，“由c面构成”是指相对于表面20最近的低指数晶面是构成表面20的III族氮化物晶体的c面。构成表面20的III族氮化物具有位错(贯穿位错)，位错以规定的密度分布在表面20中。
作为第一蚀刻，进行光电化学(PEC)蚀刻。对作为表面20的至少一部分的被蚀刻区域21实施PEC蚀刻。PEC蚀刻处理的对象物100(以下也称为PEC对象物100)具有晶圆10，根据需要，具有设置于晶圆10的掩膜50等。
掩膜50在表面20上划定被蚀刻区域21。掩膜50例如可以由钛(Ti)等导电性材料形成，此外，例如可以由抗蚀剂、氧化硅等非导电性材料形成。PEC对象物100可以是未设置掩膜50的晶圆10自身，被蚀刻区域21也可以是晶圆10的表面20的整面。
图1的(b)是表示实施第一蚀刻的工序(以下也称为PEC蚀刻工序)的PEC蚀刻装置200的示意截面图。PEC蚀刻装置200具有收纳蚀刻液201的容器210和发射紫外(UV)光221的光源220。
在PEC蚀刻工序中，在PEC对象物100浸渍于蚀刻液201的状态下，隔着蚀刻液201对被蚀刻区域21照射UV光221。由此，形成实施了PEC蚀刻的表面20、即表面120(以下也称为PEC后表面120)。需要说明的是，可以将PEC后表面120视为晶圆10中通过PEC蚀刻而去除了III族氮化物的区域110(以下也称为去除区域110)的底部120(参照图2的(a))。在进行规定深度的蚀刻后，结束PEC蚀刻工序。
针对PEC蚀刻的机理等进行更详细的说明。作为要蚀刻的III族氮化物的例子，列举出GaN来说明。
作为PEC蚀刻的蚀刻液201，可使用碱性或酸性的蚀刻液201，所述蚀刻液201包含用于生成构成被蚀刻区域21的III族氮化物所含的III族元素的氧化物的氧，还包含接受电子的氧化剂。
作为该氧化剂，可例示出过二硫酸根离子(S2O8 2-)。以下，例示出由过二硫酸钾(K2S2O8)供给S2O8 2-的方式，但S2O8 2-可以由其它物质、例如过二硫酸钠(Na2S2O8)、过二硫酸铵(过硫酸铵、(NH4)2S2O8)等来供给。
作为蚀刻液201的第一例，可列举出将氢氧化钾(KOH)水溶液与过二硫酸钾(K2S2O8)水溶液混合而得到的、在PEC蚀刻开始的时刻显碱性的蚀刻液。这种蚀刻液201例如通过将0.01M的KOH水溶液与0.05M的K2S2O8水溶液以1:1进行混合来制备。KOH水溶液的浓度、K2S2O8水溶液的浓度和这些水溶液的混合比率可根据需要适当调整。需要说明的是，KOH水溶液和K2S2O8水溶液混合而成的蚀刻液201例如也可以通过降低KOH水溶液的浓度而使其在PEC蚀刻开始的时刻显酸性。
针对使用第一例的蚀刻液201时的PEC蚀刻机理进行说明。通过对被蚀刻区域21照射波长365nm以下的UV光221，从而在构成被蚀刻区域21的GaN中以成对的形式生成空穴和电子。GaN因所生成的空穴而被分解成Ga3+和N2(化学式1)，进而，Ga3+因氢氧化物离子(OH-)而被氧化，因此生成氧化镓(Ga2O3)(化学式2)。并且，所生成的Ga2O3溶解于碱(或酸)。如此进行GaN的PEC蚀刻。需要说明的是，所生成的空穴与水反应，水被分解，因此产生氧(化学式3)。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
此外，K2S2O8因溶解于水而生成过二硫酸根离子(S2O8 2-)(化学式4)，通过对S2O8 2-照射UV光221而生成硫酸根离子自由基(SO4 -*自由基)(化学式5)。与空穴成对生成的电子同SO4 -*自由基一起与水反应，水被分解，由此产生氢(化学式6)。像这样，本实施方式的PEC蚀刻中，通过使用SO4 -*自由基，从而能够消耗在GaN中与空穴成对生成的电子，因此，能够进行PEC蚀刻。需要说明的是，如(化学式6)所示那样，随着PEC蚀刻的进行，硫酸根离子(SO4 2-)会增加，因此，蚀刻液201的酸性逐渐变强(pH逐渐降低)。
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
作为蚀刻液201的第二例，可列举出将磷酸(H3PO4)水溶液与过二硫酸钾(K2S2O8)水溶液混合而得到的、在PEC蚀刻开始的时刻显酸性的蚀刻液。这种蚀刻液201例如通过将0.01M的H3PO4水溶液与0.05M的K2S2O8水溶液以1:1进行混合来制备。H3PO4水溶液的浓度、K2S2O8水溶液的浓度和这些水溶液的混合比率可根据需要适当调整。H3PO4水溶液和K2S2O8水溶液均为酸性，因此，H3PO4水溶液和K2S2O8水溶液混合而成的蚀刻液201在任意的混合比率下为酸性。需要说明的是，由于K2S2O8水溶液自身显酸性，因此，作为在蚀刻开始的时刻为酸性的蚀刻液201，可以仅使用K2S2O8水溶液。此时，K2S2O8水溶液的浓度例如设为0.025M即可。
从容易使用抗蚀剂作为掩膜50的观点出发，优选蚀刻液201从PEC蚀刻开始的时刻起就是酸性。这是因为：若蚀刻液201为碱性，则抗蚀剂掩膜容易剥离。需要说明的是，使用Ti或氧化硅作为掩膜50时，蚀刻液201是酸性还是碱性都没有特别的问题。
可推测：使用第二例的蚀刻液201时的PEC蚀刻机理是将针对使用第一例的蚀刻液201时说明的(化学式1)～(化学式3)置换成了(化学式7)。换言之，通过GaN、因UV光221的照射而生成的空穴和水发生反应，从而生成Ga2O3、氢离子(H+)和N2(化学式7)。并且，所生成的Ga2O3溶解于酸。如此进行GaN的PEC蚀刻。需要说明的是，如(化学式4)～(化学式6)所示那样的与空穴以成对的方式生成的电子被S2O8 2-消耗的机理与使用第一例的蚀刻液201的情况相同。
[化学式7]
如(化学式5)所示那样，作为由S2O8 2-生成SO4 -*自由基的方法，可以使用UV光221的照射和加热中的至少一者。使用UV光221的照射时，为了增加基于S2O8 2-的光吸收而高效地生成SO4 -*自由基，优选使UV光221的波长为200nm以上且小于310nm。换言之，从通过UV光221的照射而高效地在晶圆10中使III族氮化物中生成空穴且在蚀刻液201中由S2O8 2-生成SO4 -*自由基的观点出发，优选使UV光221的波长为200nm以上且小于310nm。在通过加热由S2O8 2-生成SO4 -*自由基的情况下，可以将UV光221的波长设为(365nm以下且)310nm以上。
通过UV光221的照射而由S2O8 2-生成SO4 -*自由基时，从晶圆10的表面20起至蚀刻液201的上表面为止的距离(晶圆配置深度)L(参照图1的(b))例如优选设为1mm以上且100mm以下。若距离L例如过短而小于1mm，则在晶圆10上方的蚀刻液201中生成的SO4 -*自由基的量有可能因距离L的变动而变得不稳定。需要说明的是，若距离L短，则难以控制液面的高度，因此，距离L优选为1mm以上、更优选为3mm以上、进一步优选为5mm以上。此外，若距离L例如过长而超过100mm，则在晶圆10上方的蚀刻液201中生成不参与PEC蚀刻的、无用地过多的SO4 -*自由基，因此，蚀刻液201的利用效率降低。
也可以对除了例示的GaN之外的III族氮化物进行PEC蚀刻。III族氮化物所含有的III族元素可以为铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一者。对III族氮化物中的Al成分或In成分进行的PEC蚀刻的构思与针对Ga成分并参照(化学式1)和(化学式2)或(化学式7)而说明的构思相同。换言之，通过利用UV光221的照射而生成空穴，从而生成Al的氧化物或In的氧化物，通过使这些氧化物溶解于碱或酸，从而能够进行PEC蚀刻。UV光221的波长可以根据作为蚀刻对象的III族氮化物的组成来适当变更。以GaN的PEC蚀刻作为基准，在含有Al的情况下，使用更短波长的光即可，在含有In的情况下，也可以利用更长波长的光。换言之，可根据想要加工的III族氮化物的组成来适当选择并使用该III族氮化物可被PEC蚀刻的波长的光。
需要说明的是，在将具有半绝缘性基板的外延基板作为晶圆10并使用由非导电性材料形成的掩膜50的情况下等，为了促进PEC蚀刻，可以使用以下说明那样的阴极焊盘30。图8是例示出具有阴极焊盘30的PEC对象物100的示意截面图。阴极焊盘30是由导电性材料形成的导电性构件，其以与晶圆10的导电性区域的表面的至少一部分接触的方式设置，所述晶圆10的导电性区域与被蚀刻区域21电连接。阴极焊盘30以阴极焊盘30的至少一部分、例如上表面在PEC蚀刻时与蚀刻液201接触的方式设置。
根据(化学式1)和(化学式)或(化学式7)来理解，可以认为：发生PEC蚀刻的被蚀刻区域21作为消耗空穴的阳极而发挥功能。此外，根据(化学式6)来理解，可以认为：与被蚀刻区域21电连接的导电性构件即阴极焊盘30的与蚀刻液201接触的表面作为消耗(释放)电子的阴极而发挥功能。像这样，通过使用阴极焊盘30，也可以促进PEC蚀刻。
需要说明的是，在上述说明中，例示出通过使蚀刻液201包含接受电子的氧化剂来消耗电子的方式的PEC蚀刻，但PEC蚀刻也可以通过其它方式来进行。具体而言，也可以进行下述方式的PEC蚀刻：不使蚀刻液201包含氧化剂，而是通过使阴极电极浸渍于蚀刻液201并将成为阳极电极的被蚀刻区域21与阴极电极借助外部电路电连接，从而消耗电子。
接着，针对实施第二蚀刻的工序进行说明。通过实施第一蚀刻的工序(PEC蚀刻工序)，从而形成实施了PEC蚀刻的表面20、即表面120(PEC后表面120)。图2的(a)是例示出实施了PEC蚀刻的晶圆10的示意截面图。
如上所述，在晶圆10的表面20以规定的密度分布有位错。在位错中，空穴的寿命短，因此难以发生PEC蚀刻。因此，在PEC后表面120的与位错对应的位置处，作为PEC蚀刻的溶解残留部分，容易形成凸部122。换言之，在PEC蚀刻工序中，在PEC后表面120中，形成因被PEC蚀刻而新出现的平坦部121(没有位错，进行了PEC蚀刻的部分)、以及因与平坦部121相比难以被PEC蚀刻而产生的、相对于平坦部121隆起的凸部122。凸部122是PEC蚀刻的溶解残留部分，因此，其高度最大也为去除区域110的深度(厚度)以下。
在实施第二蚀刻的工序(以下也称为平坦化蚀刻工序)中，对PEC后表面120实施第二蚀刻(以下也称为平坦化蚀刻)。形成有PEC后表面120的晶圆10成为平坦化蚀刻工序中的平坦化蚀刻处理的对象物140(以下也称为平坦化对象物140)。
在平坦化蚀刻工序中，若更具体地进行说明，则通过(相对于平坦部121选择性地)对凸部122进行蚀刻，从而使凸部122变低。“平坦化”是指：通过使凸部122变低，从而使PEC后表面120的平坦性与平坦化蚀刻前相比有所提高。
作为平坦化蚀刻，可采用例如使用酸性或碱性的蚀刻液的(非PEC蚀刻的)湿蚀刻。作为平坦化蚀刻的蚀刻液，例如可使用盐酸(HCl)水溶液、盐酸(HCl)与过氧化氢(H2O2)的混合水溶液(盐酸过水)、硫酸(H2SO4)与过氧化氢(H2O2)的混合水溶液(食人鱼溶液)、四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液、氟化氢水溶液(氢氟酸)、氢氧化钾(KOH)水溶液等。
图2的(b)是表示平坦化蚀刻工序的平坦化蚀刻装置300的示意截面图。平坦化蚀刻装置300具有收纳蚀刻液301的容器310。在平坦化工序中，通过将平坦化对象物140浸渍于蚀刻液301，从而对凸部122进行蚀刻。由此，PEC后表面120被平坦化。在以成为规定深度的方式蚀刻凸部122后，结束平坦化蚀刻工序。
平坦化蚀刻不是PEC蚀刻。因此，在平坦化蚀刻工序中，不对晶圆10的表面20照射UV光。此处，“不照射UV光”是指：不照射会发生无用的PEC蚀刻那样的(强)UV光。
已知难以对GaN等III族氮化物的c面进行蚀刻，但PEC蚀刻无论晶体取向如何均能够对III族氮化物进行蚀刻，因此，即使是c面也能够蚀刻。通过边从作为c面的晶圆10的表面20的上方照射UV光221边进行PEC蚀刻工序的PEC蚀刻，从而从相对于表面20为垂直的方向(换言之，沿着晶圆10的厚度方向)对构成表面20的III族氮化物进行蚀刻。
与此相对，平坦化蚀刻例如以使用盐酸过水等蚀刻液的非PEC蚀刻的通常的湿蚀刻的形式来进行。在通常的湿蚀刻中，III族氮化物的c面难以蚀刻，因此，PEC后表面120之中，由c面构成的平坦部121不被蚀刻。但是，凸部122包含除了c面之外的晶面而构成，因此，能够利用通常的蚀刻来蚀刻。因此，通过平坦化蚀刻，能够相对于平坦部121而选择性地蚀刻凸部122。平坦化蚀刻对除了c面之外的晶面、换言之与c面交叉的晶面进行蚀刻，从相对于c面为非垂直的方向(换言之，沿着与晶圆10的厚度方向交叉的方向(横向))对凸部122进行蚀刻。
通过利用平坦化蚀刻来对凸部122进行蚀刻，从而能够使凸部122变低而使PEC后表面120接近于平坦，换言之，能够使凸部122接近于构成平坦部121的c面。凸部122被蚀刻而接近于c面时，蚀刻难以进行。因此，本实施方式的平坦化蚀刻工序中，可抑制凸部122被过度蚀刻，容易以PEC后表面120大致平坦的状态结束平坦化蚀刻。
图3的(a)～图3的(c)是总结例示出第一实施方式所述的PEC蚀刻工序和平坦化蚀刻工序的晶圆10的示意截面图。图3的(a)示出PEC蚀刻开始前的晶圆10。
图3的(b)示出PEC蚀刻结束后(且平坦化蚀刻开始前)的晶圆10。在PEC蚀刻结束后(且平坦化蚀刻开始前)的晶圆10中，形成有实施了PEC蚀刻的表面20、即PEC后表面120，在PEC后表面120中形成有平坦部121和凸部122。
图3的(c)示出平坦化蚀刻结束后的晶圆10。在平坦化蚀刻结束后的晶圆10中，形成有凸部122变低(被去除)的PEC后表面120、即表面130(以下也称为平坦化后表面130)。
在平坦化蚀刻工序结束后，换言之、在得到实施了PEC蚀刻和平坦化蚀刻的晶圆10(处理后晶圆10)后，根据想要获得的结构体150的结构来进行其它工序(电极形成工序等)。如此操作，制造结构体150。
图4的(a)～图4的(c)是例示出处理后晶圆10的形状的示意截面图。用粗线来表示平坦化后表面130。处理后晶圆10的形状没有特别限定，可根据想要制造的结构体150的结构来适当选择。图4的(a)例示出在处理后晶圆10中形成有凹部的形状(凹部的部分通过PEC蚀刻而被去除的形状)，图4的(b)例示出在处理后晶圆10中形成有凸部的形状(凸部的外侧部分通过PEC蚀刻而被去除的形状)，图4的(c)例示出处理后晶圆10为平板状的形状(晶圆10的表面20的整面通过PEC蚀刻而被去除的形状)。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的平坦化蚀刻，能够提高通过对晶圆10实施PEC蚀刻而形成的表面的平坦性。
接着，针对PEC蚀刻和平坦化蚀刻的实验例进行说明。本实验例中，使用具有以下那样的生长基板和III族氮化物层的外延基板。生长基板设为半绝缘性的SiC基板。III族氮化物层(以下也称为外延层)设为由AlN构成的成核层、由GaN构成且厚度为0.75μm的沟道层、由AlGaN(Al组成为0.22)构成且厚度为24nm的势垒层、以及由GaN构成且厚度为5nm的覆盖层的层叠结构。
通过PEC蚀刻而在外延层形成凹部。PEC蚀刻如下进行：使用0.025M的K2S2O8水溶液作为蚀刻液，边以3.8mW/cm2的强度照射波长260nm的UV光，边进行120分钟。晶圆配置深度L设为5mm。掩膜由氧化硅形成。需要说明的是，阴极焊盘由钛形成。形成深度为23.2nm的凹部。由于覆盖层的厚度为5nm且势垒层的厚度为24nm，因此，残留在凹部下方的势垒层的厚度为5.8nm。
在PEC蚀刻后，通过平坦化蚀刻来使凹部的底部平坦化。平坦化蚀刻使用盐酸过水(例如，将30％的HCl与30％的H2O2以1:1混合而得的溶液)作为蚀刻液，进行10分钟。
分别针对实施PEC蚀刻之前的外延层的表面(以下称为外延层表面)、通过PEC蚀刻而形成但未实施平坦化蚀刻的凹部的底部(以下称为未平坦化底部)、以及在PEC蚀刻后实施了平坦化蚀刻的凹部的底部(以下称为平坦化底部)，利用原子力显微镜(AFM)观察1000nm见方的区域。
图5为外延层表面的AFM图像。外延层表面的利用AFM测定而得到的算术平均粗糙度(Ra)为0.14nm。
图6的(a)是未平坦化底部的AFM图像。在未平坦化底部，在与位错对应的位置观察到凸部。可观察到在未平坦化底部分布的多个凸部的高度不固定的倾向。最大的凸部的高度超过10nm。
未平坦化底部的通过AFM测定而得到的Ra为0.22nm。外延层表面的Ra例如为0.14nm，与此相对，未平坦化底部的Ra例如为0.22nm。未平坦化底部虽然具有凸部，但其Ra相对于外延层表面的Ra例如为2倍以下，并没有增加那么多。其理由可以说是因为，以使占据未平坦化底部的大部分面积的平坦部具有高平坦性的方式、换言之、以使外延层表面所具有的高平坦性在平坦部几乎未受损的方式进行了PEC蚀刻。
图6的(b)是平坦化底部的AFM图像。可知：在平坦化底部，未明确观察到在未平坦化底部观察到的凸部，凹部的底部已经平坦化。在平坦化底部，以明亮区域的形式，与平坦部有所区分地观察到推测曾形成有凸部的位置、即与位错对应的位置。
平坦化底部的利用AFM测定而得到的Ra为0.24nm。未平坦化底部的Ra例如为0.22nm，与此相对，平坦化底部的Ra例如为0.24nm，略微变大，该差异可以认为是由未平坦化底部的测定区域与平坦化底部的测定区域不同而引起的误差，可以认为未平坦化底部的Ra与平坦化底部的Ra为相同程度。可以说未平坦化底部与平坦化底部难以仅通过Ra来明确区分。由平坦化底部的AFM图像可知：通过平坦化蚀刻，能够相对于平坦部而选择性地蚀刻凸部。
需要说明的是，在实施了PEC蚀刻的表面(PEC后表面)120中，由蚀刻引起的对III族氮化物晶体造成的损伤(例如与干蚀刻相比)少。
此外，在实施了PEC蚀刻的表面(PEC后表面)120中，与晶圆10通过干蚀刻进行了加工时的表面相比，卤素元素的残留少。想要通过干蚀刻来加工晶圆10时，使包含卤素元素的蚀刻气体向表面20冲击、或者使用对表面20进行卤化的反应，因此，在加工后的表面(的规定厚度的表层部内)会残留卤素元素。与这种干蚀刻相比，本实施方式中的PEC蚀刻和平坦化蚀刻可以以不使PEC后表面120和平坦化后表面130(的规定厚度的表层部内)残留卤素元素那样的湿蚀刻的形式进行。PEC后表面120和平坦化后表面130中的卤素元素(例如氯(Cl))的浓度优选小于1×1015/cm3，更优选小于5×1014/cm3，进一步优选小于2×1014/cm3。
<第二实施方式>
接着，针对第二实施方式进行说明。第一实施方式中，例示出在结束PEC蚀刻后进行平坦化蚀刻的方式。换言之，例示出通过1次PEC蚀刻进行至最终深度为止的蚀刻后，进行1次平坦化蚀刻的方式。
第二实施方式中例示出如下方式：在实施PEC蚀刻直至最终深度为止之前，实施PEC蚀刻至中间深度为止的阶段中，实施平坦化蚀刻，其后再次实施PEC蚀刻。换言之，本实施方式中，例示出交替地反复进行PEC蚀刻和平坦化蚀刻的方式。平坦化蚀刻根据需要也可以进行多次。与第一实施方式同样地，在结束PEC蚀刻(进行至最终深度为止)后，也可以进行平坦化蚀刻。
第二实施方式也可以称为如下方法：在每1次的PEC蚀刻中，蚀刻应该进行PEC蚀刻的整体深度之中的一部分深度，在各次PEC蚀刻之后进行平坦化蚀刻。
图7的(a)～图7的(e)是总结例示出第二实施方式所述的PEC蚀刻工序和平坦化蚀刻工序的晶圆10的示意截面图。图7的(a)表示PEC蚀刻开始前的晶圆10。
图7的(b)表示实施对一部分深度进行蚀刻的第1次PEC蚀刻后的阶段的晶圆10。图7的(c)表示对图7的(b)所示的晶圆10实施平坦化蚀刻后的阶段的晶圆10。图7的(d)表示在图7的(c)所示的平坦化蚀刻后实施对一部分深度进行蚀刻的第2次PEC蚀刻后的阶段的晶圆10。图7的(e)表示对图7的(d)所示的晶圆10实施平坦化蚀刻后的阶段的晶圆10。
第二实施方式中，与第一实施方式相比，在每1次的PEC蚀刻中被蚀刻的深度浅。因此，第二实施方式(参照图7的(b)和图7的(d))中，与第一实施方式(参照图3的(b))相比，所形成的凸部122整体低，此外，凸部122彼此的高度差小。
因此，本实施方式的(每1次的)平坦蚀刻中，容易进行凸部122的蚀刻，此外，容易使蚀刻后的凸部122的高度一致。并且，通过反复进行多次平坦化蚀刻，从而能够更确实地蚀刻凸部122。由此，在本实施方式中，能够进一步提高最终得到的平坦化后表面130的平坦性。
<其它实施方式>
以上，具体说明了本发明的实施方式。然而，本发明不限定于上述实施方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更、改良、组合等。
例如，作为平坦化蚀刻，可以使用除了上述方法之外的方法。在上述实施方式中，作为平坦化蚀刻，例示出采用使用酸性或碱性的蚀刻液的(非PEC蚀刻的)湿蚀刻的方式，换言之，对凸部122进行化学蚀刻的方式。只要平坦化蚀刻是以PEC后表面120平坦化的方式对凸部122进行蚀刻，其机理就没有特别限定。因此，平坦化蚀刻可以通过化学蚀刻之外的基于其它机理的蚀刻来进行。通过将基于多种机理的蚀刻加以组合，从而能够更有效地进行平坦化蚀刻。
平坦化蚀刻例如可通过将凸部122机械去除来进行，作为机械性的平坦化蚀刻，例如可以使用鼓泡清洗，此外，例如可以使用刷洗。作为鼓泡清洗的蚀刻液(清洗液)，可列举出例如上述实施方式中例示的盐酸过水。利用盐酸过水来蚀刻凸部122时，会剧烈产生气泡。因此，通过基于气泡产生的冲击而能够破坏并去除凸部122。可以说盐酸过水是对凸部122进行化学蚀刻和机械蚀刻的蚀刻液。
此外，例如，作为平坦化蚀刻装置300，可以使用以下那样的装置。图9是其它实施方式所述的平坦化蚀刻装置300的示意截面图。其它实施方式所述的平坦化蚀刻装置300具有在上述实施方式所述的平坦化蚀刻装置300中追加了液流生成机构320和振动生成机构330的构成。液流生成机构320使蚀刻液301生成液流(流动)。振动生成机构330例如为超声波发生器，对蚀刻液301施加振动。通过进行使蚀刻液301产生液流(流动)和对蚀刻液301施加振动中的至少一者，从而能够提高对凸部122进行机械蚀刻的作用。
<本发明的优选方式>
以下，针对本发明的优选方式进行附记。
(附记1)
一种结构体的制造方法，其具有如下工序：
对至少表面由III族氮化物构成的构件的前述表面实施第一蚀刻的工序；以及
对实施了前述第一蚀刻的前述表面实施第二蚀刻的工序，
在实施前述第一蚀刻的工序中，在前述表面形成因被蚀刻而新出现的平坦部、以及因与前述平坦部相比难以被蚀刻而产生的相对于前述平坦部隆起的凸部，
在实施前述第二蚀刻的工序中，通过(相对于平坦部选择性地)蚀刻前述凸部而使前述凸部变低。
(附记2)
根据附记1所述的结构体的制造方法，其中，前述凸部形成在与构成前述构件的III族氮化物的位错对应的位置。
(附记3)
根据附记1或2所述的结构体的制造方法，其中，前述表面由III族氮化物的c面构成，
前述第一蚀刻从相对于前述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻，
前述第二蚀刻从相对于c面为非垂直的方向对前述凸部进行蚀刻。
(附记4)
根据附记3所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻。
(附记5)
根据附记3或4所述的结构体的制造方法，其中，前述第二蚀刻是使用酸性或碱性的蚀刻液的湿蚀刻(而非光电化学蚀刻)。
(附记6)
根据附记1～5中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻从相对于前述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻，
前述第二蚀刻将前述凸部机械去除。
(附记7)
根据附记6所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻。
(附记8)
根据附记6或7所述的结构体的制造方法，其中，前述第二蚀刻为鼓泡清洗。
(附记9)
根据附记6～8中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第二蚀刻为刷洗。
(附记10)
根据附记1～9中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻，通过从上方对前述表面照射紫外光，从而从相对于前述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻。
(附记11)
根据附记1～10中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第二蚀刻中，不对前述表面照射(会产生光电化学蚀刻那样的)紫外光。
(附记12)
根据附记1～11中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第二蚀刻中，相对于前述平坦部，选择性地对前述凸部进行蚀刻。
(附记13)
根据附记1～12中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
前述光电化学蚀刻的蚀刻液为包含接受电子的氧化剂的碱性或酸性的蚀刻液。
(附记14)
根据附记1～13中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
前述第一蚀刻中，从前述表面起至前述光电化学蚀刻的蚀刻液的上表面为止的距离优选为1mm以上且100mm以下、更优选为3mm以上且100mm以下、进一步优选为5mm以上且100mm以下。
(附记15)
根据附记1～14中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
前述第一蚀刻中，以在前述表面上配置有掩膜的状态进行前述光电化学蚀刻，
前述光电化学蚀刻的蚀刻液(从第一蚀刻的开始时刻起)为酸性的蚀刻液，
前述掩膜为抗蚀剂掩膜。
(附记16)
根据附记1～15中任一项所述的结构体的制造方法，其中，前述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
前述光电化学蚀刻以在前述表面上配置有掩膜和导电性构件的状态进行，
前述掩膜由非导电性材料构成，
前述导电性构件以与前述构件的导电性区域的表面的至少一部分接触的方式设置，所述构件的导电性区域与要实施前述光电化学蚀刻的区域电连接，前述导电性构件的至少一部分(上表面)以与前述光电化学蚀刻的蚀刻液接触的方式设置。
(附记17)
根据附记1～16中任一项所述的结构体的制造方法，其中，交替地反复进行前述第一蚀刻和前述第二蚀刻。
(附记18)
根据附记1～17中任一项所述的结构体的制造方法，其中，边使前述第二蚀刻中使用的蚀刻液生成液流(流动)边进行前述第二蚀刻。
(附记19)
根据附记1～18中任一项所述的结构体的制造方法，其中，边对前述第二蚀刻中使用的蚀刻液施加振动边进行前述第二蚀刻。
附图标记说明
10…晶圆、20…(晶圆的)表面、21…被蚀刻区域、30…阴极焊盘、50…掩膜、100…PEC对象物、110…去除区域、120…PEC后表面、121…平坦部、122…凸部、130…平坦化后表面、140…平坦化对象物、150…结构体、200…PEC蚀刻装置、201…蚀刻液、210…容器、220…光源、221…UV光、300…平坦化蚀刻装置、301…蚀刻液、310…容器、320…液流生成机构、330…振动生成机构。
Claims (19)
1.一种结构体的制造方法，其具有如下工序：
对至少表面由III族氮化物构成的构件的所述表面实施第一蚀刻的工序；以及
对实施了所述第一蚀刻的所述表面实施第二蚀刻的工序，
在实施所述第一蚀刻的工序中，在所述表面形成因被蚀刻而新出现的平坦部、以及因与所述平坦部相比难以被蚀刻而产生的相对于所述平坦部隆起的凸部，
在实施所述第二蚀刻的工序中，通过蚀刻所述凸部而使所述凸部变低。
2.根据权利要求1所述的结构体的制造方法，其中，所述凸部形成在与构成所述构件的III族氮化物的位错对应的位置。
3.根据权利要求1或2所述的结构体的制造方法，其中，所述表面由III族氮化物的c面构成，
所述第一蚀刻从相对于所述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻，
所述第二蚀刻从相对于c面为非垂直的方向对所述凸部进行蚀刻。
4.根据权利要求3所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻。
5.根据权利要求3或4所述的结构体的制造方法，其中，所述第二蚀刻是使用酸性或碱性的蚀刻液的湿蚀刻。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻从相对于所述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻，
所述第二蚀刻将所述凸部机械去除。
7.根据权利要求6所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻。
8.根据权利要求6或7所述的结构体的制造方法，其中，所述第二蚀刻为鼓泡清洗。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第二蚀刻为刷洗。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻，通过从上方对所述表面照射紫外光，从而从相对于所述表面为垂直的方向对III族氮化物进行蚀刻。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第二蚀刻中，不对所述表面照射紫外光。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第二蚀刻中，相对于所述平坦部，选择性地对所述凸部进行蚀刻。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
所述光电化学蚀刻的蚀刻液为包含接受电子的氧化剂的、碱性或酸性的蚀刻液。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
所述第一蚀刻中，从所述表面起至所述光电化学蚀刻的蚀刻液的上表面为止的距离为1mm以上且100mm以下。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
所述第一蚀刻中，以在所述表面上配置有掩膜的状态进行所述光电化学蚀刻，
所述光电化学蚀刻的蚀刻液为酸性的蚀刻液，
所述掩膜为抗蚀剂掩膜。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的结构体的制造方法，其中，所述第一蚀刻为光电化学蚀刻，
所述光电化学蚀刻以在所述表面上配置有掩膜和导电性构件的状态进行，
所述掩膜由非导电性材料构成，
所述导电性构件以与所述构件的导电性区域的表面的至少一部分接触的方式设置，所述构件的导电性区域与要实施所述光电化学蚀刻的区域电连接，所述导电性构件的至少一部分以与所述光电化学蚀刻的蚀刻液接触的方式设置。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的结构体的制造方法，其中，交替地反复进行所述第一蚀刻和所述第二蚀刻。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的结构体的制造方法，其中，边使所述第二蚀刻中使用的蚀刻液生成液流边进行所述第二蚀刻。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的结构体的制造方法，其中，边对所述第二蚀刻中使用的蚀刻液施加振动边进行所述第二蚀刻。
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