JP7219947B2 - 表面処理方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2でも、TMAH溶液の温度は50~100℃であり、特許文献1と同様にエッチング液の加熱及び温度管理が必要で、作業性に欠けるという問題がある。なお、特許文献2では、TMAH溶液の濃度が5~50%の範囲でエッチング可能である(ダメージ層を除去できる)ことが記載されているが、TMAH溶液にはTMAH水溶液が用いられており、TMAH以外の成分は含まれておらず、TMAH溶液の濃度と、エッチング面の平滑性(表面粗さ)との関係についても検討がなく、その効果は不明である。
ドライエッチングされた前記III族窒化物半導体材料を、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液と、アルコール類からなる表面処理溶液に浸漬する。
まず、本発明の一実施の形態に係る表面処理方法に用いられる表面処理溶液について説明する。
本実施の形態に係る表面処理方法に用いられる表面処理溶液は、エッチングされたIII族窒化物半導体材料の表面処理に用いて、エッチング面のダメージを除去し、エッチング面を平滑化して、表面粗さを改善するものである。この表面処理溶液は、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液とアルコール類からなり、その製造方法は、室温(1~35℃、より好ましくは10~35℃、さらに好ましくは15~28℃)下でTMAH水溶液にアルコール類を混合して、TMAH水溶液を希釈するものである。なお、アルコール類としては、イソプロピルアルコール又はエタノールが好適に用いられる。また、表面処理溶液は、水酸化テトラメチルアンモニウム25容量部、純水75容量部に対して、アルコール類を400容量部以下の割合で含んだものであり、希釈前の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液の濃度は25vol%で、希釈後の表面処理溶液における水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は5vol%以上25vol%未満が好ましい。
次に、本発明の一実施の形態に係る表面処理溶液を用いた表面処理方法について説明する。
この表面処理溶液を用いた表面処理(ウェットエッチング)方法は、従来のドライエッチング(RIEエッチング)によってIII族窒化物半導体材料の表面及び側面に生じたエッチング面の表面粗さを低減させるために用いられる。なお、この表面処理方法の対象となるIII族窒化物半導体材料としては、GaN、AlGaN等が挙げられる。
表面処理方法としては、ドライエッチング後のIII族窒化物半導体材料を、室温(1~35℃、より好ましくは10~35℃、さらに好ましくは15~28℃)下で、先に説明した表面処理溶液に浸漬する。このときの浸漬時間は、水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度等に応じて適宜、選択することができ、浸漬時間(例えば10~30分)によって表面粗さの低減率を調節することができる。
(実施例1)
シリコン基板上に、厚さ0.3μmのバッファ層を介して厚さ1μmのGaN層を形成したテスト基板を作製した。テスト基板に対し、それぞれ5分間のHPM(HCl:H2O2:H2O=1:1:5)洗浄と純水洗浄を行い、ドライエッチング(RIEエッチング)を行った。エッチング条件は、エッチングガスとしてCl2を使用し、ガス流量を1.69×10-2Pa・m3/s、プロセス圧力を1Pa、ICP電力を100W、バイアス電力を5W、プロセス時間を10分とした。室温(20~25℃)下で濃度25%のTMAH水溶液に希釈溶媒としてエタノールを混合して希釈し、TMAH濃度が5%の表面処理溶液を作製した。ドライエッチングされたテスト基板を、室温(20~25℃)下で表面処理溶液に10分間浸漬して表面処理(ウェットエッチング)を行った。
(実施例2)
表面処理溶液のTMAH濃度を10%とした以外は実施例1と同様に行った。
(実施例3)
表面処理溶液のTMAH濃度を15%とした以外は実施例1と同様に行った。
(実施例4)
表面処理溶液のTMAH濃度を20%とした以外は実施例1と同様に行った。
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は実施例1と同様に行った。
(実施例6)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は実施例2と同様に行った。
(実施例7)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は実施例3と同様に行った。
(実施例8)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は実施例4と同様に行った。
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例1と同様に行った。
(実施例10)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例2と同様に行った。
(実施例11)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例3と同様に行った。
(実施例12)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例4と同様に行った。
(実施例13)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例5と同様に行った。
(実施例14)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例6と同様に行った。
(実施例15)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例7と同様に行った。
(実施例16)
希釈溶媒をIPAとした以外は実施例8と同様に行った。
希釈溶媒を純水とし、表面処理溶液のTMAH濃度を2.38%とした以外は実施例1と同様に行った。
(比較例2)
希釈溶媒を純水とした以外は実施例1と同様に行った。
(比較例3)
希釈溶媒を純水とした以外は実施例2と同様に行った。
(比較例4)
希釈溶媒を純水とした以外は実施例3と同様に行った。
(比較例5)
希釈溶媒を純水とした以外は実施例4と同様に行った。
(比較例6)
TMAH水溶液の希釈を行わなかった以外は実施例1と同様に行った。
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例1と同様に行った。
(比較例8)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例2と同様に行った。
(比較例9)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例3と同様に行った。
(比較例10)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例4と同様に行った。
(比較例11)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例5と同様に行った。
(比較例12)
テスト基板を表面処理溶液に浸漬する浸漬時間を30分とした以外は比較例6と同様に行った。
Claims (7)
- ドライエッチングされたIII族窒化物半導体材料のエッチング面をウェットエッチングする表面処理方法であって、
ドライエッチングされた前記III族窒化物半導体材料を、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液と、アルコール類からなる表面処理溶液に浸漬することを特徴とする表面処理方法。 - 請求項1記載の表面処理方法において、前記表面処理溶液は、水酸化テトラメチルアンモニウム25容量部、純水75容量部に対して、前記アルコール類を400容量部以下の割合で含み、水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は5vol%以上25vol%未満であることを特徴とする表面処理方法。
- 請求項1又は2記載の表面処理方法において、前記アルコール類は、エタノール又はイソプロピルアルコールであることを特徴とする表面処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1記載の表面処理方法において、前記III族窒化物半導体材料は、基板上に形成されたGaN層又はAlGaN層であることを特徴とする表面処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1記載の表面処理方法において、前記ドライエッチングは、反応性イオンエッチングであることを特徴とする表面処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1記載の表面処理方法において、1~35℃で前記III族窒化物半導体材料を前記表面処理溶液に浸漬することを特徴とする表面処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1記載の表面処理方法において、前記ドライエッチングは、前記III族窒化物半導体材料が液体により洗浄された後に行われることを特徴とする表面処理方法。
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