JP3045912B2 - ＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング方法 - Google Patents
ＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌＧａＡｓ半導体層の
エッチング方法に関する。更に詳しくは、ヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ、半導体レーザー、発光ダイオー
ドなどの化合物半導体に使用されるＡｌＧａＡｓ半導体
層のエッチング方法に関する。
エッチング方法に関する。更に詳しくは、ヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ、半導体レーザー、発光ダイオー
ドなどの化合物半導体に使用されるＡｌＧａＡｓ半導体
層のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】化合物
半導体を構成するＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓなどの半導体
層は、一般にその表面を酸化して、酸化物を酸またはア
ルカリで取り除くことによる酸化還元反応によりエッチ
ングされる。従来、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の化合物
半導体において、ＧａＡｓ層を選択的にエッチングする
エッチャントとしてＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2などが使用され
ている。ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2を使用した場合のエッチン
グのメカニズムを以下に記載する。ＧａＡｓ基板上にＡ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、ＧａＡｓ層を順次エピタキシャル
成長させる。この基板に対して、ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2＝
１：２０の溶液でエッチングすると、まず最上層のＧａ
Ａｓ層がエッチングされる。このエッチングがＡｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層に到達すると、その表面にＡｌの酸化膜
が形成される。この酸化膜は、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層が
エッチングされるのを防ぐ役割を果たす。
半導体を構成するＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓなどの半導体
層は、一般にその表面を酸化して、酸化物を酸またはア
ルカリで取り除くことによる酸化還元反応によりエッチ
ングされる。従来、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の化合物
半導体において、ＧａＡｓ層を選択的にエッチングする
エッチャントとしてＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2などが使用され
ている。ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2を使用した場合のエッチン
グのメカニズムを以下に記載する。ＧａＡｓ基板上にＡ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、ＧａＡｓ層を順次エピタキシャル
成長させる。この基板に対して、ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2＝
１：２０の溶液でエッチングすると、まず最上層のＧａ
Ａｓ層がエッチングされる。このエッチングがＡｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層に到達すると、その表面にＡｌの酸化膜
が形成される。この酸化膜は、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層が
エッチングされるのを防ぐ役割を果たす。
【０００３】一方、ＡｌＧａＡｓ層を選択的にエッチン
グするためのエッチャントとして、ＧａＡｓよりもＡｌ
の溶解度が大きいことを利用した、ＮａＯＨ：Ｈ2Ｏ2、
ＫＩ／Ｉ2、ＨＦ或いはＨＣｌなどが報告されている。
しかしながら、上記エッチャントの内、ＮａＯＨ：Ｈ2
Ｏ2、ＫＩ／Ｉ2などのようなアルカリ金属を含むもの
は、含有されるアルカリ金属により半導体層が汚染され
る可能性があるので好ましくない。またＨＣｌやＨＦで
は、Ａｌの混晶比が３５〜４５％以上ないと再現性よく
エッチングされないといった問題点があった。
グするためのエッチャントとして、ＧａＡｓよりもＡｌ
の溶解度が大きいことを利用した、ＮａＯＨ：Ｈ2Ｏ2、
ＫＩ／Ｉ2、ＨＦ或いはＨＣｌなどが報告されている。
しかしながら、上記エッチャントの内、ＮａＯＨ：Ｈ2
Ｏ2、ＫＩ／Ｉ2などのようなアルカリ金属を含むもの
は、含有されるアルカリ金属により半導体層が汚染され
る可能性があるので好ましくない。またＨＣｌやＨＦで
は、Ａｌの混晶比が３５〜４５％以上ないと再現性よく
エッチングされないといった問題点があった。
【０００４】更に、特開昭６０−８６８３６号公報で
は、ＡｌＧａＡｓ層を選択的にエッチングするためのエ
ッチャントとして、リン酸液を使用する旨記載されてい
る。しかしながら、このリン酸液では、ＡｌＧａＡｓ層
におけるＡｌの混晶比が０．５以下の場合、エッチング
の状態が不均一であり、エッチングレートが低くなると
いう問題点があった。
は、ＡｌＧａＡｓ層を選択的にエッチングするためのエ
ッチャントとして、リン酸液を使用する旨記載されてい
る。しかしながら、このリン酸液では、ＡｌＧａＡｓ層
におけるＡｌの混晶比が０．５以下の場合、エッチング
の状態が不均一であり、エッチングレートが低くなると
いう問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かくして、この発明によ
れば、ＡｌＧａＡｓ半導体層及びＧａＡｓ半導体層を含
む多層構造の半導体層のエッチング方法であって、ヨウ
素とヨウ化アンモニウムからなるエッチャントを使用す
ることによりＡｌＧａＡｓ半導体層を選択的にエッチン
グすることからなり、ヨウ化アンモニウムに対するヨウ
素のモル比が０．３〜１．２であり、ＧａＡｓ半導体層
に対するＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング速度の比が
４以上であることを特徴とするＡｌＧａＡｓ半導体層の
エッチング方法が提供される。
れば、ＡｌＧａＡｓ半導体層及びＧａＡｓ半導体層を含
む多層構造の半導体層のエッチング方法であって、ヨウ
素とヨウ化アンモニウムからなるエッチャントを使用す
ることによりＡｌＧａＡｓ半導体層を選択的にエッチン
グすることからなり、ヨウ化アンモニウムに対するヨウ
素のモル比が０．３〜１．２であり、ＧａＡｓ半導体層
に対するＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング速度の比が
４以上であることを特徴とするＡｌＧａＡｓ半導体層の
エッチング方法が提供される。
【０００６】この発明は、エッチャントに含まれるアル
カリ金属による汚染がなく、かつ再現性よくＡｌＧａＡ
ｓ半導体層を選択的にエッチングする方法を提供するこ
とを目的としており、そのためにヨウ素（Ｉ2）とヨウ
化アンモニウム（ＮＨ4Ｉ）とを主成分とする溶液がエ
ッチャントとして使用される。
カリ金属による汚染がなく、かつ再現性よくＡｌＧａＡ
ｓ半導体層を選択的にエッチングする方法を提供するこ
とを目的としており、そのためにヨウ素（Ｉ2）とヨウ
化アンモニウム（ＮＨ4Ｉ）とを主成分とする溶液がエ
ッチャントとして使用される。
【０００７】この発明のエッチャントとして使用される
Ｉ2とＮＨ4Ｉは、ＧａＡｓ半導体層に対するＡｌＧａＡ
ｓ半導体層のエッチング速度の比（選択比）が大きいほ
ど好ましい。速度の比が４以上であれば、ＧａＡｓ半導
体層のエッチング速度よりＡｌＧａＡｓ半導体層のエッ
チング速度の方が速いので、ＡｌＧａＡｓ半導体層を選
択的にエッチングすることができる。また、Ｉ2とＮＨ4
Ｉのモル比は、使用される半導体層のＡｌ含有量によっ
て相違するが、０．３〜１．２（Ｉ2／ＮＨ4Ｉ）、更に
０．３〜０．６が好ましい。
Ｉ2とＮＨ4Ｉは、ＧａＡｓ半導体層に対するＡｌＧａＡ
ｓ半導体層のエッチング速度の比（選択比）が大きいほ
ど好ましい。速度の比が４以上であれば、ＧａＡｓ半導
体層のエッチング速度よりＡｌＧａＡｓ半導体層のエッ
チング速度の方が速いので、ＡｌＧａＡｓ半導体層を選
択的にエッチングすることができる。また、Ｉ2とＮＨ4
Ｉのモル比は、使用される半導体層のＡｌ含有量によっ
て相違するが、０．３〜１．２（Ｉ2／ＮＨ4Ｉ）、更に
０．３〜０．６が好ましい。
【０００８】この発明のＮＨ4ＩとＩ2からなるエッチャ
ントは、通常、水溶液の形で用いられる。場合により水
とメタノール、エタノール、プロパノールなどの有機系
溶媒や過酸化水素水との混合液の形であってもよい。こ
の場合のエッチャントにおけるＮＨ4ＩとＩ2の合計濃度
は、好ましくは８〜２３重量％である。更に、エッチン
グ方式としては、公知の方法、例えば、浸漬式、流水
式、スプレー式などのいずれの方法も使用することがで
きる。このうち浸漬式のエッチング方式では、一定の速
度で撹拌することによって、ＡｌＧａＡｓ半導体層の表
面に、常に新鮮なエッチャントを接触させることが好ま
しい。
ントは、通常、水溶液の形で用いられる。場合により水
とメタノール、エタノール、プロパノールなどの有機系
溶媒や過酸化水素水との混合液の形であってもよい。こ
の場合のエッチャントにおけるＮＨ4ＩとＩ2の合計濃度
は、好ましくは８〜２３重量％である。更に、エッチン
グ方式としては、公知の方法、例えば、浸漬式、流水
式、スプレー式などのいずれの方法も使用することがで
きる。このうち浸漬式のエッチング方式では、一定の速
度で撹拌することによって、ＡｌＧａＡｓ半導体層の表
面に、常に新鮮なエッチャントを接触させることが好ま
しい。
【０００９】次に、この発明のエッチャントによってエ
ッチングされるＡｌＧａＡｓ半導体層は、Ａｌの混晶比
が０．１５％以上であれば適用することができるので、
Ａｌの混晶比が低い場合でも均一なエッチングを行うこ
とができると共にエッチングレートを高く維持すること
もできる。更に、Ａｌの混晶比が大きいほどエッチング
レート及び選択比が高くなる。また、エッチングの際に
使用されるマスク材料としては、特に限定されることは
なく、例えばフォトレジスト、ＳｉＮ、ＳｉＯ 2などが
使用できる。
ッチングされるＡｌＧａＡｓ半導体層は、Ａｌの混晶比
が０．１５％以上であれば適用することができるので、
Ａｌの混晶比が低い場合でも均一なエッチングを行うこ
とができると共にエッチングレートを高く維持すること
もできる。更に、Ａｌの混晶比が大きいほどエッチング
レート及び選択比が高くなる。また、エッチングの際に
使用されるマスク材料としては、特に限定されることは
なく、例えばフォトレジスト、ＳｉＮ、ＳｉＯ 2などが
使用できる。
【００１０】この発明のエッチング方法は、ＡｌＧａＡ
ｓ系及びＧａＡｓ系からなる多層構造の半導体層を有す
るものであれば、いずれでも適用することができる。例
えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、
発光素子、受光素子などに使用されるＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ半導体層が挙げられ、このうち、ＨＢＴ作成の際
のメサエッチングに使用することにより、後のエミッ
タ、コレクタ及びベースの各オーミッタ電極の形成が自
己整合的に行えるので更に好ましい。
ｓ系及びＧａＡｓ系からなる多層構造の半導体層を有す
るものであれば、いずれでも適用することができる。例
えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、
発光素子、受光素子などに使用されるＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ半導体層が挙げられ、このうち、ＨＢＴ作成の際
のメサエッチングに使用することにより、後のエミッ
タ、コレクタ及びベースの各オーミッタ電極の形成が自
己整合的に行えるので更に好ましい。
【００１１】
【作用】この発明におけるＩ2とＮＨ4Ｉからなるエッチ
ャントは、Ａｌ、Ｇａ及びＡｓとそれぞれヨウ化物を形
成する。これらヨウ化物のうち、ヨウ化アルミニウムは
他のＧａ及びＡｓのヨウ化物よりも溶解度が大きい。そ
のためＧａＡｓに比べてＡｌＧａＡｓの方のエッチング
速度を速くすることができ、ＡｌＧａＡｓ半導体層を選
択的にエッチングすることが可能となる。
ャントは、Ａｌ、Ｇａ及びＡｓとそれぞれヨウ化物を形
成する。これらヨウ化物のうち、ヨウ化アルミニウムは
他のＧａ及びＡｓのヨウ化物よりも溶解度が大きい。そ
のためＧａＡｓに比べてＡｌＧａＡｓの方のエッチング
速度を速くすることができ、ＡｌＧａＡｓ半導体層を選
択的にエッチングすることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図１及び図２に基
づいて説明する。まず、図１はＩ2／ＮＨ4 Ｉの比に対す
るＡｌＧａＡｓとＧａＡｓのエッチング速度を示した実
施例である。図１中、横軸はＩ2／ＮＨ4Ｉのモル比、縦
軸はＡｌ0.25Ｇａ0.75ＡｓとＧａＡｓのエッチング速度
とその速度比（選択性）を示している。尚、図１の測定
条件は、温度を室温（２５℃）とし、水溶液中とした。
この図からも明らかなように、Ｉ2／ＮＨ4Ｉのモル比が
０．３〜０．６の範囲内では、良好な選択比（４以上）
が得られている。
づいて説明する。まず、図１はＩ2／ＮＨ4 Ｉの比に対す
るＡｌＧａＡｓとＧａＡｓのエッチング速度を示した実
施例である。図１中、横軸はＩ2／ＮＨ4Ｉのモル比、縦
軸はＡｌ0.25Ｇａ0.75ＡｓとＧａＡｓのエッチング速度
とその速度比（選択性）を示している。尚、図１の測定
条件は、温度を室温（２５℃）とし、水溶液中とした。
この図からも明らかなように、Ｉ2／ＮＨ4Ｉのモル比が
０．３〜０．６の範囲内では、良好な選択比（４以上）
が得られている。
【００１３】次に、この発明のエッチャントをＧａＡｓ
系ＨＢＴに適用した実施例を図２を基に説明する。図２
（ａ）は、ＧａＡｓ基板１、ｎ+−ＧａＡｓコレクタコ
ンタクト層２、ｎ−ＧａＡｓコレクタ層３、ｐ+−Ｇａ
Ａｓベース層４、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエミッタ層
５、ｎ+−ＧａＡｓキャップ層６からなるＨＢＴのエピ
タキシャルウェハの構造を示している。この図２（ａ）
に示したｎ+−ＧａＡｓキャップ６層上にＣＶＤ法によ
りＳｉＮ膜を形成し、エッチングしてＳｉＮ膜７からな
るパターンを形成した。このＳｉＮ膜７をマスクとし
て、ｎ+−ＧａＡｓキャップ層６をエッチングした。こ
のエッチングに使用したエッチャントは、n-Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓエミッタ層５はエッチングせず、ｎ+−ＧａＡ
ｓキャップ層６を選択的にエッチングするＮＨ4ＯＨ：
Ｈ2Ｏ2とした。
系ＨＢＴに適用した実施例を図２を基に説明する。図２
（ａ）は、ＧａＡｓ基板１、ｎ+−ＧａＡｓコレクタコ
ンタクト層２、ｎ−ＧａＡｓコレクタ層３、ｐ+−Ｇａ
Ａｓベース層４、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエミッタ層
５、ｎ+−ＧａＡｓキャップ層６からなるＨＢＴのエピ
タキシャルウェハの構造を示している。この図２（ａ）
に示したｎ+−ＧａＡｓキャップ６層上にＣＶＤ法によ
りＳｉＮ膜を形成し、エッチングしてＳｉＮ膜７からな
るパターンを形成した。このＳｉＮ膜７をマスクとし
て、ｎ+−ＧａＡｓキャップ層６をエッチングした。こ
のエッチングに使用したエッチャントは、n-Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓエミッタ層５はエッチングせず、ｎ+−ＧａＡ
ｓキャップ層６を選択的にエッチングするＮＨ4ＯＨ：
Ｈ2Ｏ2とした。
【００１４】続いて、Ｉ2／ＮＨ4Ｉのモル比が０．４、
濃度が１０重量％の水溶液からなるエッチャントで、室
温（２５℃）で、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエミッタ層５
をエッチングした。ここで、Ｉ2／ＮＨ4Ｉのエッチング
液は、図１にも示されているようにＡｌＧａＡｓのエッ
チング速度に対して、ＧａＡｓのそれが約５分の１以下
なので、図２（ｃ）に示すようなアンダーカットを形成
することができ、またｐ+−ＧａＡｓベース層４の表面
だしを再現性よく容易に行うことができた。この後Ｓｉ
Ｎ膜７を除去し、電極用の金属を蒸着するとエミッタ電
極８及びベース電極９が自然に分離し、各電極を自己整
合的に形成することができた（図２（ｄ））。
濃度が１０重量％の水溶液からなるエッチャントで、室
温（２５℃）で、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエミッタ層５
をエッチングした。ここで、Ｉ2／ＮＨ4Ｉのエッチング
液は、図１にも示されているようにＡｌＧａＡｓのエッ
チング速度に対して、ＧａＡｓのそれが約５分の１以下
なので、図２（ｃ）に示すようなアンダーカットを形成
することができ、またｐ+−ＧａＡｓベース層４の表面
だしを再現性よく容易に行うことができた。この後Ｓｉ
Ｎ膜７を除去し、電極用の金属を蒸着するとエミッタ電
極８及びベース電極９が自然に分離し、各電極を自己整
合的に形成することができた（図２（ｄ））。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、ＮＨ4ＩとＩ2を主成
分とする溶液の選択性を利用して再現性よくＡｌＧａＡ
ｓ半導体層の選択的なエッチングが可能となり、かつ、
アルカリ金属によって半導体層が汚染されることのない
エッチャントを提供することができる。
分とする溶液の選択性を利用して再現性よくＡｌＧａＡ
ｓ半導体層の選択的なエッチングが可能となり、かつ、
アルカリ金属によって半導体層が汚染されることのない
エッチャントを提供することができる。
【図１】この発明のＮＨ4ＩとＩ2からなるエッチャント
のＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓ半導体層に対するエッチン
グ速度と選択比を示す図である。
のＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓ半導体層に対するエッチン
グ速度と選択比を示す図である。
【図２】この発明のエッチャントを使用したＨＢＴのＡ
ｌＧａＡｓ層の選択的エッチングを示す図である。
ｌＧａＡｓ層の選択的エッチングを示す図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ｎ+−ＧａＡｓサブコレクタ層 ３ ｎ−ＧａＡｓコレクタ層 ４ ｐ+−ＧａＡｓベース層 ５ ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエミッタ層 ６ ｎ+−ＧａＡｓキャップ層 ７ ＳｉＮ膜 ８ エミッタ電極 ９ ベース電極
Claims (5)
- 【請求項１】 ＡｌＧａＡｓ半導体層及びＧａＡｓ半導
体層を含む多層構造の半導体層のエッチング方法であっ
て、ヨウ素とヨウ化アンモニウムからなるエッチャント
を使用することによりＡｌＧａＡｓ半導体層を選択的に
エッチングすることからなり、ヨウ化アンモニウムに対
するヨウ素のモル比が０．３〜１．２であり、ＧａＡｓ
半導体層に対するＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング速
度の比が４以上であることを特徴とするＡｌＧａＡｓ半
導体層のエッチング方法。 - 【請求項２】 ヨウ化アンモニウムに対するヨウ素のモ
ル比が、０．３〜０．６である請求項１記載のＡｌＧａ
Ａｓ半導体層のエッチング方法。 - 【請求項３】 エッチングが、ＡｌＧａＡｓエミッタ
層、ＧａＡｓベース層、ＧａＡｓコレクタ層からなるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製造工程において、
エミッタ層のメサエッチングに使用されることからなる
請求項１又は２に記載のＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチ
ング方法。 - 【請求項４】 エッチャントが有機系溶媒又は過酸化水
素水を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載のＡｌＧ
ａＡｓ半導体層のエッチング方法。 - 【請求項５】 ヨウ素とヨウ化アンモニウムが、エッチ
ャント中に合計濃度として８〜２３重量％含まれる請求
項１〜４のいずれか１つに記載のＡｌＧａＡｓ半導体層
のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328886A JP3045912B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328886A JP3045912B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183286A JPH07183286A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3045912B2 true JP3045912B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=18215197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328886A Expired - Fee Related JP3045912B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ＡｌＧａＡｓ半導体層のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045912B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308986B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2013-10-09 | スタンレー電気株式会社 | 化合物半導体のエッチング液、化合物半導体のエッチング方法及び化合物半導体発光素子の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5328886A patent/JP3045912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07183286A (ja) | 1995-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |