JP2003282543A - 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法Info
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- JP2003282543A JP2003282543A JP2002085285A JP2002085285A JP2003282543A JP 2003282543 A JP2003282543 A JP 2003282543A JP 2002085285 A JP2002085285 A JP 2002085285A JP 2002085285 A JP2002085285 A JP 2002085285A JP 2003282543 A JP2003282543 A JP 2003282543A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチ
ングにおいて表面形状の不均一や針状の突起物が生じる
ことがある。表面形状の不均一や針状の突起物は素子の
特性を劣化させるため、平坦なエッチング面を提供でき
るドライエッチング方法の開発が望まれている。 【解決手段】 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエ
ッチングにおいて不活性なガス種を含むガスをエッチン
グガスとしてドライエッチングを行い、その後に酸化を
生じる雰囲気（大気、酸素含有ガス中等）にさらすこと
なく、塩素系のガスをエッチングガスとしてドライエッ
チングを行う。
ングにおいて表面形状の不均一や針状の突起物が生じる
ことがある。表面形状の不均一や針状の突起物は素子の
特性を劣化させるため、平坦なエッチング面を提供でき
るドライエッチング方法の開発が望まれている。 【解決手段】 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエ
ッチングにおいて不活性なガス種を含むガスをエッチン
グガスとしてドライエッチングを行い、その後に酸化を
生じる雰囲気（大気、酸素含有ガス中等）にさらすこと
なく、塩素系のガスをエッチングガスとしてドライエッ
チングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化ガリウム系化合
物半導体の半導体素子とその製造に用いられるドライエ
ッチング方法に関する。
物半導体の半導体素子とその製造に用いられるドライエ
ッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移
型のバンド構造をもち、さらにバンドギャップエネルギ
ーが青色から紫色の発光が得られる範囲にあり、これを
用いた発光素子や半導体レーザに関する研究が盛んに行
われている。
型のバンド構造をもち、さらにバンドギャップエネルギ
ーが青色から紫色の発光が得られる範囲にあり、これを
用いた発光素子や半導体レーザに関する研究が盛んに行
われている。
【０００３】すでに、窒化ガリウム系化合物半導体をサ
ファイア基板上に積層した高輝度青色ＬＥＤが実用化さ
れている、また同様に半導体レーザも発表等での寿命は
１０００時間を越え実用化に近いところまで来ている。
青紫色窒化ガリウム系化合物半導体レーザが実用化され
れば、光ディスクの記録容量を片面単層２５ＧＢ以上に
高めることができることから実用化と高信頼化が求めら
れている。
ファイア基板上に積層した高輝度青色ＬＥＤが実用化さ
れている、また同様に半導体レーザも発表等での寿命は
１０００時間を越え実用化に近いところまで来ている。
青紫色窒化ガリウム系化合物半導体レーザが実用化され
れば、光ディスクの記録容量を片面単層２５ＧＢ以上に
高めることができることから実用化と高信頼化が求めら
れている。
【０００４】またＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、Ｉ
ｎＡｌＧａＮなどの窒化ガリウム系化合物半導体は、高
い絶縁耐圧、高い熱伝導度、高い飽和電子速度を有して
いることから、高周波のパワートランジスタ用材料とし
て有望である。ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ構造を用い
たＨＥＭＴ構造においては、ＧａＮ膜中のヘテロ界面近
傍に高い濃度の２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が蓄積され
る。この２次元電子ガスはＡｌＧａＮ膜にドーピングさ
れたドナー不純物と空間的に分離され蓄積されるため高
い電子移動度を示すことから、低いソース抵抗が得られ
る。またこの２次元電子ガスは高電界領域においても高
い飽和電子速度を有しているので、高い遮断周波数など
の高周波特性が期待されている。
ｎＡｌＧａＮなどの窒化ガリウム系化合物半導体は、高
い絶縁耐圧、高い熱伝導度、高い飽和電子速度を有して
いることから、高周波のパワートランジスタ用材料とし
て有望である。ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ構造を用い
たＨＥＭＴ構造においては、ＧａＮ膜中のヘテロ界面近
傍に高い濃度の２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が蓄積され
る。この２次元電子ガスはＡｌＧａＮ膜にドーピングさ
れたドナー不純物と空間的に分離され蓄積されるため高
い電子移動度を示すことから、低いソース抵抗が得られ
る。またこの２次元電子ガスは高電界領域においても高
い飽和電子速度を有しているので、高い遮断周波数など
の高周波特性が期待されている。
【０００５】この様に窒化ガリウム系化合物半導体は発
光デバイス、電子デバイスどちらから見ても有用な材料
系であり、窒化ガリウム系化合物半導体のエピタキシャ
ル成長、プロセス、評価等の技術の開発が強く望まれて
いる。プロセス技術の点においては窒化ガリウム系化合
物半導体は化学的に非常に安定であり、ウェットエッチ
ングが困難であることが知られている。よって、窒化ガ
リウム系化合物半導体を用いた素子の作成プロセス中の
エッチングには主にドライエッチングが用いられる。
光デバイス、電子デバイスどちらから見ても有用な材料
系であり、窒化ガリウム系化合物半導体のエピタキシャ
ル成長、プロセス、評価等の技術の開発が強く望まれて
いる。プロセス技術の点においては窒化ガリウム系化合
物半導体は化学的に非常に安定であり、ウェットエッチ
ングが困難であることが知られている。よって、窒化ガ
リウム系化合物半導体を用いた素子の作成プロセス中の
エッチングには主にドライエッチングが用いられる。
【０００６】ドライエッチングの際にはエッチングガス
として一般に塩素系のガス（塩素Ｃｌ2、四塩化炭素Ｃ
Ｃｌ4、三塩化ホウ素ＢＣｌ3等）が用いられる。また、
プラズマの安定化のために塩素系のガス中にＡｒ等の希
ガスが加えられることもある。塩素系のガス以外にＣＦ
4もしくはＣＨＦ3等のフルオロカーボン系ガスでのドラ
イエッチングの報告例はあるが、レートが低い、形状の
制御性が悪い等の欠点があり実用的ではない。
として一般に塩素系のガス（塩素Ｃｌ2、四塩化炭素Ｃ
Ｃｌ4、三塩化ホウ素ＢＣｌ3等）が用いられる。また、
プラズマの安定化のために塩素系のガス中にＡｒ等の希
ガスが加えられることもある。塩素系のガス以外にＣＦ
4もしくはＣＨＦ3等のフルオロカーボン系ガスでのドラ
イエッチングの報告例はあるが、レートが低い、形状の
制御性が悪い等の欠点があり実用的ではない。
【０００７】窒化ガリウム系化合物半導体におけるドラ
イエッチングでは、窒化ガリウム系化合物半導体のエッ
チングに際してマスクとなる材料をまずエッチングする
必要がある。エッチングマスクの材料としては窒化ガリ
ウム系化合物半導体に対して選択比のとれる材料が選択
される場合が多く、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ
等の金属、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物、ＳｉＮ等の
窒化物が選ばれる。場合によってはフォトレジストが用
いられることもある。このエッチングマスク材料の加工
には微細な形状を実現するためにドライエッチングが用
いられる。
イエッチングでは、窒化ガリウム系化合物半導体のエッ
チングに際してマスクとなる材料をまずエッチングする
必要がある。エッチングマスクの材料としては窒化ガリ
ウム系化合物半導体に対して選択比のとれる材料が選択
される場合が多く、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ
等の金属、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物、ＳｉＮ等の
窒化物が選ばれる。場合によってはフォトレジストが用
いられることもある。このエッチングマスク材料の加工
には微細な形状を実現するためにドライエッチングが用
いられる。
【０００８】ところがこのエッチングマスク材料のドラ
イエッチングの際に窒化ガリウム系化合物半導体がエッ
チングマスク材料加工用のプラズマにさらされた後に、
レジスト除去等の工程を経て塩素系のガスによるドライ
エッチングをおこなうと図２に示すようにエッチング面
の形状が不均一になることや、針状の突起物４を生じる
ことがある。
イエッチングの際に窒化ガリウム系化合物半導体がエッ
チングマスク材料加工用のプラズマにさらされた後に、
レジスト除去等の工程を経て塩素系のガスによるドライ
エッチングをおこなうと図２に示すようにエッチング面
の形状が不均一になることや、針状の突起物４を生じる
ことがある。
【０００９】この形状の不均一性や針状の突起物は、デ
バイスを形成した際に歩留りの低下や特性の劣化を引き
起こす。例えば窒化ガリウム系化合物半導体レーザにお
いてはリッジストライプ構造の近傍に針状の突起物が生
じた場合、電流のパスや光閉じ込めの低下などの悪影響
を及ぼし、歩留りや、電流−電圧特性の劣化、閾値電流
の増大といった特性の劣化が生じる。
バイスを形成した際に歩留りの低下や特性の劣化を引き
起こす。例えば窒化ガリウム系化合物半導体レーザにお
いてはリッジストライプ構造の近傍に針状の突起物が生
じた場合、電流のパスや光閉じ込めの低下などの悪影響
を及ぼし、歩留りや、電流−電圧特性の劣化、閾値電流
の増大といった特性の劣化が生じる。
【００１０】窒化ガリウム系化合物半導体の電子デバイ
スにおいても、従来の技術においては、ソース電極およ
びドレイン電極であるオーミック電極のコンタクト抵抗
を減少するため、キャップ層を有したＨＥＭＴ構造にす
る。しかしキャップ層の所定の領域にエッチングを施し
凹部を形成し、その凹部内にゲート電極を形成する場合
に、エッチングを行った面に形状の不均一性や針状の突
起物が生じると電流のパスが生じたり、閾値電圧Ｖｔｈ
のばらつきやドレイン電流のばらつきをもたらし、歩留
の低下が起きるという問題がある。
スにおいても、従来の技術においては、ソース電極およ
びドレイン電極であるオーミック電極のコンタクト抵抗
を減少するため、キャップ層を有したＨＥＭＴ構造にす
る。しかしキャップ層の所定の領域にエッチングを施し
凹部を形成し、その凹部内にゲート電極を形成する場合
に、エッチングを行った面に形状の不均一性や針状の突
起物が生じると電流のパスが生じたり、閾値電圧Ｖｔｈ
のばらつきやドレイン電流のばらつきをもたらし、歩留
の低下が起きるという問題がある。
【００１１】以上のような事情から窒化ガリウム系化合
物半導体のドライエッチングにおいて表面形状の不均一
や針状の突起物が生じるのは好ましくない。
物半導体のドライエッチングにおいて表面形状の不均一
や針状の突起物が生じるのは好ましくない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情を
鑑み、半導体デバイスの特性、歩留り向上に必要な平坦
な形状を有するエッチング面を作製できる窒化ガリウム
系化合物半導体のエッチング方法を提供する。
鑑み、半導体デバイスの特性、歩留り向上に必要な平坦
な形状を有するエッチング面を作製できる窒化ガリウム
系化合物半導体のエッチング方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によるドライエッ
チングはＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒化ガ
リウム系化合物半導体を対象としている。
チングはＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒化ガ
リウム系化合物半導体を対象としている。
【００１４】我々は不活性なガス種を含有するガスによ
りドライエッチングを行うと窒化ガリウム系化合物半導
体の表面が酸化されやすくなることを見出した。また、
塩素系のガスを用いたドライエッチングにおいては、酸
化が進行し難いことも同時に見出しており本発明はそれ
らの知見に基づき完成にいたった。以下、本発明をさら
に詳しく説明する。
りドライエッチングを行うと窒化ガリウム系化合物半導
体の表面が酸化されやすくなることを見出した。また、
塩素系のガスを用いたドライエッチングにおいては、酸
化が進行し難いことも同時に見出しており本発明はそれ
らの知見に基づき完成にいたった。以下、本発明をさら
に詳しく説明する。
【００１５】本発明に記載されている第一の窒化ガリウ
ム系化合物半導体のドライエッチング方法は、上記課題
を克服するものであり、不活性なガス種を含むガスによ
るプラズマ中でドライエッチングした後に、酸化を生じ
る雰囲気（例：大気、酸素含有ガス中）にさらすことな
く、塩素系のガスによるプラズマ中でドライエッチング
することにより、ドライエッチングの際に生じる表面形
状の不均一や針状の突起物を低減することを特徴とす
る。不活性なガス種を含むガスによるプラズマにより窒
化ガリウム系化合物半導体をドライエッチングした後は
窒化ガリウム系化合物半導体表面の原子がスパッタリン
グされ活性な表面が露出する。この状態のままで次のド
ライエッチング以外の工程に移るためにドライエッチン
グ用の真空チャンバーから大気中に取り出すと、窒化ガ
リウム系化合物半導体の表面が活性であるために酸化さ
れる。窒化ガリウム系化合物半導体の表面が酸化された
場合、酸化された部分は窒化ガリウム系化合物半導体中
のIII族と酸素との結合エネルギーが窒化ガリウム系化
合物半導体中のIII族と窒素の結合エネルギーよりも高
い。塩素系のガスによるドライエッチングにおいては結
合エネルギーがエッチングレートに大きな影響を与える
ことが知られており、結合エネルギーが高いほどエッチ
ングレートは遅くなる傾向にある。したがって酸化され
た部分は塩素系のガスによるドライエッチングの際に窒
化物よりもエッチングされにくい。すなわち窒化ガリウ
ム系化合物半導体の酸化された部分はその後のドライエ
ッチング工程においてマイクロマスクとなりエッチング
面の形状が不均一になることや、針状の突起物を生じる
原因となる。不活性なガス種を含むガスをエッチングガ
スとしたドライエッチング工程は主にエッチングマスク
材料に対するドライエッチングに相当し、この工程によ
り酸化されやすく変化した窒化ガリウム系化合物半導体
の表面を塩素系のガスをエッチングガスとしたドライエ
ッチングにより酸化されにくい表面に変化させることに
より解決する。こうすることにより、不活性ガスによる
ドライエッチングによりエッチングマスクを形成した
後、大気中に暴露してレジスト除去などのドライエッチ
ング以外の工程を行ったとしても、その後に窒化ガリウ
ム系化合物半導体の加工のためのドライエッチングを行
ったときには形状の不均一や針状の突起物の無い平坦性
の高いエッチング面を得ることができる。
ム系化合物半導体のドライエッチング方法は、上記課題
を克服するものであり、不活性なガス種を含むガスによ
るプラズマ中でドライエッチングした後に、酸化を生じ
る雰囲気（例：大気、酸素含有ガス中）にさらすことな
く、塩素系のガスによるプラズマ中でドライエッチング
することにより、ドライエッチングの際に生じる表面形
状の不均一や針状の突起物を低減することを特徴とす
る。不活性なガス種を含むガスによるプラズマにより窒
化ガリウム系化合物半導体をドライエッチングした後は
窒化ガリウム系化合物半導体表面の原子がスパッタリン
グされ活性な表面が露出する。この状態のままで次のド
ライエッチング以外の工程に移るためにドライエッチン
グ用の真空チャンバーから大気中に取り出すと、窒化ガ
リウム系化合物半導体の表面が活性であるために酸化さ
れる。窒化ガリウム系化合物半導体の表面が酸化された
場合、酸化された部分は窒化ガリウム系化合物半導体中
のIII族と酸素との結合エネルギーが窒化ガリウム系化
合物半導体中のIII族と窒素の結合エネルギーよりも高
い。塩素系のガスによるドライエッチングにおいては結
合エネルギーがエッチングレートに大きな影響を与える
ことが知られており、結合エネルギーが高いほどエッチ
ングレートは遅くなる傾向にある。したがって酸化され
た部分は塩素系のガスによるドライエッチングの際に窒
化物よりもエッチングされにくい。すなわち窒化ガリウ
ム系化合物半導体の酸化された部分はその後のドライエ
ッチング工程においてマイクロマスクとなりエッチング
面の形状が不均一になることや、針状の突起物を生じる
原因となる。不活性なガス種を含むガスをエッチングガ
スとしたドライエッチング工程は主にエッチングマスク
材料に対するドライエッチングに相当し、この工程によ
り酸化されやすく変化した窒化ガリウム系化合物半導体
の表面を塩素系のガスをエッチングガスとしたドライエ
ッチングにより酸化されにくい表面に変化させることに
より解決する。こうすることにより、不活性ガスによる
ドライエッチングによりエッチングマスクを形成した
後、大気中に暴露してレジスト除去などのドライエッチ
ング以外の工程を行ったとしても、その後に窒化ガリウ
ム系化合物半導体の加工のためのドライエッチングを行
ったときには形状の不均一や針状の突起物の無い平坦性
の高いエッチング面を得ることができる。
【００１６】なお、本発明においてはすでに酸化されて
いると考えられる表面に対しての対処法も同時に提示し
ている。すなわち不活性なガスでのエッチングにおいて
は、酸化物と窒化物の間の選択比が少ないため、表面が
酸化されていても表面形状の不均一や針状の突起物を生
じ難い。よって塩素系のガスでのエッチング前に不活性
なガスでのエッチングを行うことにより酸化物の層を取
り除いておき、そして引き続き塩素系のガスでのドライ
エッチングを行うことにより、酸化してしまった表面を
持つ窒化物半導体のドライエッチングを表面形状の不均
一や針状の突起物を生じることなく行うことができる。
いると考えられる表面に対しての対処法も同時に提示し
ている。すなわち不活性なガスでのエッチングにおいて
は、酸化物と窒化物の間の選択比が少ないため、表面が
酸化されていても表面形状の不均一や針状の突起物を生
じ難い。よって塩素系のガスでのエッチング前に不活性
なガスでのエッチングを行うことにより酸化物の層を取
り除いておき、そして引き続き塩素系のガスでのドライ
エッチングを行うことにより、酸化してしまった表面を
持つ窒化物半導体のドライエッチングを表面形状の不均
一や針状の突起物を生じることなく行うことができる。
【００１７】なお、本発明における不活性ガスとは窒化
物半導体に対して反応性の乏しいガスとの意味であり、
窒化物半導体と親和性の低いプラズマ生成物しかできな
いもの、そのガスを使用したドライエッチング後に窒化
物半導体表面が酸化されやすい物を指す。例えばＣ
Ｆ4、ＣＨＦ3などのフルオロカーボン系のガスも窒化物
半導体のエッチング後には表面が酸化する。このことか
らＣＦ4、ＣＨＦ3などのフルオロカーボン系のガスも本
発明における不活性ガスに含まれる。
物半導体に対して反応性の乏しいガスとの意味であり、
窒化物半導体と親和性の低いプラズマ生成物しかできな
いもの、そのガスを使用したドライエッチング後に窒化
物半導体表面が酸化されやすい物を指す。例えばＣ
Ｆ4、ＣＨＦ3などのフルオロカーボン系のガスも窒化物
半導体のエッチング後には表面が酸化する。このことか
らＣＦ4、ＣＨＦ3などのフルオロカーボン系のガスも本
発明における不活性ガスに含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づき詳細に説明する。
基づき詳細に説明する。
【００１９】（実施例１）図１は本発明による一実施例
の断面図を表したものである。酸洗浄を行ったサファイ
ア（０００１）面基板上１に、ＭＯＣＶＤ法をもちいて
ＧａＮからなる低温バッファ層、ＧａＮ層２を２μｍ、
順次積層する。III族の供給源としてはトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族の供給源としてアンモニア（Ｎ
Ｈ3）ガスを、キャリアガスとして水素を用いた。なお
ＭＢＥ（分子線エピタキシー）やＨＶＰＥ（ハイドライ
ド気相成長法）等の他の結晶成長方法を用いて構造を積
層しても問題はない。また、基板は本実施例ではサファ
イアＣ面基板を使用したが、選択成長基板、炭化珪素基
板、ＧａＮ基板、もしくはＡｌＧａＮ基板等他の基板を
使用しても何ら問題はない。
の断面図を表したものである。酸洗浄を行ったサファイ
ア（０００１）面基板上１に、ＭＯＣＶＤ法をもちいて
ＧａＮからなる低温バッファ層、ＧａＮ層２を２μｍ、
順次積層する。III族の供給源としてはトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族の供給源としてアンモニア（Ｎ
Ｈ3）ガスを、キャリアガスとして水素を用いた。なお
ＭＢＥ（分子線エピタキシー）やＨＶＰＥ（ハイドライ
ド気相成長法）等の他の結晶成長方法を用いて構造を積
層しても問題はない。また、基板は本実施例ではサファ
イアＣ面基板を使用したが、選択成長基板、炭化珪素基
板、ＧａＮ基板、もしくはＡｌＧａＮ基板等他の基板を
使用しても何ら問題はない。
【００２０】ＧａＮ層２上にエッチングマスク３となる
Ｎｉを真空蒸着法にて１０００Å蒸着する。フォトリソ
グラフィー手法にてＮｉ上にフォトレジスト膜を形成す
る。ＩＣＰ型のＲＩＥ装置にてＡｒをエッチングガスと
してＮｉのドライエッチングを行った、時間はオーバー
エッチングとなるように考慮して５分間行った。ドライ
エッチング終了後、試料をエッチングチャンバから取り
出さずに塩素をエッチングガスとして１０秒間のエッチ
ングを行った。エッチングチャンバから大気中に取りだ
し、レジストの除去を行った後に加工されたＮｉをエッ
チングマスク３とし塩素をエッチングガスとしてＩＣＰ
型のＲＩＥ装置にてＧａＮ層２のエッチングを行った。
得られた試料は針状の突起物もなく平坦なエッチング面
が得られた。
Ｎｉを真空蒸着法にて１０００Å蒸着する。フォトリソ
グラフィー手法にてＮｉ上にフォトレジスト膜を形成す
る。ＩＣＰ型のＲＩＥ装置にてＡｒをエッチングガスと
してＮｉのドライエッチングを行った、時間はオーバー
エッチングとなるように考慮して５分間行った。ドライ
エッチング終了後、試料をエッチングチャンバから取り
出さずに塩素をエッチングガスとして１０秒間のエッチ
ングを行った。エッチングチャンバから大気中に取りだ
し、レジストの除去を行った後に加工されたＮｉをエッ
チングマスク３とし塩素をエッチングガスとしてＩＣＰ
型のＲＩＥ装置にてＧａＮ層２のエッチングを行った。
得られた試料は針状の突起物もなく平坦なエッチング面
が得られた。
【００２１】（比較例１）図２は本発明によらない場合
の断面図を表している。エッチングマスク３となる積層
したＮｉを、Ａｒをエッチングガスとしてドライエッチ
ングを行うところまでは実施例１と同様に行った。その
後実施例１とは異なり塩素によるエッチングを行わずに
エッチングチャンバから大気中に取りだし、レジスト除
去を行った。加工されたＮｉをエッチングマスク３と
し、塩素をエッチングガスとしてＩＣＰ型のＲＩＥ装置
にてＧａＮ層２のエッチングを行った。得られた試料の
エッチング面は平坦性が無く針状の突起物４が生じてお
り、その面密度は約８×１０6個／ｃｍ2であった。
の断面図を表している。エッチングマスク３となる積層
したＮｉを、Ａｒをエッチングガスとしてドライエッチ
ングを行うところまでは実施例１と同様に行った。その
後実施例１とは異なり塩素によるエッチングを行わずに
エッチングチャンバから大気中に取りだし、レジスト除
去を行った。加工されたＮｉをエッチングマスク３と
し、塩素をエッチングガスとしてＩＣＰ型のＲＩＥ装置
にてＧａＮ層２のエッチングを行った。得られた試料の
エッチング面は平坦性が無く針状の突起物４が生じてお
り、その面密度は約８×１０6個／ｃｍ2であった。
【００２２】（実施例２）図３は本発明の一実施例によ
る半導体レーザ素子の断面をあらわしている。以下詳細
に説明する。サファイアＣ面基板上１１に、ＭＯＣＶＤ
を用いて以下の構造を順次積層する。
る半導体レーザ素子の断面をあらわしている。以下詳細
に説明する。サファイアＣ面基板上１１に、ＭＯＣＶＤ
を用いて以下の構造を順次積層する。
【００２３】なおＭＢＥ（分子線エピタキシー）やＨＶ
ＰＥ（ハイドライド気相成長法）等の他の結晶成長方法
を用いて以下の構造を積層しても問題はない。また、基
板は本実施例ではサファイアＣ面基板を使用したが、選
択成長基板、炭化珪素基板、ＧａＮ基板、もしくはＡｌ
ＧａＮ基板等他の基板を使用しても何ら問題はない。
ＰＥ（ハイドライド気相成長法）等の他の結晶成長方法
を用いて以下の構造を積層しても問題はない。また、基
板は本実施例ではサファイアＣ面基板を使用したが、選
択成長基板、炭化珪素基板、ＧａＮ基板、もしくはＡｌ
ＧａＮ基板等他の基板を使用しても何ら問題はない。
【００２４】ｎ型ＡｌＧａＮからなる低温バッファ層１
２、ｎ型ＧａＮ層１３、ｎ型Ａｌ0. 07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層１４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１５、ＧａＩｎＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸活性層１６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１
７、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１８、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１９を順次積層する。
２、ｎ型ＧａＮ層１３、ｎ型Ａｌ0. 07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層１４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１５、ＧａＩｎＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸活性層１６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１
７、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１８、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１９を順次積層する。
【００２５】次にｐ型層の活性化の為に７００〜９００
℃で２０分間のアニールを行う。続いて窒化物半導体上
にドライエッチング用のマスクを積層する、エッチング
用のマスクとしてはＮｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等が挙げら
れる。今回はプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2を５００
０Å堆積して用いた。
℃で２０分間のアニールを行う。続いて窒化物半導体上
にドライエッチング用のマスクを積層する、エッチング
用のマスクとしてはＮｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等が挙げら
れる。今回はプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2を５００
０Å堆積して用いた。
【００２６】積層したＳｉＯ2をフォトリソグラフィー
技術によりストライプ状にパタン化するためのレジスト
膜をＳｉＯ2上に形成し、ＳｉＯ2をドライエッチングす
ることによってエッチングマスクとしてのストライプパ
タンに加工する。ＳｉＯ2のドライエッチングはＣＨＦ3
をエッチングガスとして行った、ＣＨＦ3ガスによる所
望のドライエッチングが終了した後に真空チャンバーか
ら大気中に取りだし、レジストを除去する工程を行っ
た。その後に窒化物半導体エッチング用のＩＣＰ型ＲＩ
Ｅ装置の真空チャンバー内に導入し、まずＡｒをエッチ
ングガスとして３０秒間のドライエッチングを行った、
続いてエッチングガスを塩素ガスにきりかえてドライエ
ッチングを約３分間行った。ドライエッチング終了後に
真空チャンバ内から取り出し、観察したところエッチン
グ面は平坦で形状の不均一性や針状の突起物は見られな
かった。
技術によりストライプ状にパタン化するためのレジスト
膜をＳｉＯ2上に形成し、ＳｉＯ2をドライエッチングす
ることによってエッチングマスクとしてのストライプパ
タンに加工する。ＳｉＯ2のドライエッチングはＣＨＦ3
をエッチングガスとして行った、ＣＨＦ3ガスによる所
望のドライエッチングが終了した後に真空チャンバーか
ら大気中に取りだし、レジストを除去する工程を行っ
た。その後に窒化物半導体エッチング用のＩＣＰ型ＲＩ
Ｅ装置の真空チャンバー内に導入し、まずＡｒをエッチ
ングガスとして３０秒間のドライエッチングを行った、
続いてエッチングガスを塩素ガスにきりかえてドライエ
ッチングを約３分間行った。ドライエッチング終了後に
真空チャンバ内から取り出し、観察したところエッチン
グ面は平坦で形状の不均一性や針状の突起物は見られな
かった。
【００２７】その後ｎ層の掘り込み、パシベーション膜
２１形成やｐ電極２０、ｎ電極２２等の形成、素子分離
等の工程を経てレーザ素子を作製した。
２１形成やｐ電極２０、ｎ電極２２等の形成、素子分離
等の工程を経てレーザ素子を作製した。
【００２８】本発明を適用して得られた素子において
は、本発明を適用しない場合、すなわち塩素ガスによる
ドライエッチングの前にＡｒガスによるドライエッチン
グを行わない場合よりも、針状の突起物の密度が減少し
ておりレーザ素子の歩留りが向上した。
は、本発明を適用しない場合、すなわち塩素ガスによる
ドライエッチングの前にＡｒガスによるドライエッチン
グを行わない場合よりも、針状の突起物の密度が減少し
ておりレーザ素子の歩留りが向上した。
【００２９】なお、以上の実施例においては基本的な実
験と半導体レーザを例にとって説明したが、本発明のド
ライエッチング方法はこれらのプロセスのみに限定され
るものではなく、他の窒化ガリウム系化合物半導体を利
用したデバイス、例えばＬＥＤやＨＥＭＴ、ＦＥＴ、Ｈ
ＢＴ、ＭＥＳＦＥＴ等の発光デバイスや電子デバイスの
プロセスにも適用することが可能なのは言うまでも無
い。
験と半導体レーザを例にとって説明したが、本発明のド
ライエッチング方法はこれらのプロセスのみに限定され
るものではなく、他の窒化ガリウム系化合物半導体を利
用したデバイス、例えばＬＥＤやＨＥＭＴ、ＦＥＴ、Ｈ
ＢＴ、ＭＥＳＦＥＴ等の発光デバイスや電子デバイスの
プロセスにも適用することが可能なのは言うまでも無
い。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を適用すれば窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッ
チングにおいて平坦性の高いエッチング面を得ることが
できる。すなわちドライエッチングを利用して作製され
るレーザや電子デバイス等の素子の特性と歩留り向上に
多大な貢献をする。
を適用すれば窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッ
チングにおいて平坦性の高いエッチング面を得ることが
できる。すなわちドライエッチングを利用して作製され
るレーザや電子デバイス等の素子の特性と歩留り向上に
多大な貢献をする。
【図１】本発明の一実施例であるエッチング方法を説明
するための図
するための図
【図２】比較例であるエッチング方法を説明するための
図
図
【図３】本発明の他実施例によるレーザ構造の断面図
１ サファイア基板
２ ＧａＮ層
３ エッチングマスク
４ 針状の突起物
１１ サファイア基板
１２ ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層
１３ ｎ型ＧａＮ層
１４ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
１５ ｎ型ＧａＮ光ガイド層
１６ ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性層
１７ ｐ型ＧａＮ光ガイド層
１８ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
１９ ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０ ｐ電極
２１ パシベーション膜
２２ ｎ電極
Claims (6)
- 【請求項１】 不活性なガス種を含むガスをエッチング
ガスとしてドライエッチングを行う第一の工程と、前記
第一の工程の後に、塩素系のガスをエッチングガスとし
てドライエッチングを行う第二の工程とを備えているこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体のドライエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 不活性なガス種を含むガスをエッチング
ガスとしてドライエッチングを行う第一の工程と、前記
第一の工程の後に、酸化を生じる雰囲気にさらすことな
く、塩素系のガスをエッチングガスとしてドライエッチ
ングを行う第二の工程とを備えていることを特徴とする
窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 不活性なガス種が希ガスであることを特
徴とする請求項１または２に記載の窒化ガリウム系化合
物半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 不活性なガス種がフルオロカーボン系の
ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 塩素系のガスが塩素Ｃｌ2、四塩化炭素
ＣＣｌ4、三塩化ホウ素ＢＣｌ3であることを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物
半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項６】 塩素系のガスをエッチングガスとしてド
ライエッチングを行う工程により、窒化ガリウム系化合
物半導体表面に塩素、塩素系ガスあるいはその生成物が
堆積、吸着または結合した層が形成されることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の窒化ガリウム系化
合物半導体のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085285A JP2003282543A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085285A JP2003282543A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282543A true JP2003282543A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29232302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002085285A Withdrawn JP2003282543A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 窒化ガリウム系化合物半導体のドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282543A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003309105A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法 |
| WO2006041134A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 窒化化合物半導体素子およびその製造方法 |
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2011146522A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Panasonic Corp | 基板の加工方法 |
| JP2013041978A (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子、及び窒化物半導体発光素子を作製する方法 |
| JP2017201668A (ja) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 豊田合成株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2018085455A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002085285A patent/JP2003282543A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN100454693C (zh) * | 2004-10-15 | 2009-01-21 | 松下电器产业株式会社 | 氮化物半导体元件及其制造方法 |
| US8093685B2 (en) | 2004-10-15 | 2012-01-10 | Panasonic Corporation | Nitride compound semiconductor element |
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| WO2018096898A1 (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| CN109997235A (zh) * | 2016-11-24 | 2019-07-09 | 日机装株式会社 | 半导体发光元件的制造方法 |
| US10720547B2 (en) | 2016-11-24 | 2020-07-21 | Nikkiso Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor light emitting device |
| CN109997235B (zh) * | 2016-11-24 | 2021-08-20 | 日机装株式会社 | 半导体发光元件的制造方法 |
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