DE2951237C2 - Verfahren zum Entfernen von Galliumrückständen auf der Oberfläche einer A ↓I↓↓I↓↓I↓B↓V↓ Halbleiterschicht - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Galliumrückständen auf der Oberfläche einer A ↓I↓↓I↓↓I↓B↓V↓ Halbleiterschicht

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Description

Die Erfindung yetrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus dem »Journal of the Electrochemical Society« Bd. 121, Nr. 3, März 1974, Seiten 439 bis 444, bekannt
Das Aufwachsen von Halbleiterschichten aus Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP) oder Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs) auf ein Halbleitersubstrat aus einer Lösung mit Gallium als Lösungsmittel wird in weitem Umfang bei der Herstellung von Halbleiterlasern und lichtemiU'erenden Halbleiterdioden angewendet. Auf der epitaktischen AiuBvHalbleiterschicht t sind nach dem Aufwachsen gröEere oder kleinere Klümpchen 2 aus Gallium vorhanden, die Rückstände des als Lösungsmittel verwendeten Galliurr.. darstellen; vgl. Fig. 1.
Derartige kleine Galliumrückstände sind unvermeidlich und ergeben außerdem Nachteile bei den anschließenden Verfahrensschritten. Versucht man solche Rückstände von Gallium mittels eines kleinen, mit heißem Wasser getränkten Wattebausches von der AmBv-Halbleiterschicht abzuwischen, entstehen auf der Oberfläche Kratzer oder zerbrechen die AmBv-Halbleiterschichten. Wenn die Rückstände von Gallium größere Klümpchen sind, können sie zwar in einfacher Weise abgewischt werden, doch wenn die Rückstände sehr kleine Klümpchen sind, ist ein vollständiges Abwischen ohne Beschädigung der AmBv-Halbleiterschicht schwierig. Desweiteren reagieren die Galliumrückstände mit dem Elektrodenmetall und beeinträchtigen somit die Genauigkeit eines Ätzens des Elektrodenmetalls zur Bildung der Elektroden.
Bei dem aus dem »Journal of the Electrochemical Society« a. a. O. bekannten Verfahren werden die Galliumrückstände, die nach einem mechanischen Abwischen r.urückbleiben, durch Eintauchen der AmBvHaIbleiterschicht in heiße Chlorwasserstoffsäure entfernt. Da jedoch Chlorwasserstoffsäure die AmBv-Halbleiterschichten angreift, werden diese selbst in unerwünschter Weise geätzt, und deren Oberflächen werden dadurch rauh.
Es ist weiter aus der Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin« Bd. 20, Nr. 7, Dezember, 1977, S. 2986, bekanntgeworden, Rückstände von Gallium oder von Galliumaluminium auf Galliumaluminiumarsenidschichten mittels einer 25%- oder 50%igen auf Raumtemperatur gehaltenen Natriumhydroxidlösung zu entfernen. Bei Anwendung einer höheren Temperatur von etwa 70° C greift allerdings — wie aus dieser Zeitschrift a.a.O. ebenfalls bekannt — eine 25°/oige Natriumhydroxidlösung eine Gao.isAIo.esAs-Halbleiterschicht etwas an.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches anzugeben, das ein selektives Entfernen der Galliumrückstände zum Ziel hat, so daß die Oberfläche der AmBv-Halbleiterschicht nicht angegriffen wird.
to Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches dadurch gelöst, daß in der im kennzeichnenden Teil des Anspruches angegebenen Weise verfahren wird.
Nach dem Verfahren nach der Erfindung können somi*. Galliumrückstände auf der Oberfläche von AuiBv-Halbleiterschichten ohne das Entstehen von Kratzern und ohne ein Aufrauhen der Oberfläche der epitaktischen AmBv-Halbleiterschicht und ohne Zerbrechen der AiiiBv-Halbleiterschicht vollständig entfernt werden. Die Behandlung zeigt auch keinerlei andere nachteilige Wirkungen der Ätzlösung auf die AmBy-Halbleiterschicht. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Aufsicht auf eine AmBv-Halbleiterschicht mit Galliumrückständen, und
F i g. 2 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen dem Abtrag der Ätzung und der Ätzzeit bei verschiedenen Temperaturen der Ätzlösung.
In Volumenteilen ausgedrückt, ist die bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendete Ätzlösung von 6 bis 4 Volumenteilen Phosphorsäure (98%ig), 5 bis 2 Volumenteilen Essigsäure (Eisessig) und 3 bis 0,1 Volumenteilen Salpetersäure (spezifisches Gewicht 138) zusammengesetzt.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird zum Entfernen von Galiiumrückständen von einer Galliumphosphid-Halbleiterschicht (GaP) eine Ätzlösung verwendet, die durch Vermischen von 5 Volumenteilen Phosphorsäure (98°/oig), 4 Volumenteilen Eisessig und 1 Volumenteil Salpetersäure (spezifisches Gewicht M8) hergestellt wird.
Ein GaP-Substrat, auf dem eine GaP-Schicht epitaktisch aufgewachsen ist, wird durch Eintauchen in die vorgenannte Ätzlösung behandelt, die auf Raurntemperatur gehalten wird. Die Rückstände auf der GaP-HaIbleiterschicht des Substrats reagieren mit der Ätzlösung und werden innerhalb weniger Minuten entfernt, wenn die Rückstände sehr feine Galliumteilchen sind. Sogar wenn die Rückstände von Gallium eine beträchtliche Größe aufweisen, werden diese praktisch vollständig innerhalb etwa 30 Minuten entfernt. Obwohl bei der Behandlung die epitaktisch aufgewachsene GaP-HaIbleiterschicht mit der Ätzlösung in Berührung kommt, reagiert die GaP-Halbleiterschicht selbst kaum mit der Ätzlösung, und somit wird die Oberfläche der epitaktisch aufgewachsenen GaP-Halbleiterschichten nicht aufgerauht.
Die Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Ätzzeit T (in Minuten) und der Schichtdicke t (in μπι), die in dieser Zeit abgeätzt wird, wobei die Parameter die Kurven der Temperatur der Ätzlösung angeben. Die Kurve A stellt den Zusammenhang von Ätzabtrag und Ätzzeit bei der Temperatur der Ätzlösung von 20° C, die Kurve ßden gleichen Zusammenhang bei 4O0C und die Kurve Cden gleichen Zusammenhang bei 60°C dar. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Abätzung praktisch null, wenn die Temperatur der Ätzlösung 200C beträgt. Wenn dagegen die Temperatur der Atzlösung bei 6O0C liegt,
wird durch 20 Min. langes Eintauchen von dem Substrat mit der epitaktischen AmBv-Halbleiterschicht in die Ätzlösung die Oberfläche der AniBv-Halbleiterschicht um die Dicke von etwa 0,5 μπι abgeätzt, wodurch sich eine aufgerauhte Oberfläche bildet. Wenn die Menge der Galliumrückstände verhältnismäßig groß ist, wie vorstehend angegeben, kann ein etwa 30 Minuten dauerndes Ätzen erforderlich werden. Wird bei einer derartig langen Ätzzeit die Temperatur der Ätzlösung unter 600C gehalten, so entsteht keine aufgerauhte Oberfläehe der AmBv-Halbleiterschicht. Die Abätzung von Gallium mittels der gleichen Ätzlösung von 20° C beträgt bei 5 Minuten 100 μΓη im Gegensatz zu praktisch Ομπι für die Abätzung von GaP. Die Abätzung von Gallium mittels der gleichen Ätzlösung von 40° C beträgt bei 5 Minuten 400 μΓη, während sie bei GaP nur 0,02 μπι ausmacht
Bei den nach dem Verfahren nach der Erfindung zu verwendenden Ätziösungen wirkt die Salpetersäure als Oxidationsmittel. Bei einem Gehalt unterhalb des vorgenannten Bereichs findet kein ausreichendes Entfernen des Galliums statt, während bei einem Wer', oberhalb des vorgenannten Bereichs die AmBv-Halbleiterschicht in unerwünschter Weise geätzt und deren Oberfläche aufgerauht wird. Die Phosphorsäure wirkt als Lösungsmittel für das durch die Salpetersäure oxidierte Gallium. Die Menge in dem vorgenannten Bereich in Beziehung zur Salpetersäure ist für eine kooperative Funktion der Oxidation durch Salpetersäure und der anschließenden Lösung des Galliums durch Phosphorsäure geeignet. Die Essigsäure wirkt als Puffersubstanz.
Durch das beschriebene Verfahren können wie durch die praktische Anwendung bestätigt worden ist, Galliumrückstände, außer von Galliumphosphid-Halbleiterschichten in gleicher Weise auch von epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschichten aus GaAlP, GaInP, GaAsP, GaAs oder GaAIAs entfernt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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55
60

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Entfernen von Galiiumrückständen auf der Oberfläche einer AniBv-Haibleiterschicht, die auf einem Substrat epitaktisch aus einer flüssigen Phase unter Verwendung von Gallium als Lösungsmittel aufgewachsen worden ist, bei dem die Oberfläche der AniBv-Halbleiterschicht mit den Galliumrückständen mit einer Ätzlösung behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß hierzu eine 6 bis 4 Mol Phosphorsäure, 4,8 bis 1, 9 Mol Essigsäure und 3,6 bis 0,1 Mol Salpetersäure enthaltende Ätzlösung verwendet und bei der Behandlung die Ätzlösung auf einer Temperatur unter 60°C gehalten wird.
DE2951237A 1978-12-26 1979-12-19 Verfahren zum Entfernen von Galliumrückständen auf der Oberfläche einer A ↓I↓↓I↓↓I↓B↓V↓ Halbleiterschicht Expired DE2951237C2 (de)

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