JP2016207968A - 窒化物系半導体のエッチング方法および窒化物系半導体の結晶欠陥検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒化物系半導体SPCにおいてエッチピットを安定的に形成するため、まず、アルカリ金属水酸化物からなる主剤に、酸化性固体からなる添加剤を添加したエッチング剤を準備する。次いで、準備したエッチング剤を融解し、溶融したエッチング剤に窒化物系半導体SPCを浸漬する。これにより、窒化物系半導体SPCの表面は、主として異方性の化学エッチングによりエッチングされるので、窒化物系半導体SPCの表面には、安定的にエッチピットが形成される。
【選択図】図1
Description
窒化物系半導体のエッチング方法であって、アルカリ金属水酸化物からなる主剤に、酸化性固体からなる添加剤を添加したエッチング剤を融解し、溶融した前記エッチング剤に前記窒化物系半導体を浸漬することにより前記窒化物系半導体をエッチングする、エッチング方法。酸化性固体を添加することにより、溶融したエッチング剤中で酸化性固体が熱分解して酸素原子が生成される。この生成された酸素原子により異方性の化学エッチングが促進されることにより、エッチピットが安定的に形成される。
前記主剤は、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの少なくとも一方を含んでいる、適用例1記載のエッチング方法。水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとは、入手が容易で、安価であるため、より容易にエッチングを行うことが可能であるとともに、エッチングに要するコストを低減することができる。
前記添加剤の添加量は、前記主剤に対する重量比で1%から10%の範囲である、適用例1または2記載のエッチング方法。添加剤の添加量を主剤に対する重量比で1%以上とすることで、化学エッチングの促進効果が十分に維持されるので、より安定的にエッチピットを形成することが可能となる。また、添加剤の添加量を主剤に対する重量比で10%以下とすることで、反応性が高い酸素原子が過剰に生成されることが抑制されるので、エッチング剤の取り扱いをより容易とすることができる。
前記エッチングは、460℃から600℃の温度範囲で行われる、適用例1ないし3のいずれか記載のエッチング方法。エッチングを460℃以上で行うことにより、添加剤がより確実に熱分解するため、安定的なエッチピットの形成をより確実に行うことができる。また、エッチングを600℃以下で行うことにより、エッチピットが重なり合うことを抑制することができるので、結晶欠陥の密度をより正確に評価することができる。
A1.結晶欠陥の検出
A2.実施例および比較例:
図1は、本発明の一実施形態として窒化ガリウム(GaN)基板の結晶欠陥を検出する際のエッチング工程の具体例を示す説明図である。詳細については後述するが、図1に一例を示すエッチング工程を経ることにより、GaN基板表面の結晶欠陥の位置には窪み(エッチピット)が形成される。このエッチング工程においてエッチピットが形成され、結晶欠陥が顕在化されたGaN基板の表面の形態を光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いて観察することにより、GaN基板の結晶欠陥を検出することができる。また、エッチピットは、結晶欠陥の種類によってその形状が異なるため、エッチピットの形状を観察することにより、GaN基板が有する結晶欠陥の種類を判別することが可能となる。さらに、エッチピットが形成された表面の形態観察による結晶欠陥の検出の他、例えば、エッチング工程により十分に小さなエッチピットを形成した後、SEMによりエッチピットの位置を特定し、特定されたエッチピット近傍の結晶構造を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察することによって、結晶欠陥の発生原因や、結晶欠陥の伝播特性等を評価することも可能である。
[実施例1]
本実施形態の第1の実施例(実施例1)として、GaN基板をエッチングして、その表面形態を観察した。具体的には、まず、GaN基板上にGaN単結晶膜(エピ膜)をエピタキシャル成長した基板(エピ基板)を準備した。準備したエピ基板のエピ膜側の表面形態を、光学顕微鏡を用いて観察した。なお、準備したエピ基板のエピ膜は、基板のGa面側に形成されたエピ膜であり、エピ膜の表面もGa面となっている。
実施例1と同様のエッチングを行った後、表面形態の観察を行った。実施例2では、エッチング剤におけるNa2O2の添加量をKOHに対する重量比(Na2O2/KOH)にして3%とし、エッチング時間を6分とした。他の点は実施例1と同じである。
比較例として、Na2O2を添加せず、KOHのみでGaN基板にエッチピットが形成されるか否かを評価した。具体的には、エッチング剤としてKOHのみを用い、エッチング時間を6分とした。他の点は、実施例1と同じである。
第3の実施例(実施例3)では、GaN基板のN面にエッチピットが形成されるか否かを評価した。実施例3では、エッチングの対象となるGaN基板として、異種基板上にエピタキシャル成長されたエピ膜を異種基板から分離して得られた基板を準備した。次いで、実施例2と同一の条件でエッチングを行い、エッチング後の基板のN面を光学顕微鏡で観察した。
12…ヒータ
13…熱電対
21…坩堝
22…試料ホルダ
SPC…試料
Claims (5)
- 窒化物系半導体のエッチング方法であって、
アルカリ金属水酸化物からなる主剤に、酸化性固体からなる添加剤を添加したエッチング剤を融解し、
溶融した前記エッチング剤に前記窒化物系半導体を浸漬することにより前記窒化物系半導体をエッチングする、
エッチング方法。 - 前記主剤は、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの少なくとも一方を含んでいる、請求項1記載のエッチング方法。
- 前記添加剤の添加量は、前記主剤に対する重量比で1%から10%の範囲である、請求項1または2記載のエッチング方法。
- 前記エッチングは、460℃から600℃の温度範囲で行われる、請求項1ないし3のいずれか記載のエッチング方法。
- 窒化物系半導体の結晶欠陥の検出方法であって、
請求項1ないし4のいずれか記載のエッチング方法に前記窒化物系半導体をエッチングする工程と、
前記エッチングが行われた窒化物系半導体の表面形態を観察することにより、前記窒化物系半導体の結晶欠陥を検出する工程と、
を備える、結晶欠陥の検出方法。
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