JPH059400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、半導体工業等において使用される
ZnSe単結晶をエツチングするのに使用されるエ
ツチング液に関し、特にあらゆる結晶方位面に対
して鏡面を保ちながらエツチングを行なうことが
できるエツチング液に関するものである。

【従来の技術】

半導体工業に於て使用される半導体単結晶は、
育成された後切断、研磨の工程を経て最後に加工
変質層と呼ばれる、加工時に発生した表面の結晶
学的な乱れを生じている部分を取り除く必要があ
る。従つてこの層を取り除き、なおかつ表面を平
坦かつ清浄にして始めて単結晶としての使用が可
能となる。加工変質層を取り除くためには、一般
にエツチング液による結晶表面の溶出によつてな
される。また電極形成の前処理においても、良好
なオーム性接触を作るためにはエツチング操作が
必要になり、デバイスプロセスに於いてもエツチ
ングは重要な位置を占める。従来この種のエツチ
ング液として、臭素とメタノールの混液、塩酸、
水酸化ナトリウム溶液などが知られている。（例
えば特開昭59−18200）

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら上記エツチング液のエツチングに
於いては結晶表面を鏡面に仕上げるということが
難しく、ヒロツク、エツチピツトなどの微細構造
が現れやすいという重大な問題点があつた。また
結晶の方位面によりエツチングの効果が違いそれ
ぞれの面についてエツチング液を選択、調製し、
かつエツチング条件を決定する必要があるとい
う、問題点もあつた。

【課題を解決するための手段】

本発明は前記問題点を解決するためになされた
ものであつて、ZnSe単結晶の表面をエツチング
するエツチング液において、Znおよび／または
Seをあらかじめ該エツチング液中に含ませてい
る。 本発明によれば、エツチング液中にZnおよ
び／またはSe元素があらかじめ含まれているた
め、ZnSe結晶のエツチング速度が拡散により律
速されるため、各面によるエツチング速度の差が
生じず、あらゆる結晶面に対して均一なエツチン
グを実施できる。 ZnSe結晶のエツチング液として従来知られて
いる臭素−メタノール混合液、塩酸、水酸化ナト
リウム溶液等においては、表面反応がエツチング
過程の律速となつているために、各方位面のエツ
チング速度の違いに起因して、ヒロツク、ピツト
などが現れる。一方エツチングにより溶出した結
晶構成元素は液中に拡散していくが、その速度は
結晶表面近くの濃度と液中の濃度の差に依存す
る。本発明においては、あらかじめ液中に構成元
素を入れてあるので、上記拡散速度が遅くなり、
拡散が律速過程となり、エツチングの各面の速度
差が生じなくなり、良好なエツチング面が得られ
る。 エツチング液としては臭素−メタノール混合
液、塩酸、水酸化ナトリウム溶液等が知られてい
るが、臭素−メタノール及び塩酸、亜鉛の混合液
（以下においてこの液をＢ−Ｚ液と称する。）が良
好なエツチング面を得やすいので好ましい。 該エツチング液としては、臭素0.7〜6.5wt％、
メタノール34.8〜41.7wt％、36wt％塩酸49.4〜
56.5wt％、亜鉛1.1〜9.3wt％の溶液が好ましい。 上記エツチング液は任意方法で調製できるが、
エツチング速度、取扱などの点で臭素濃度がメタ
ノールに対して0.5〜5vol％の臭素−メタノール
液を調製し、該液と36％塩酸50mlに１〜10グラム
の亜鉛金属を溶解した液とを１：１の体積比に混
合する方法で調製することが好ましい。 該エツチング液を調製する際には、例えば塩酸
への亜鉛金属の溶解、臭素−メタノール液と塩酸
との混合などにともない発熱を生ずる。高温下で
エツチングをしても清浄かつ平坦な面を得るため
には問題はないが、再現性のある精密なエツチン
グ速度を得るためには、恒温槽などの中で液の温
度を一定に保つて操作をすることが好ましい。 また、臭素は液中から蒸発し易いため、調製お
よび保管においては、蓋などをする必要がある。
また調製した溶液は少なくとも１時間以内に使用
することが望ましい。

【作用】

従来用いられてきたエツチング液はエツチピツ
ト、ヒロツクなどを形成することより表面反応が
律速段階になつていると考えられる。本発明によ
れば、前記Ｂ−Ｚ液を例にとると溶液中に結晶の
構成元素の一つである亜鉛金属イオンが存在して
いるためにエツチングのとき結晶からの亜鉛イオ
ンの溶出が妨げられるか、または亜鉛イオンの液
中への拡散が妨げられるために、この過程がエツ
チング反応の素過程中で一番遅くなる。つまり反
応の律速段階となる。反応の律速段階が従来のも
のと違つているために鏡面でなおかつ清浄な表面
をうることができるわけである。またこのことに
より本来反応性が違う結晶の各方位面に依らず使
用できるエツチング液となる。

【実施例】

実施例 １ ZnSe単結晶の加工歪を取り除く場合を例にと
る。ZnSe単結晶の使用目的の一つにエピタキシ
ヤル成長用の基板がある。この場合（100）面が
用いられることが多いのでこの面を用いる。 成長後の結晶を（100）面に平行に切り出し、
ダイヤモンドスラリーなどで研磨をし鏡面に仕上
げる。このままでは表面に約10〜20μｍの加工変
質層が存在しこのままでエピタキシヤル成長を行
なうとエピタキシヤル層に悪影響を及ぼす。従つ
てこの加工変質層を取り除くことはZnSeの利用
にとつて必須のこととなる。 このような加工変質層の存在する基板を従来よ
り知られている臭素−メタノールの２％液により
エツチングをした場合には図−２に示すように加
工跡が明瞭に現れ、また特定方向に向くヒロツク
が出現し鏡面は得られない。 同様に準備した（100）面のZnSe基板について
本発明にかかるＢ−Ｚ液によるエツチングを試み
た。 まずＢ−Ｚ液を調製する。3vol％の臭素−メタ
ノール液を50ml調製する。また別に36％塩酸50ml
に３ｇの亜鉛金属を溶解する。ついでこれらの液
を混合し、その際に発熱するので室温程度まで冷
やす。一方該結晶は有機溶剤等でよく洗浄し、表
面に異物が残つていない状態にする。そして結晶
をＢ−Ｚ液中に目的とする面を上にして静置す
る。この場合の加工変質層の深さはだいたい20μ
ｍであり、またエツチング速度は0.6μｍ／minで
あるので約40分エツチングを行なつた。エツチン
グが終わつた段階で結晶をＢ−Ｚ液より取り出し
メタノール液に入れエツチングを停止した。この
試料の表面顕微鏡写真を図−１に示す。図−１に
示すように鏡面で仕上がる。例えばＢ−Ｚ液から
亜鉛を取り除いた液によりエツチングした場合に
はヒロツクが現れる表面状態になりＢ−Ｚ液の効
果が明瞭にわかる。またＢ−Ｚ液を用いてエツチ
ングした試料をＸ線二結晶法によりその結晶性を
調べた。研磨したままの状態でのロツキングカー
ブの半値幅は30秒程度であつたがエツチングをし
た後では11秒という狭い値を示し、この値は加工
歪を完全に取り除いた場合の値と一致していた。 実施例 ２ （111）Ａ面はヨウ素輸送法による単結晶成長
に於て種結晶面となり、重要な面である。また
（111）Ｂ面に於いては結晶のエツチピツト密度を
測定するための面である。これらの面は使用の前
に加工変質層を取り除き、鏡面に仕上げておく必
要がある。従来のエツチング液ではピツトやヒロ
ツクが現れてしまい鏡面は得られなかつた。 実施例１で用いたＢ−Ｚ液で研磨後の（111）
Ａ，Ｂ面のエツチングを行つた。その結果（100）
面の場合と同様に鏡面が得られた。一般に化合物
半導体のエツチングに於いてはその方位面により
エツチング特性が違つてくるがＢ−Ｚ液に於いて
はその違いがみられない。この理由は、溶液中に
Znイオンが存在し反応が拡散律速になつている
ためである。

【発明の効果】

本発明に依れば従来不十分であつた−族半
導体の一つであるZnSeのエツチングに於いてエ
ツチピツトなどを生じさせずに鏡面を保つたまま
エツチングを施すことが可能になつた。また該結
晶におけるエツチング面は（100）面、（111）面
を始めとする、あらゆる方位面に対して適応が可
能である。

【図面の簡単な説明】

図−１は実施例に於いて行なつたZnSe単結晶
（100）エツチング面の結晶の構造を示すノマルス
キー微分干渉顕微鏡写真、図−２は従来の臭素−
メタノール液により同じくZnSe（100）面をエツ
チングした結晶の表面構造を示すノマルスキー微
分干渉顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ZnSe単結晶の表面をエツチングするエツチ
   ング液において、Znおよび／またはSeをあらか
   じめ該エツチング液中に含ませておくことを特徴
   とするZnSe単結晶のエツチング液。 ２ 該エツチング液が、臭素0.7〜6.5wt％、メタ
   ノール34.8〜41.7wt％、塩酸（36wt％溶液）49.4
   〜56.5wt％、亜鉛1.1〜9.3wt％の溶液である請求
   項１に記載のZnSe単結晶のエツチング液。