JP6821948B2 - Etching Solution, Etching Equipment, and Etching Method Used for Photoelectrochemical Etching of Silicon Carbide (SiC) Substrate - Google Patents
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Description
本発明は炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板用の光電気化学エッチングに用いるエッチング液と、このエッチング液を用いてＳｉＣ基板を光電気化学エッチングするための装置および方法に関する。 The present invention relates to an etching solution used for photoelectrochemical etching for a silicon carbide (SiC) substrate, and an apparatus and method for photoelectrochemical etching of a SiC substrate using this etching solution.
炭化ケイ素を材料とする半導体基板（ＳｉＣ基板）を用いて半導体装置を製造する工程においては、半導体装置の寄生抵抗の低減等のために、ＳｉＣ基板の厚みを低減する薄板化工程が行われる。薄板化工程では、例えば、半導体基板の裏面電極を形成する面を研磨やエッチング等によって削り、ＳｉＣ基板の厚みを低減させる。 In the process of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate (SiC substrate) made of silicon carbide as a material, a thinning step of reducing the thickness of the SiC substrate is performed in order to reduce the parasitic resistance of the semiconductor device. In the thinning step, for example, the surface forming the back electrode of the semiconductor substrate is ground by polishing, etching, or the like to reduce the thickness of the SiC substrate.
特許文献１に記載されているように、半導体分野においては、ＧａＮ等の窒化物半導体基板をエッチングする際に光電気化学（ＰＥＣ：photo electrochemical）エッチングが用いられている。例えば、光電気化学エッチングを用いてＧａＮをエッチングする場合、ＧａＮのバンドギャップに相当する波長（３６５ｎｍ）よりも短いＵＶ光（紫外線）を照射する。これにより、ＧａＮ中に電子−正孔対が生成され、電子はバイアス印加によって引き抜かれ、残った正孔がＧａＮの表面側に移動する。そして、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液のＯＨ−イオンとの反応でＧａＮ表面の酸化・溶解を繰り返しながらＧａＮがエッチングされる。 As described in Patent Document 1, in the field of semiconductors, photoelectrochemical (PEC) etching is used when etching a nitride semiconductor substrate such as GaN. For example, when GaN is etched using photoelectrochemical etching, UV light (ultraviolet rays) shorter than the wavelength corresponding to the band gap of GaN (365 nm) is irradiated. As a result, electron-hole pairs are generated in the GaN, the electrons are drawn out by applying the bias, and the remaining holes move to the surface side of the GaN. Then, GaN is etched while repeating oxidation and dissolution of the GaN surface by the reaction of the potassium hydroxide (KOH) aqueous solution with OH-ions.
また、非特許文献１に記載されているように、光電気化学エッチングによってＳｉＣ基板を薄板化する技術が検討されている。下記式（１）および（２）に示すように、ＳｉＣ基板に光を照射することによって誘起されたホール（ｈ+）がＳｉＣ基板の表面側に移動し、基板表面を酸化する。下記式（２）に示すように、生成したシリコン酸化物（ＳｉＯ、ＳｉＯ２）は、エッチング液中に含まれるフッ酸によって除去される。ＳｉＣ基板の酸化反応と酸化反応によって生成したシリコン酸化物の除去反応が進行することによって、ＳｉＣ基板のエッチングが進行する。
ＳｉＣ＋４Ｈ２Ｏ＋８ｈ+ → ＳｉＯ２＋ＣＯ２＋８Ｈ+ （１）
ＳｉＣ＋２Ｈ２Ｏ＋４ｈ+ → ＳｉＯ＋ＣＯ＋４Ｈ+ （２）
Further, as described in Non-Patent Document 1, a technique for thinning a SiC substrate by photoelectrochemical etching is being studied. As shown in the following formulas (1) and (2), holes (h + ) induced by irradiating the SiC substrate with light move to the surface side of the SiC substrate and oxidize the substrate surface. As shown in the following formula (2), the generated silicon oxides (SiO, SiO 2 ) are removed by hydrofluoric acid contained in the etching solution. Etching of the SiC substrate proceeds as the oxidation reaction of the SiC substrate and the removal reaction of the silicon oxide generated by the oxidation reaction proceed.
SiC + 4H 2 O + 8h + → SiO 2 + CO 2 + 8H + (1)
SiC + 2H 2 O + 4h + → SiO + CO + 4H + (2)
光電気化学エッチングによってＳｉＣ基板を薄板化する技術を実用化するためには、エッチング速度を十分に高くする必要がある。非特許文献１では、低エネルギー光源に加えて、高エネルギーのレーザ光源を使用することによってホールの生成を促進し、エッチング速度を向上させている。しかしながら、高エネルギーのレーザ光源を使用しているために、装置が大型化し、装置コスト等の製造コストが増大するという問題があった。 In order to put into practical use the technique of thinning a SiC substrate by photoelectrochemical etching, it is necessary to increase the etching rate sufficiently. In Non-Patent Document 1, a high-energy laser light source is used in addition to the low-energy light source to promote hole formation and improve the etching rate. However, since a high-energy laser light source is used, there is a problem that the device becomes large and the manufacturing cost such as the device cost increases.
本発明者は、装置が大型化し高コスト化する要因となるレーザ光源を使用しないで、光電気化学エッチングによってＳｉＣ基板をエッチングする際のエッチング速度を向上するために、エッチング液の検討を行い、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。 The present inventor has studied an etching solution in order to improve the etching rate when etching a SiC substrate by photoelectrochemical etching without using a laser light source, which causes the device to become large and costly. As a result of diligent research, the present invention has been completed.
本発明は、炭化ケイ素基板の光電気化学エッチングに用いるエッチング液であって、フッ酸（ＨＦ）と、硝酸（ＨＮＯ３）とを含むエッチング液を提供する。 The present invention provides an etching solution used for photoelectrochemical etching of a silicon carbide substrate, which contains hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ).
本発明のエッチング液は、フッ酸と硝酸とを含む混酸である。ＳｉＣ基板の光電気化学エッチングにおいては、上記式（１）および（２）に示すように、光を照射されることによってＳｉＣ基板の表面にシリコン酸化物が生成する。フッ酸は、このシリコン酸化物を除去する機能を有する。本発明のエッチング液は、さらに、硝酸を含んでいる。硝酸は、上記式（１）、（２）の平衡を右に移動させ、エッチング速度を向上させる酸化剤として機能する。また、硝酸を含むことによってエッチング液の導電率が高くなり、エッチング電流の電流密度が高くなることによって、エッチング速度が向上する。本発明のエッチング液では、エッチング速度を向上させる機能を有する硝酸を含んでいるため、一般的な半導体製造プロセスで使用するような高エネルギーのレーザ光源を使用するまでもなく、エッチング速度を向上させることができる。また、本発明のエッチング液を用いれば、レーザ光源を導入してエッチング装置を大型化するまでもなく、製造コストの増大を抑制することができる。 The etching solution of the present invention is a mixed acid containing hydrofluoric acid and nitric acid. In the photoelectrochemical etching of the SiC substrate, as shown in the above formulas (1) and (2), silicon oxide is generated on the surface of the SiC substrate by being irradiated with light. Hydrofluoric acid has a function of removing this silicon oxide. The etching solution of the present invention further contains nitric acid. Nitric acid functions as an oxidizing agent that shifts the equilibrium of the above formulas (1) and (2) to the right and improves the etching rate. Further, by containing nitric acid, the conductivity of the etching solution is increased, and the current density of the etching current is increased, so that the etching rate is improved. Since the etching solution of the present invention contains nitric acid having a function of improving the etching rate, the etching rate can be improved without using a high-energy laser light source as used in a general semiconductor manufacturing process. be able to. Further, if the etching solution of the present invention is used, it is possible to suppress an increase in manufacturing cost without introducing a laser light source and increasing the size of the etching apparatus.
本発明では、前記フッ酸の濃度は、エッチング液全体に対して４質量％以下であってもよい。このエッチング液を用いることによって、エッチング速度が速く、かつ、エッチング面の多孔質化を抑制してエッチングを行うことができる。多孔質化を抑制できるため、ＳｉＣ基板を用いて半導体装置を製造する工程において、ＳｉＣ基板の裏面側をエッチングしてＳｉＣ基板を薄板化する場合に好適に使用することができる。 In the present invention, the concentration of the hydrofluoric acid may be 4% by mass or less with respect to the entire etching solution. By using this etching solution, the etching rate is high, and the etching can be performed while suppressing the porosity of the etching surface. Since porosity can be suppressed, it can be suitably used when the back surface side of the SiC substrate is etched to thin the SiC substrate in the step of manufacturing a semiconductor device using the SiC substrate.
本発明では、硝酸の濃度は、エッチング液全体に対して６質量％以上であってもよい。フッ酸の濃度が４質量％を超える場合であっても、エッチング面の多孔質化を抑制してエッチングを行うことができる。 In the present invention, the concentration of nitric acid may be 6% by mass or more with respect to the entire etching solution. Even when the concentration of hydrofluoric acid exceeds 4% by mass, it is possible to suppress the porosity of the etching surface and perform etching.
本発明は、炭化ケイ素基板を光電気化学エッチングするためのエッチング装置またはエッチング方法の発明として把握することもできる。本発明の炭化ケイ素基板の光電気化学エッチングに用いるエッチング装置は、前記エッチング液および該エッチング液中に浸漬された炭化ケイ素基板を収容する容器と、該炭化ケイ素基板に波長が４００ｎｍ以下かつパワー密度が６００ｍＷ／ｃｍ２以上の光を照射する光源とを備える。また、本発明の炭化ケイ素基板の光電気化学エッチングに用いるエッチング方法は、前記エッチング液中に浸漬された炭化ケイ素基板に、波長が４００ｎｍ以下かつパワー密度が６００ｍＷ／ｃｍ２以上の光を照射する。パワー密度が６００ｍＷ／ｃｍ２程度の光源でエッチング速度を確保できるため、高エネルギーのレーザ光源を使用する必要がなく、装置の大型化および高コスト化を抑制することができる。 The present invention can also be grasped as an invention of an etching apparatus or an etching method for photoelectrochemical etching of a silicon carbide substrate. The etching apparatus used for photoelectrochemical etching of the silicon carbide substrate of the present invention includes a container for accommodating the etching solution and the silicon carbide substrate immersed in the etching solution, and the silicon carbide substrate having a wavelength of 400 nm or less and a power density. It is provided with a light source that irradiates light of 600 mW / cm 2 or more. Further, in the etching method used for photoelectrochemical etching of the silicon carbide substrate of the present invention, the silicon carbide substrate immersed in the etching solution is irradiated with light having a wavelength of 400 nm or less and a power density of 600 mW / cm 2 or more. .. Since the etching rate can be secured with a light source having a power density of about 600 mW / cm 2, it is not necessary to use a high-energy laser light source, and it is possible to suppress an increase in size and cost of the apparatus.
本発明で用いられるＳｉＣ基板の光電気化学エッチング用のエッチング液は、フッ酸と、硝酸を含み、さらに、水、アルコール類等の溶媒を含んでいてもよい。なお、アルコール類は、光電気化学エッチングにおいて発生する気泡（水素、二酸化炭素等の気泡）がＳｉＣ基板上に留まることを抑制する。 The etching solution for photoelectrochemical etching of the SiC substrate used in the present invention contains hydrofluoric acid and nitric acid, and may further contain a solvent such as water and alcohols. Alcohols prevent bubbles (bubbles such as hydrogen and carbon dioxide) generated in photoelectrochemical etching from staying on the SiC substrate.
本発明のエッチング液は、水等の溶媒に、市販のフッ酸（フッ化水素の水溶液）と、希硝酸を所定の割合で混合することによって容易に製造することができる。希硝酸に替えて濃硝酸を使用することもできるが、ハンドリング性および安全性の観点から、希硝酸を用いることが好ましい。フッ酸の濃度が高くなると、エッチング速度が速くなる一方で、多孔質化が起こり易くなる。硝酸の濃度が高くなると、多孔質化を抑制してエッチングを進行させることができる。硝酸の機能はフッ酸によるＳｉＣ基板の酸化反応の促進および酸化反応時に起り得る多孔質化の抑制であることから、フッ酸の濃度に対して十分な濃度であればよい。硝酸の濃度は、取り扱いが容易な希硝酸を用いて調整可能な濃度とすることが好ましい。フッ酸の濃度が４質量％以下であれば、エッチング液中に硝酸を含むことによって多孔質化を抑制してエッチング速度を速くすることができる。フッ酸の濃度が４質量％を超える場合であっても、硝酸の濃度が６質量％以上であれば多孔質化を抑制する効果を得ることができる。硝酸の濃度は６質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましい。エッチング速度を速くする場合には、フッ酸の濃度は２質量％以上であることが好ましく、４質量％以上であることがより好ましく、７．５質量％以上であることが特に好ましい。この場合、多孔質層の形成を抑制してエッチング速度を速くしたい場合には、上記に説明したとおり、硝酸の濃度は６質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましい。 The etching solution of the present invention can be easily produced by mixing commercially available hydrofluoric acid (an aqueous solution of hydrogen fluoride) and dilute nitric acid in a solvent such as water at a predetermined ratio. Although concentrated nitric acid can be used instead of dilute nitric acid, it is preferable to use dilute nitric acid from the viewpoint of handleability and safety. As the concentration of hydrofluoric acid increases, the etching rate increases, but porosity tends to occur. When the concentration of nitric acid is high, porosity can be suppressed and etching can proceed. Since the function of nitric acid is to promote the oxidation reaction of the SiC substrate by hydrofluoric acid and suppress the porosity that may occur during the oxidation reaction, the concentration may be sufficient with respect to the concentration of hydrofluoric acid. The concentration of nitric acid is preferably an adjustable concentration using dilute nitric acid, which is easy to handle. When the concentration of hydrofluoric acid is 4% by mass or less, porosification can be suppressed and the etching rate can be increased by containing nitric acid in the etching solution. Even when the concentration of hydrofluoric acid exceeds 4% by mass, the effect of suppressing porosity can be obtained if the concentration of nitric acid is 6% by mass or more. The concentration of nitric acid is preferably 6% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. When the etching rate is increased, the concentration of hydrofluoric acid is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and particularly preferably 7.5% by mass or more. In this case, when it is desired to suppress the formation of the porous layer and increase the etching rate, the concentration of nitric acid is preferably 6% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, as described above. preferable.
本発明のエッチング液を用いてＳｉＣ基板のエッチングを行う場合には、一般的な半導体製造プロセスで使用するような高エネルギーのレーザ光源を使用しなくても、十分にエッチング速度を速くすることができる。装置の大型化および高コスト化を避けたい場合には、パワー密度が６００ｍＡ／ｃｍ２〜１４００ｍＡ／ｃｍ２程度の光源を用いればよいが、高エネルギーの光源を使用することを除外するものではない。高エネルギーの光源を用いて光電気化学エッチングを行う場合においても、本発明のエッチング液を用いることで、エッチング速度をより向上させることができる。 When etching a SiC substrate using the etching solution of the present invention, the etching rate can be sufficiently increased without using a high-energy laser light source as used in a general semiconductor manufacturing process. it can. If it is desired to avoid increasing the size and cost of the device, a light source having a power density of about 600 mA / cm 2 to 1400 mA / cm 2 may be used, but the use of a high-energy light source is not excluded. .. Even when photoelectrochemical etching is performed using a high-energy light source, the etching rate can be further improved by using the etching solution of the present invention.
（実施例）
実施例１では、図１に示すエッチング装置１を用いてｎ型のＳｉＣ基板２０のエッチングを行う。エッチング装置１は、ランプ１００と、光ファイバー１０１と、レンズ１０３と、槽１１０と、攪拌子１１１と、スターラー１１２と、電極１２１，１２２と、配線１２３，１２４と、電流計１３０とを備えている。槽１１０内にはエッチング液３０が入れられており、ＳｉＣ基板２０と、攪拌子１１１と、電極１２１，１２２と、配線１２３，１２４の一部とはエッチング液３０内に浸漬されている。エッチング液３０は、水に、４９質量％のフッ酸（水溶液）と、６０質量％の希硝酸（水溶液）を混合した水溶液であり、実施例１で用いたエッチング液３０中の各成分の濃度は表１においてサンプル１として示すとおりである。エッチング液３０に触れる槽１１０、攪拌子１１１等の部材はエッチング液３０により腐蝕しない材料（例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂）によって形成されている。電極１２１はエッチング用の引き出し電極であり、ＳｉＣ基板２０に電気的に接続されている。電極１２２はプラチナ（Ｐｔ）製のカソード電極であり、エッチング液３０内においてＳｉＣ基板２０の近傍に配置されている。電極１２１は配線１２３を介して電流計１３０に接続されており、電極１２２は配線１２４を介して電流計１３０に接続されている。
(Example)
In the first embodiment, the n-type SiC substrate 20 is etched by using the etching apparatus 1 shown in FIG. The etching apparatus 1 includes a lamp 100, an optical fiber 101, a lens 103, a tank 110, a stirrer 111, a stirrer 112, electrodes 121 and 122, wirings 123 and 124, and an ammeter 130. .. The etching solution 30 is contained in the tank 110, and the SiC substrate 20, the stirrer 111, the electrodes 121 and 122, and a part of the wirings 123 and 124 are immersed in the etching solution 30. The etching solution 30 is an aqueous solution obtained by mixing 49% by mass of hydrofluoric acid (aqueous solution) and 60% by mass of dilute nitric acid (aqueous solution) with water, and the concentration of each component in the etching solution 30 used in Example 1. Is as shown as sample 1 in Table 1. Members such as the tank 110 and the stirrer 111 that come into contact with the etching solution 30 are made of a material that is not corroded by the etching solution 30 (for example, a fluororesin such as Teflon (registered trademark)). The electrode 121 is a lead-out electrode for etching and is electrically connected to the SiC substrate 20. The electrode 122 is a cathode electrode made of platinum (Pt), and is arranged in the vicinity of the SiC substrate 20 in the etching solution 30. The electrode 121 is connected to the ammeter 130 via the wiring 123, and the electrode 122 is connected to the ammeter 130 via the wiring 124.
ランプ１００は、波長が２５４〜４００ｎｍかつパワー密度が６００〜１４００ｍＷ／ｃｍ２の光を照射可能なランプであり、図１に示すように、ランプ１００からの光をレンズ１０３からＳｉＣ基板２０の上面に照射することができる。実施例１では、波長が４００ｎｍかつパワー密度が６００ｍＷ／ｃｍ２の光をＳｉＣ基板２０に１０分間照射して、ＳｉＣ基板２０の光電気化学エッチングを行い、エッチング速度と、エッチング面に多孔質層が形成される速度（多孔質層形成速度）とを測定した。実施例１におけるエッチング速度および多孔質形成速度をサンプル１として表１に示す。なお、エッチング速度は、触針式段差計を用いてエッチング処理面と未処理面との段差を測定し、この段差の測定値をエッチング処理時間で割ることによって算出した。また、多孔質層形成速度は、エッチング後のＳｉＣ基板２０に形成された多孔質層の厚みをＳＥＭ写真で実測することによって測定した。 The lamp 100 is a lamp capable of irradiating light having a wavelength of 254 to 400 nm and a power density of 600 to 1400 mW / cm 2 , and as shown in FIG. 1, the light from the lamp 100 is emitted from the lens 103 to the upper surface of the SiC substrate 20. Can be irradiated. In Example 1, the SiC substrate 20 is irradiated with light having a wavelength of 400 nm and a power density of 600 mW / cm 2 for 10 minutes to perform photoelectrochemical etching of the SiC substrate 20, and the etching rate and the porous layer on the etching surface are performed. The rate at which is formed (the rate at which the porous layer is formed) was measured. The etching rate and the porosity forming rate in Example 1 are shown in Table 1 as Sample 1. The etching rate was calculated by measuring the step between the etched surface and the untreated surface using a stylus type step meter and dividing the measured value of this step by the etching treatment time. The porous layer formation rate was measured by actually measuring the thickness of the porous layer formed on the SiC substrate 20 after etching with an SEM photograph.
実施例２〜１１では、エッチング液の各成分の濃度を実施例１と変更し、それぞれ表１にサンプル２〜１１で示す条件とした。また、比較例として、硝酸を含まないエッチング液を用いた場合（サンプル１２，１３）についても実験を行った。その他の条件は実施例１と同様であるため、説明を省略する。サンプル２〜１３についても、エッチング速度および多孔質形成速度を表１に示す。表１に示すように、実施例１〜１１に係るサンプル１〜１１では、比較例に係るサンプル１２よりもエッチング速度が速かった。また、サンプル４，６−８では、比較例に係るサンプル１２およびサンプル１３よりエッチング速度が速かった。また、サンプル１−７，９−１１では、サンプル１２および１３より多孔質層形成速度が遅かった。特に、サンプル４，６，７では、比較例に係るサンプル１２，１３と比較して、エッチング速度は速い一方で多孔質層形成速度は著しく遅く、０．１μｍ／ｍｉｎ未満であった。 In Examples 2 to 11, the concentration of each component of the etching solution was changed from that of Example 1, and the conditions shown in Samples 2 to 11 in Table 1 were set respectively. In addition, as a comparative example, an experiment was also conducted when an etching solution containing no nitric acid was used (samples 12 and 13). Since other conditions are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted. Table 1 also shows the etching rate and the porosity forming rate for Samples 2 to 13. As shown in Table 1, in Samples 1 to 11 according to Examples 1 to 11, the etching rate was faster than that of Sample 12 according to Comparative Example. Further, in Samples 4 and 6-8, the etching rate was faster than that of Samples 12 and 13 according to the comparative example. In addition, in Samples 1-7 and 9-11, the porous layer formation rate was slower than in Samples 12 and 13. In particular, in Samples 4, 6 and 7, the etching rate was faster but the porous layer formation rate was significantly slower than that of Samples 12 and 13 according to the comparative example, which was less than 0.1 μm / min.
図２は、表１に示す各サンプルで用いたエッチング液中の各成分濃度をプロットした三成分図である。プロット点は、多孔質形成速度により色が変えてあり、黒色点は１μｍ／ｍｉｎ以上のサンプルを示し、灰色点は０．１μｍ／ｍｉｎ以上かつ１μｍ／ｍｉｎ未満のサンプルを示し、白色点は０．１μｍ／ｍｉｎ未満のサンプルを示している。表１および図２に示すように、フッ酸の濃度が４．０質量％以下であるサンプル１，３−６，９−１１において、多孔質層形成速度は０．３０μｍ／ｍｉｎ以下となっていた。特に、サンプル１，３−６，１０，１１においては、多孔質層形成速度が０．１μｍ／ｍｉｎ未満であり、多孔質層の形成が著しく抑制されていた。また、サンプル７では、フッ酸の濃度が７．５質量％と高く、エッチング速度が速いにも関わらず、多孔質層形成速度は０．１μｍ／ｍｉｎ未満であり、多孔質層の形成が著しく抑制されていた。また、比較的厚い多孔質層が形成された黒色点のサンプルは、比較例に係るサンプル１２と、フッ酸の濃度が４．０質量％を超えた一部の実施例（実施例８）に係るサンプル８であった。また、白色点で示すサンプル３のＳＥＭ写真を図３に示し、黒色点で示すサンプル８のＳＥＭ写真を図４に示した。図３と図４とを比較すると、図４に示すサンプル８の表面には多孔質層が形成されていることがわかる。 FIG. 2 is a three-component diagram plotting the concentration of each component in the etching solution used in each sample shown in Table 1. The plot points are colored according to the porosity formation rate, the black points indicate samples of 1 μm / min or more, the gray points indicate samples of 0.1 μm / min or more and less than 1 μm / min, and the white points indicate 0. A sample of less than 1 μm / min is shown. As shown in Table 1 and FIG. 2, in Samples 1, 3-6, 9-11 in which the concentration of hydrofluoric acid was 4.0% by mass or less, the porous layer formation rate was 0.30 μm / min or less. It was. In particular, in Samples 1, 3-6, 10 and 11, the porous layer formation rate was less than 0.1 μm / min, and the formation of the porous layer was significantly suppressed. Further, in Sample 7, although the concentration of hydrofluoric acid was as high as 7.5% by mass and the etching rate was high, the porous layer formation rate was less than 0.1 μm / min, and the formation of the porous layer was remarkable. It was suppressed. Further, the samples having black spots on which a relatively thick porous layer was formed were used in Sample 12 according to Comparative Example and in some Examples (Example 8) in which the concentration of hydrofluoric acid exceeded 4.0% by mass. It was the sample 8. Further, the SEM photograph of the sample 3 indicated by the white point is shown in FIG. 3, and the SEM photograph of the sample 8 indicated by the black dot is shown in FIG. Comparing FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that a porous layer is formed on the surface of the sample 8 shown in FIG.
上記のとおり、本発明によれば、エッチング液がフッ酸と硝酸とを含む混酸であるため、硝酸がエッチング速度を向上させる酸化剤として機能し、表１に示すようにエッチング速度を速くすることができることがわかった。また、エッチング液が硝酸を含むことにより、エッチング速度が速くても、エッチング面の多孔質化が抑制される場合があることがわかった。表１および図２に示すように、フッ酸の濃度が４質量％以下である場合、または、フッ酸の濃度が４質量％を超え、かつ、硝酸の濃度が６質量％以上である場合に、エッチング面の多孔質化を抑制して高速でエッチングを行うことができることがわかった。また、サンプル８のように、エッチング液のフッ酸の濃度が４質量％を超える場合には、エッチング速度は速いものの多孔質層が観察される場合があるが、ＳｉＣ基板を用いてＭＥＭＳ構造を製造する等の多孔質化が好まれる用途においては好適に用いることができる。本発明のエッチング液を用いれば、エッチング速度を向上させる機能を有する硝酸を含んでいるため、高エネルギーのレーザ光源を使用することなくエッチング速度を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, since the etching solution is a mixed acid containing hydrofluoric acid and nitric acid, nitric acid functions as an oxidizing agent for improving the etching rate, and the etching rate is increased as shown in Table 1. I found that I could do it. It was also found that the etching solution containing nitric acid may suppress the porosity of the etched surface even if the etching rate is high. As shown in Table 1 and FIG. 2, when the hydrofluoric acid concentration is 4% by mass or less, or when the hydrofluoric acid concentration exceeds 4% by mass and the nitric acid concentration is 6% by mass or more. It was found that etching can be performed at high speed by suppressing the porosity of the etching surface. Further, as in sample 8, when the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution exceeds 4% by mass, a porous layer may be observed although the etching rate is high, but a MEMS structure is formed using a SiC substrate. It can be suitably used in applications where porosity is preferred, such as production. When the etching solution of the present invention is used, since it contains nitric acid having a function of improving the etching rate, the etching rate can be improved without using a high-energy laser light source.
１ エッチング装置
１００ ランプ
１０１ 光ファイバー
１０３ レンズ
１１０ 槽
１２１，１２２ 電極
１２３．１２４ 配線
１３０ 電流計
1 Etching device 100 Lamp 101 Optical fiber 103 Lens 110 Tank 121, 122 Electrode 123.124 Wiring 130 Ammeter
Claims (5)
該エッチング液全体に対して０．８〜４質量％であるフッ酸と、
該エッチング液全体に対して１５〜５４質量％である硝酸と、
を含むエッチング液。 A etchant used for photoelectrochemical etching wavelength to the silicon carbide substrate is made by irradiating a lamp light power density of 600~1400mW / cm 2 at 254～400Nm,
Hydrofluoric acid, which is 0.8 to 4 % by mass, based on the entire etching solution.
Nitric acid, which is 15 to 54% by mass, based on the entire etching solution.
Etching solution containing.
請求項１〜３のいずれかに記載のエッチング液および該エッチング液中に浸漬された炭化ケイ素基板を収容する容器と、
該炭化ケイ素基板に波長が２５４〜４００ｎｍでパワー密度が６００〜１４００ｍＷ／ｃｍ２である光を照射するランプと、
を備えるエッチング装置。 An etching device used for photoelectrochemical etching of silicon carbide substrates.
A container containing the etching solution according to any one of claims 1 to 3 and a silicon carbide substrate immersed in the etching solution.
A lamp that irradiates the silicon carbide substrate with light having a wavelength of 254 to 400 nm and a power density of 600 to 1400 mW / cm 2 .
Etching device equipped with.
請求項１〜３のいずれかに記載のエッチング液中に浸漬された炭化ケイ素基板に、波長が２５４〜４００ｎｍでパワー密度が６００〜１４００ｍＷ／ｃｍ２の光をランプで照射して該炭化ケイ素基板を光電気化学エッチングするエッチング方法。 An etching method used for photoelectrochemical etching of silicon carbide substrates.
The silicon carbide substrate immersed in the etching solution according to any one of claims 1 to 3 is irradiated with light having a wavelength of 254 to 400 nm and a power density of 600 to 1400 mW / cm 2 with a lamp. Etching method for photoelectrochemical etching.
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