JPH098013A - Ii−vi族化合物半導体用エッチャント - Google Patents
Ii−vi族化合物半導体用エッチャントInfo
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- JPH098013A JPH098013A JP15631295A JP15631295A JPH098013A JP H098013 A JPH098013 A JP H098013A JP 15631295 A JP15631295 A JP 15631295A JP 15631295 A JP15631295 A JP 15631295A JP H098013 A JPH098013 A JP H098013A
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- Japan
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- etchant
- compound semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第II族元素の主成分がZnより成るII−
VI族化合物半導体薄膜層の選択的食刻を可能とし、接
合界面を明瞭にし、膜厚測定を可能ならしめる。 【構成】 フッ化水素酸:過酸化水素:水=(4.5〜
0.4):1:(25〜165)(モル比)なるエッチ
ャントでエッチングする。 【効果】 ヘテロ接合界面が明確になり、正確で且つ精
密な膜厚測定を可能にする。
VI族化合物半導体薄膜層の選択的食刻を可能とし、接
合界面を明瞭にし、膜厚測定を可能ならしめる。 【構成】 フッ化水素酸:過酸化水素:水=(4.5〜
0.4):1:(25〜165)(モル比)なるエッチ
ャントでエッチングする。 【効果】 ヘテロ接合界面が明確になり、正確で且つ精
密な膜厚測定を可能にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に層構造を有するI
I−VI族化合物半導体の各層界面を明瞭に発現させて
層厚測定を可能にするII−VI族化合物半導体用エッ
チャントに係わる。
I−VI族化合物半導体の各層界面を明瞭に発現させて
層厚測定を可能にするII−VI族化合物半導体用エッ
チャントに係わる。
【0002】
【従来の技術】近年、可視短波長領域の発光素子、例え
ば発光ダイオードや半導体レーザーなどの材料として、
ZnS, ZnSe, CdSおよびそれらの固溶体をはじ
めとするII−VI族化合物半導体が注目されている。
このようなII−VI族化合物半導体を用いた発光素子
は通常、構成元素を異にする2以上の薄膜半導体結晶層
から成る積層構造より構成される。輝度や発光効率など
の特性は基本的に、積層構造を構成する各層の膜厚に依
存するため、膜厚の制御性を確認することは重要であ
り、各薄膜結晶層の層厚測定が必要となる。一般には、
積層構造を構成する各層はμmオーダーの層厚を有する
II−VI族化合物半導体薄膜であって、へき開断面を
明瞭に判別するための処理が施されていない場合はノマ
ルスキー微分干渉顕微鏡等による従来の簡便な観測手段
では層界面が不明瞭なため、正確で且つ精密な層厚測定
は困難であった。そのため、層厚測定をノマルスキー微
分干渉顕微鏡等の簡便な観測手段により容易に行うに
は、積層されたII−VI族化合物半導体層に特有の選
択性を有する適切なエッチャントによりへき開断面を明
瞭に判別可能とする処理が必要であった。
ば発光ダイオードや半導体レーザーなどの材料として、
ZnS, ZnSe, CdSおよびそれらの固溶体をはじ
めとするII−VI族化合物半導体が注目されている。
このようなII−VI族化合物半導体を用いた発光素子
は通常、構成元素を異にする2以上の薄膜半導体結晶層
から成る積層構造より構成される。輝度や発光効率など
の特性は基本的に、積層構造を構成する各層の膜厚に依
存するため、膜厚の制御性を確認することは重要であ
り、各薄膜結晶層の層厚測定が必要となる。一般には、
積層構造を構成する各層はμmオーダーの層厚を有する
II−VI族化合物半導体薄膜であって、へき開断面を
明瞭に判別するための処理が施されていない場合はノマ
ルスキー微分干渉顕微鏡等による従来の簡便な観測手段
では層界面が不明瞭なため、正確で且つ精密な層厚測定
は困難であった。そのため、層厚測定をノマルスキー微
分干渉顕微鏡等の簡便な観測手段により容易に行うに
は、積層されたII−VI族化合物半導体層に特有の選
択性を有する適切なエッチャントによりへき開断面を明
瞭に判別可能とする処理が必要であった。
【0003】ここで、従来のII−VI族化合物半導体
結晶を対象にしたエッチャントを省みるに、ZnSe単
結晶エッチング用の臭素とメタノール混合溶液(例えば
特公平5−9400)が知られている。しかし、当該混
合溶液は結晶表面の鏡面加工を目的としたエッチャント
である。CdTeの組成に近い薄膜結晶についてはフッ
化水素酸と過酸化水素水と水の混合溶液がある(特開平
4−370948)。また、HgTeの組成に近い薄膜
結晶に対しては硝酸と塩酸と水と臭素と酢酸の混合溶液
(特開平4−370948)が公表されている。これら
の2混合溶液はいずれも転位の検出を目的とした混合溶
液である。従って、従来においてはII−VI族化合物
半導体薄膜結晶の層厚測定を達成するために、基板と成
長層或いは成長層相互の界面を明瞭に判別することを目
的にした選択性を有するエッチャントは公表されていな
い。
結晶を対象にしたエッチャントを省みるに、ZnSe単
結晶エッチング用の臭素とメタノール混合溶液(例えば
特公平5−9400)が知られている。しかし、当該混
合溶液は結晶表面の鏡面加工を目的としたエッチャント
である。CdTeの組成に近い薄膜結晶についてはフッ
化水素酸と過酸化水素水と水の混合溶液がある(特開平
4−370948)。また、HgTeの組成に近い薄膜
結晶に対しては硝酸と塩酸と水と臭素と酢酸の混合溶液
(特開平4−370948)が公表されている。これら
の2混合溶液はいずれも転位の検出を目的とした混合溶
液である。従って、従来においてはII−VI族化合物
半導体薄膜結晶の層厚測定を達成するために、基板と成
長層或いは成長層相互の界面を明瞭に判別することを目
的にした選択性を有するエッチャントは公表されていな
い。
【0004】最近、青色発光素子材料として特に注目を
集めている系に、GaAs半導体基板上に成長されたI
I−VI族化合物半導体薄膜結晶のうち、II族がZn
またはそれにCdが含まれる元素、VI族がSeまたは
それにSが含まれる元素で構成される多層薄膜半導体結
晶がある(例えば、Appl.Phys.Lett.,
Vol.62,No.17,26 April 199
3)。このようなII−VI族化合物半導体ヘテロ接合
系のヘテロ接合界面を明瞭に判別するのを可能とするエ
ッチャントは知られていない。このため、ヘテロ接合構
造を構成する各薄膜結晶層の層厚測定が充分に且つ正確
に実施できない問題点があった。
集めている系に、GaAs半導体基板上に成長されたI
I−VI族化合物半導体薄膜結晶のうち、II族がZn
またはそれにCdが含まれる元素、VI族がSeまたは
それにSが含まれる元素で構成される多層薄膜半導体結
晶がある(例えば、Appl.Phys.Lett.,
Vol.62,No.17,26 April 199
3)。このようなII−VI族化合物半導体ヘテロ接合
系のヘテロ接合界面を明瞭に判別するのを可能とするエ
ッチャントは知られていない。このため、ヘテロ接合構
造を構成する各薄膜結晶層の層厚測定が充分に且つ正確
に実施できない問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】II−VI族化合物半
導体結晶のエッチャントとして従来より公表されている
ものは鏡面エッチング、並びに転位評価を目的としてい
る。一方、層構造を有する半導体薄膜結晶の層厚評価を
目的としたものは公表されていない。例えば、第II族
の主成分がZnより成るII−VI族化合物半導体薄膜
結晶のヘテロ接合構造において、特に、ヘテロ接合を構
成する各層の膜厚測定を目的としたII−VI族化合物
半導体用エッチャントは公表されていない。輝度や発光
効率などの特性は基本的に、積層構造を構成する各層の
膜厚に依存するため、正確な膜厚の把握は重要である。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、第II族の主成分がZnより成るII−VI族化合
物半導体の選択的な食刻をもたらし接合界面を明瞭と
し、もって層厚測定を可能にするII−VI族化合物半
導体用エッチャントを提供することにある。
導体結晶のエッチャントとして従来より公表されている
ものは鏡面エッチング、並びに転位評価を目的としてい
る。一方、層構造を有する半導体薄膜結晶の層厚評価を
目的としたものは公表されていない。例えば、第II族
の主成分がZnより成るII−VI族化合物半導体薄膜
結晶のヘテロ接合構造において、特に、ヘテロ接合を構
成する各層の膜厚測定を目的としたII−VI族化合物
半導体用エッチャントは公表されていない。輝度や発光
効率などの特性は基本的に、積層構造を構成する各層の
膜厚に依存するため、正確な膜厚の把握は重要である。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、第II族の主成分がZnより成るII−VI族化合
物半導体の選択的な食刻をもたらし接合界面を明瞭と
し、もって層厚測定を可能にするII−VI族化合物半
導体用エッチャントを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるエッチャン
トは、フッ化水素酸と過酸化水素と水とを、モル比にし
て(4.5〜0.4):1:(25〜165)で混合さ
せるものである。このエッチャントは、46重量%のフ
ッ化水素酸水と、35重量%の過酸化水素水と、水と
を、体積比にして概ね(0.5〜5):1:(5〜3
0)で混合することによって得られる。特に、フッ化水
素酸の過酸化水素に対するモル比が4.5を超えると各
層の構成元素の違いによる選択性が失われると共にエッ
チング面全体が荒れるため、上記範囲外では必ずしも充
分な効果は得られない。被食刻層の表面状態を損なわず
に選択的なエッチングを実施できる温度は概ね10〜2
5℃であり、特に15℃が好ましい。
トは、フッ化水素酸と過酸化水素と水とを、モル比にし
て(4.5〜0.4):1:(25〜165)で混合さ
せるものである。このエッチャントは、46重量%のフ
ッ化水素酸水と、35重量%の過酸化水素水と、水と
を、体積比にして概ね(0.5〜5):1:(5〜3
0)で混合することによって得られる。特に、フッ化水
素酸の過酸化水素に対するモル比が4.5を超えると各
層の構成元素の違いによる選択性が失われると共にエッ
チング面全体が荒れるため、上記範囲外では必ずしも充
分な効果は得られない。被食刻層の表面状態を損なわず
に選択的なエッチングを実施できる温度は概ね10〜2
5℃であり、特に15℃が好ましい。
【0007】本発明に係わる上記のフツ化水素酸と過酸
化水素と水とを、上記の範囲内で混合させてなる混合溶
液は、次項に例示する第II族の主成分がZnより成る
II−VI族化合物半導体を選択的に食刻し、積層構造
の接合界面を明確にさせることができる。例えば、化合
物半導体基板上に作製された2層以上のII−VI族化
合物半導体薄膜結晶のうち、II族がZnまたはそれに
Cdが含まれる元素、VI族がSeまたはそれにSが含
まれる元素で構成され、各層がμmオ−ダ−の層厚を有
する薄膜半導体結晶のへき開断面を、上記のエッチャン
トにより室温で撹拌しながら数分間エッチングを行うこ
とで、ノマルスキー微分干渉顕微鏡にて各層の界面が明
確になり、各層の膜厚測定が容易に可能となる。
化水素と水とを、上記の範囲内で混合させてなる混合溶
液は、次項に例示する第II族の主成分がZnより成る
II−VI族化合物半導体を選択的に食刻し、積層構造
の接合界面を明確にさせることができる。例えば、化合
物半導体基板上に作製された2層以上のII−VI族化
合物半導体薄膜結晶のうち、II族がZnまたはそれに
Cdが含まれる元素、VI族がSeまたはそれにSが含
まれる元素で構成され、各層がμmオ−ダ−の層厚を有
する薄膜半導体結晶のへき開断面を、上記のエッチャン
トにより室温で撹拌しながら数分間エッチングを行うこ
とで、ノマルスキー微分干渉顕微鏡にて各層の界面が明
確になり、各層の膜厚測定が容易に可能となる。
【0008】例えば、第II族の主成分がZnより成る
ZnSe、ZnSSe、ZnCdSe、ZnSTe、Z
nCdSSe、ZnCdSTeなどのII−VI族化合
物半導体より構成される積層構造で有効である。
ZnSe、ZnSSe、ZnCdSe、ZnSTe、Z
nCdSSe、ZnCdSTeなどのII−VI族化合
物半導体より構成される積層構造で有効である。
【0009】上記に例示した第II族の主成分がZnよ
り成るII−VI族化合物半導体において、第VI族元
素である、例えばSとSeの構成比率に限定はない。
り成るII−VI族化合物半導体において、第VI族元
素である、例えばSとSeの構成比率に限定はない。
【0010】また、上記に例示した第II族の主成分が
Znより成るII−VI族化合物半導体薄膜層へのドー
ピングの有無に拘らず、本発明の効果が発揮される。
Znより成るII−VI族化合物半導体薄膜層へのドー
ピングの有無に拘らず、本発明の効果が発揮される。
【0011】
【作用】第II族の主成分がZnより成るII−VI族
化合物半導体を選択的に食刻する作用を有する。
化合物半導体を選択的に食刻する作用を有する。
【0012】
(実施例1)以下、本発明の実施例の第1例を示す。本
実施例では減圧MOCVD法にて、GaAs半導体基板
上にZnSSe、CdZnSe層の計2層を成長した場
合を示す。GaAs基板はアンドープで面方位(10
0)のものを使用し、その上に積層した2層にもドーピ
ングは行っていない。エッチング前のへき開断面のノマ
ルスキー微分干渉顕微鏡による断面観察結果では、Zn
SSe層とCdZnSe層の界面は不明瞭であり、各層
の膜厚測定は不可能である。なお、II−VI族化合物
半導体エピタキシャル層の層膜厚は5.5μmであっ
た。
実施例では減圧MOCVD法にて、GaAs半導体基板
上にZnSSe、CdZnSe層の計2層を成長した場
合を示す。GaAs基板はアンドープで面方位(10
0)のものを使用し、その上に積層した2層にもドーピ
ングは行っていない。エッチング前のへき開断面のノマ
ルスキー微分干渉顕微鏡による断面観察結果では、Zn
SSe層とCdZnSe層の界面は不明瞭であり、各層
の膜厚測定は不可能である。なお、II−VI族化合物
半導体エピタキシャル層の層膜厚は5.5μmであっ
た。
【0013】上記の単純なへき開では接合界面が不明瞭
であった結晶について本発明に係るII−VI族化合物
半導体用エッチャントによりエッチングを実施した。フ
ッ化水素酸と過酸化水素と水とを、モル比1.29:
1:127で混合したエッチャントを用いて室温で約3
分間エッチングを行った。本エッチャントは46重量%
のフッ化水素酸水と35重量%の過酸化水素水と水と
を、体積比1.5:1:25にて混合して調製した。そ
の結果、ノマルスキー微分干渉顕微鏡観察では、II−
VI族化合物半導体エピタキシャル層に接合界面が明瞭
に観測された。ちなみに、本試料においては、ZnSS
e層及びCdZnSe層の各々の層厚は2.3μm及び
3.2μmと判明し、0.1μm単位に膜厚が正確に求
められた。これより、各層の成長速度が判明し、成長速
度の適正化により各層の結晶性の向上が可能になった。
なお、エッチング後のエピタキシャル成長膜の表面は多
少荒れて白濁したものの、エピタキシャル成長膜の総膜
厚には変化は見られず、ともに5.5μmであった。即
ち、本発明によるエッチャントでは、膜厚の変化、特に
当該エッチャントに対し露呈する最表面のCdZnSe
に対し、何等のエッチング作用をもたらさずに選択的な
食刻により接合界面を明瞭にすることが可能であった。
また、GaAs基板、ZnSSe層及びCdZnSe層
はドーピング不純物の取り込みの有無に関わらず、エッ
チング後には界面が明確に観察できた。
であった結晶について本発明に係るII−VI族化合物
半導体用エッチャントによりエッチングを実施した。フ
ッ化水素酸と過酸化水素と水とを、モル比1.29:
1:127で混合したエッチャントを用いて室温で約3
分間エッチングを行った。本エッチャントは46重量%
のフッ化水素酸水と35重量%の過酸化水素水と水と
を、体積比1.5:1:25にて混合して調製した。そ
の結果、ノマルスキー微分干渉顕微鏡観察では、II−
VI族化合物半導体エピタキシャル層に接合界面が明瞭
に観測された。ちなみに、本試料においては、ZnSS
e層及びCdZnSe層の各々の層厚は2.3μm及び
3.2μmと判明し、0.1μm単位に膜厚が正確に求
められた。これより、各層の成長速度が判明し、成長速
度の適正化により各層の結晶性の向上が可能になった。
なお、エッチング後のエピタキシャル成長膜の表面は多
少荒れて白濁したものの、エピタキシャル成長膜の総膜
厚には変化は見られず、ともに5.5μmであった。即
ち、本発明によるエッチャントでは、膜厚の変化、特に
当該エッチャントに対し露呈する最表面のCdZnSe
に対し、何等のエッチング作用をもたらさずに選択的な
食刻により接合界面を明瞭にすることが可能であった。
また、GaAs基板、ZnSSe層及びCdZnSe層
はドーピング不純物の取り込みの有無に関わらず、エッ
チング後には界面が明確に観察できた。
【0014】(実施例2)以下、本発明の第2実施例を
示す。第1例と同様に減圧MOCVD法にてGaAs半
導体基板上にZnSSe層の成長を行った。その後第2
層目にZnSeを成長した。GaAs基板はアンドープ
で面方位(100)のものを使用し、その上に積層した
2層にもドーピングは行っていない。X線ロッキングカ
−ブ測定によりZnSSe層の組成はZnS0.06Se
0.94と2層で組成の違いは非常に小さく、ZnSeとの
格子不整合度も約0.27%と小さい。ここで、格子不
整合度とは(ZnSe層の格子定数−ZnSSe層の格
子定数)×100/(ZnSSe層の格子定数)と定義
した。へき開後未処理のものについてノマルスキー微分
干渉顕微鏡により倍率1000倍にて観察したが、Zn
SSe層とZnSe層の界面は見当たらず、各層の膜厚
測定は不可能であった。なお、II−VI族化合物半導
体エピタキシャル層の層膜厚は2.4μmであった。
示す。第1例と同様に減圧MOCVD法にてGaAs半
導体基板上にZnSSe層の成長を行った。その後第2
層目にZnSeを成長した。GaAs基板はアンドープ
で面方位(100)のものを使用し、その上に積層した
2層にもドーピングは行っていない。X線ロッキングカ
−ブ測定によりZnSSe層の組成はZnS0.06Se
0.94と2層で組成の違いは非常に小さく、ZnSeとの
格子不整合度も約0.27%と小さい。ここで、格子不
整合度とは(ZnSe層の格子定数−ZnSSe層の格
子定数)×100/(ZnSSe層の格子定数)と定義
した。へき開後未処理のものについてノマルスキー微分
干渉顕微鏡により倍率1000倍にて観察したが、Zn
SSe層とZnSe層の界面は見当たらず、各層の膜厚
測定は不可能であった。なお、II−VI族化合物半導
体エピタキシャル層の層膜厚は2.4μmであった。
【0015】上記へき開後未処理の結晶について本発明
に係るII−VI族化合物半導体用エッチャントによる
エッチングを試みた。フッ化水素酸と過酸化水素と水と
を、モル比1.71:1:105にて混合したエッチャ
ントを用いて室温で約1分間エッチングを行った。本エ
ッチャントは46重量%のフッ化水素酸水と、35重量
%の過酸化水素水と水とを、体積比2:1:20にて混
合して調製した。その結果、ノマルスキー微分干渉顕微
鏡観察でエッチング前には単一層にしか見えなかったG
aAs半導体基板面上のII−VI族化合物半導体エピ
タキシャル層に界面が明瞭に現れ、ZnSSe層及びZ
nSe層の各々の層厚が1.8μm及び0.6μmと判
明した。なお且つエッチング前後での総膜厚の変化は見
られなかった。即ち、本発明によるエッチャントでは、
膜厚の変化、特に当該エッチャントに対し露呈する最表
面のZnSeに対し、何等のエッチング作用をもたらさ
ずに選択的な食刻により接合界面を明瞭とすることが可
能であった。また、GaAs基板、ZnSSe層及びZ
nSe層はドーピング不純物の取り込みの有無に関わら
ず、エッチング後には界面が明確に観察できた。
に係るII−VI族化合物半導体用エッチャントによる
エッチングを試みた。フッ化水素酸と過酸化水素と水と
を、モル比1.71:1:105にて混合したエッチャ
ントを用いて室温で約1分間エッチングを行った。本エ
ッチャントは46重量%のフッ化水素酸水と、35重量
%の過酸化水素水と水とを、体積比2:1:20にて混
合して調製した。その結果、ノマルスキー微分干渉顕微
鏡観察でエッチング前には単一層にしか見えなかったG
aAs半導体基板面上のII−VI族化合物半導体エピ
タキシャル層に界面が明瞭に現れ、ZnSSe層及びZ
nSe層の各々の層厚が1.8μm及び0.6μmと判
明した。なお且つエッチング前後での総膜厚の変化は見
られなかった。即ち、本発明によるエッチャントでは、
膜厚の変化、特に当該エッチャントに対し露呈する最表
面のZnSeに対し、何等のエッチング作用をもたらさ
ずに選択的な食刻により接合界面を明瞭とすることが可
能であった。また、GaAs基板、ZnSSe層及びZ
nSe層はドーピング不純物の取り込みの有無に関わら
ず、エッチング後には界面が明確に観察できた。
【0016】
【発明の効果】第II族の主成分がZnより成るII−
VI族化合物半導体薄膜層の各層の膜厚測定を容易にす
る効果がある。
VI族化合物半導体薄膜層の各層の膜厚測定を容易にす
る効果がある。
Claims (1)
- 【請求項1】 フッ化水素酸と過酸化水素と水とのモル
比が、(4.5〜0.4):1:(25〜165)であ
ることを特徴とするII−VI族化合物半導体用エッチ
ャント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15631295A JPH098013A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ii−vi族化合物半導体用エッチャント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15631295A JPH098013A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ii−vi族化合物半導体用エッチャント |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH098013A true JPH098013A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15625054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15631295A Pending JPH098013A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ii−vi族化合物半導体用エッチャント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH098013A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3176194A4 (en) * | 2014-07-30 | 2018-03-07 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Composition for forming resin thin film for hydrofluoric acid etching and resin thin film for hydrofluoric acid etching |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15631295A patent/JPH098013A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3176194A4 (en) * | 2014-07-30 | 2018-03-07 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Composition for forming resin thin film for hydrofluoric acid etching and resin thin film for hydrofluoric acid etching |
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