JPH098355A - Production of iii-v compound semiconductor - Google Patents

Production of iii-v compound semiconductor

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JPH098355A
JPH098355A JP15031095A JP15031095A JPH098355A JP H098355 A JPH098355 A JP H098355A JP 15031095 A JP15031095 A JP 15031095A JP 15031095 A JP15031095 A JP 15031095A JP H098355 A JPH098355 A JP H098355A
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JP
Japan
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compound semiconductor
etching
dry etching
group
damage
Prior art date
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Pending
Application number
JP15031095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Iechika
泰 家近
Yoshinobu Ono
善伸 小野
Tomoyuki Takada
朋幸 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication of JPH098355A publication Critical patent/JPH098355A/en
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Abstract

PURPOSE: To recover the damage after dry etching by treating a III-V compound semiconductor represented by a specified formula with a specified acid after dry etching. CONSTITUTION: A GaN based semiconductor is deposited on a sapphire substrate 3 by MOVPE through two step growth using a GaN buffer layer 2 and a GaN layer 1 is formed thereon. A p-type GaN layer 1 thus obtained is coated with footrests and dry etched and then it is treated with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid. The volumetric mixing rate is preferably set in the range of 5:1-1:5. The time required for treatment is in the range of 30sec and 60min depending on the size of damage. The temperature is preferably in the range of 200-260 deg.C. This method can recover the damage after dry etching. The III-V compound semiconductor is represented by Inx Gay Alz N (where x+y+z=1, 0<=x<=1, o<=y<=1, 0<=z<=1).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は3−5族化合物半導体の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a 3-5 group compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外もしくは青色の発光ダイオード(以
下、LEDと記すことがある。)又は紫外もしくは青色
のレーザダイオード等の発光素子の材料として、一般式
InxGay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦
x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される3−5族
化合物半導体が知られている。該3−5族化合物半導体
は、3族元素の組成によって制御できるバンドギャップ
を有しているので、可視光領域から紫外線領域の発光を
生じる発光素子に用いることができる。さらに、該3−
5族化合物半導体は直接遷移型のバンド構造を有するの
で、該3−5族化合物半導体を用いて発光効率の高い発
光素子が得られる。特に、Inの濃度が10%以上のも
のは、発光波長が紫色及びそれより長波長の可視領域に
することができるため、表示用途への応用上特に重要で
ある。
2. Description of the Related Art As a material for a light emitting device such as an ultraviolet or blue light emitting diode (hereinafter, also referred to as an LED) or an ultraviolet or blue laser diode, a general formula In x Ga y Al z N (provided that x + y + z) is used. = 1, 0 ≤
A 3-5 group compound semiconductor represented by x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) is known. Since the Group 3-5 compound semiconductor has a band gap that can be controlled by the composition of the Group 3 element, it can be used for a light emitting device that emits light in the visible light region to the ultraviolet light region. Furthermore, the 3-
Since the group 5 compound semiconductor has a direct transition type band structure, a light emitting device having high luminous efficiency can be obtained by using the group 3-5 compound semiconductor. In particular, an In concentration of 10% or more is particularly important for application to display applications because the emission wavelength can be in the visible region of violet and longer wavelengths.

【0003】該化合物半導体を用いて発光素子を製造す
るには、電極を形成するため又は素子分離のために一般
にエッチングする必要がある。エッチングとして、一般
にはいわゆるウエットエッチングとドライエッチングが
知られている。しかしながら、該化合物半導体は化学的
に非常に安定であるため、ウエットエッチングにおいて
は該化合物半導体についての実用的なエッチング速度を
持つエッチング剤(エッチャント)は知られていない。
一方、該化合物半導体をプラズマを含む雰囲気中でエッ
チングする、いわゆるドライエッチング法では、100
Å/分以上の高速のエッチングが可能である。しかし、
ドライエッチングを行なった場合、エッチング後に伝導
度が著しく減少する又は発光スペクトルの強度が弱くな
る等の、電気的又は光学的性質が劣化することが問題で
あった。このような劣化は、一般にエッチングダメージ
と呼ばれるものであり、エッチングダメージを受けた該
化合物半導体を用いて発光素子を作製した場合、駆動電
圧が高くなる又は発光効率が下がるという問題があっ
た。
In order to manufacture a light emitting device using the compound semiconductor, it is generally necessary to perform etching for forming an electrode or for device separation. As etching, so-called wet etching and dry etching are generally known. However, since the compound semiconductor is chemically very stable, no etchant (etchant) having a practical etching rate for the compound semiconductor is known in wet etching.
On the other hand, in the so-called dry etching method of etching the compound semiconductor in an atmosphere containing plasma, 100
High-speed etching of Å / min or more is possible. But,
When dry etching is performed, there has been a problem that electrical or optical properties are deteriorated such that the conductivity is remarkably reduced or the intensity of emission spectrum is weakened after etching. Such deterioration is generally called etching damage, and when a light emitting device is manufactured using the compound semiconductor that has been damaged by etching, there is a problem that the driving voltage becomes high or the light emission efficiency becomes low.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一般
式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0
≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される3−5
族化合物半導体に対して電極等を形成するためにドライ
エッチングを行なった際のエッチングダメージを回復さ
せ、良好な品質の3−5族化合物半導体を製造する方法
を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1,0).
≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) 3-5
An object of the present invention is to provide a method for recovering etching damage when dry etching is performed on a group compound semiconductor to form electrodes and the like, and for manufacturing a group 3-5 compound semiconductor of good quality.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な事情をみて鋭意検討した結果、該3−5族化合物半導
体をドライエッチングした後、特定の酸で処理すること
がドライエッチングによるダメージを回復させるのに大
きな効果があることを見いだし、本発明に至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made earnest studies in view of such circumstances, and as a result, dry etching of the Group 3-5 compound semiconductor, followed by treatment with a specific acid is performed by dry etching. The inventors have found that it has a great effect in recovering damage, and have reached the present invention.

【0006】即ち、本発明は、次に記す発明である。 〔1〕一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+
z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表さ
れる3−5族化合物半導体をドライエッチングした後、
リン酸と硫酸とを含む溶液にて処理する工程を有するこ
とを特徴とする3−5族化合物半導体の製造方法。 〔2〕一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+
z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表さ
れる3−5族化合物半導体をドライエッチングした後、
リン酸と硫酸とを含む溶液にて処理し、次に不活性雰囲
気中で400℃以上で熱処理する工程を有することを特
徴とする3−5族化合物半導体の製造方法。 〔3〕ドライエッチングが、稀ガス、ハロゲン元素を含
む分子又はこれらの混合ガスを用いることを特徴とする
〔1〕又は〔2〕記載の3−5族化合物半導体の製造方
法。
That is, the present invention is the invention described below. [1] general formula In x Ga y Al z N (provided that, x + y +
z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and the dry etching is performed on the Group 3-5 compound semiconductor,
A method for producing a Group 3-5 compound semiconductor, comprising a step of treating with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid. [2] the general formula In x Ga y Al z N (provided that, x + y +
z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and the dry etching is performed on the Group 3-5 compound semiconductor,
A method for producing a Group 3-5 compound semiconductor, comprising the steps of treating with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid, and then performing heat treatment at 400 ° C. or higher in an inert atmosphere. [3] The method for producing a Group 3-5 compound semiconductor according to [1] or [2], wherein the dry etching uses a rare gas, a molecule containing a halogen element, or a mixed gas thereof.

【0007】次に、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける3−5族化合物半導体とは、一般式Inx Gay
Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦
y≦1、0≦z≦1)で表される3−5族化合物半導
体、又はその積層構造からなる3−5族化合物半導体で
ある。特にp型及びn型の該化合物半導体の間に、これ
よりもバンドギャップの小さい該化合物半導体を挟んだ
構造のものは、いわゆるダブルヘテロ接合構造と呼ば
れ、高い発光効率で発光できるため特に重要である。本
発明における3−5族化合物半導体結晶は、通常基板の
上に成長させて得られるが、用いる基板については、S
iC、Si、サファイア、スピネル、ZnO等を挙げる
ことができる。特に、サファイア上にはAlN等の薄膜
をバッファ層とすることで結晶性の高いGaN層が成長
できることが知られており、好適である。
Next, the present invention will be described in detail. The group III-V compound semiconductor in the present invention, the general formula an In x Ga y
Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦
It is a 3-5 group compound semiconductor represented by y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) or a 3-5 group compound semiconductor having a laminated structure thereof. Particularly, a structure in which the compound semiconductor having a smaller band gap is sandwiched between the p-type and n-type compound semiconductors is called a so-called double heterojunction structure and is particularly important because it can emit light with high emission efficiency. Is. The Group 3-5 compound semiconductor crystal in the present invention is usually obtained by growing it on a substrate.
Examples thereof include iC, Si, sapphire, spinel, ZnO and the like. In particular, it is known that a GaN layer with high crystallinity can be grown on sapphire by using a thin film of AlN or the like as a buffer layer, which is preferable.

【0008】該3−5族化合物半導体の製造方法として
は、分子線エピタキシー(以下、MBEと記すことがあ
る。)法、有機金属気相成長(以下、MOVPEと記す
ことがある。)法、ハイドライド気相成長(以下、HV
PEと記すことがある。)法などが挙げられる。なお、
MBE法を用いる場合、窒素原料としては、窒素ガス、
アンモニア及びその他の窒素化合物を気体状態で供給す
る方法である気体ソース分子線エピタキシー(以下、G
SMBEと記すことがある。)法が一般的に用いられて
いる。この場合、窒素原料が化学的に不活性で、窒素原
子が結晶中に取り込まれにくいことがある。その場合に
は、マイクロ波などにより窒素原料を励起して、活性状
態にして供給することで、窒素の取り込み効率を上げる
ことができる。これらの製造方法のなかでMOVPE法
は均一性が高く、量産に向いていることから特に重要で
ある。
As the method for producing the 3-5 group compound semiconductor, a molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as MBE) method, a metal organic chemical vapor deposition (hereinafter sometimes referred to as MOVPE) method, Hydride vapor phase growth (hereinafter, HV
Sometimes referred to as PE. ) Method. In addition,
When the MBE method is used, nitrogen gas may be nitrogen gas,
Gas source molecular beam epitaxy (hereinafter referred to as G, which is a method of supplying ammonia and other nitrogen compounds in a gaseous state)
Sometimes referred to as SMBE. ) Method is commonly used. In this case, the nitrogen raw material is chemically inactive, and the nitrogen atom may be difficult to be taken into the crystal. In that case, by exciting the nitrogen raw material by a microwave or the like to supply it in an activated state, it is possible to improve the nitrogen uptake efficiency. Among these manufacturing methods, the MOVPE method is particularly important because it has high uniformity and is suitable for mass production.

【0009】次に、本発明の化合物半導体に用いられる
n型不純物としては、Si、Ge、Se、S、Oが挙げ
られ、なかでもSi、Geが好ましく、Siがさらに好
ましい。p型不純物としては、Mg、Zn、Cd、B
e、Hgが挙げられ、中でもMg、Znが好ましく、M
gがさらに好ましい。p型不純物をドープした該3−5
族化合物半導体は成長後に不活性雰囲気中で熱処理する
ことでさらに低抵抗にできることがある。これらの不純
物をドープする方法としては、GSMBE法により該3
−5族化合物半導体を製造する場合において、不純物の
単体そのものが成長装置内で他の分子線の妨げにならな
いような蒸気圧に制御できる場合には、これらの単体を
そのまま用いることができる。MOVPEの場合には公
知のこれらの不純物を含む化合物を反応炉に導入して、
不純物をドープした化合物半導体を得ることができる。
Next, examples of the n-type impurities used in the compound semiconductor of the present invention include Si, Ge, Se, S and O. Among them, Si and Ge are preferable, and Si is more preferable. As p-type impurities, Mg, Zn, Cd, B
e, Hg, Mg and Zn are preferable, and M is preferable.
g is more preferred. The 3-5 doped with p-type impurities
The group compound semiconductor may be further reduced in resistance by heat treatment after growth in an inert atmosphere. As a method for doping these impurities, the GSMBE method
When a Group-5 compound semiconductor is manufactured, if the impurities themselves can be controlled to have a vapor pressure that does not interfere with other molecular beams in the growth apparatus, these impurities can be used as they are. In the case of MOVPE, a known compound containing these impurities is introduced into the reaction furnace,
A compound semiconductor doped with impurities can be obtained.

【0010】本発明におけるドライエッチング方法とし
ては、Ar等の稀ガス、窒素又はこれらの混合ガスを用
いるスパッタエッチング、反応性ガスを用いる反応性イ
オンエッチング(以下、RIEと記すことがある。)、
又は反応性ガスを用いる電子サイクロトロン共鳴プラズ
マエッチング(以下、ECRプラズマエッチングと記す
ことがある。)などが挙げられる。一般にこれらの方法
に用いられるプラズマとは、荷電粒子又は中性ラジカル
粒子を含むガスをさす。
As the dry etching method in the present invention, sputter etching using a rare gas such as Ar, nitrogen or a mixed gas thereof, reactive ion etching using a reactive gas (hereinafter sometimes referred to as RIE),
Alternatively, electron cyclotron resonance plasma etching using a reactive gas (hereinafter sometimes referred to as ECR plasma etching) and the like can be given. Generally, the plasma used in these methods refers to a gas containing charged particles or neutral radical particles.

【0011】以下、上述の各ドライエッチング方法につ
いて説明する。スパッタエッチングとは、荷電粒子を電
界中で加速して運動エネルギーを与え、エッチングしよ
うとする物質表面に衝突させ、表面の構成原子を取り去
る方法である。RIEとは、プラズマをエッチングしよ
うとする物質と反応させて揮発性の反応生成物とし、表
面の構成元素を取り去る方法である。ECRプラズマエ
ッチングとは、ドライエッチング装置内の試料の置かれ
た場所とは離れたところで、マイクロ波と磁場を利用し
てプラズマを発生させ、このプラズマを静電場又は高周
波電場によりエッチング試料の場所まで誘導して、エッ
チングしようとする物質と反応させて揮発性の反応生成
物とし、表面の構成元素を取り去る方法である。ECR
プラズマエッチングは、前に述べた2つの方法よりも高
真空中で、高密度のプラズマを発生させることができ、
プラズマ粒子のエネルギーを広範囲で制御できることが
特徴である。プラズマ粒子のエネルギーはスパッタエッ
チング、RIE、ECRプラズマエッチングの順に小さ
くなり、従ってエッチングダメージもこの順に小さくな
る。このためダメージの小さなエッチング方法として
は、RIE、ECRプラズマエッチングが好ましく、特
にECRプラズマエッチングが好ましい。
Each of the above dry etching methods will be described below. Sputter etching is a method in which charged particles are accelerated in an electric field to give kinetic energy and collide with the surface of a substance to be etched to remove constituent atoms on the surface. RIE is a method of reacting plasma with a substance to be etched to form a volatile reaction product and removing the constituent elements on the surface. ECR plasma etching is a method of generating plasma using a microwave and a magnetic field at a place apart from a place where a sample is placed in a dry etching apparatus, and the plasma is generated by an electrostatic field or a high frequency electric field to the place of the etching sample. It is a method of inducing and reacting with a substance to be etched to form a volatile reaction product, and removing the constituent elements on the surface. ECR
Plasma etching can generate a high density plasma in a higher vacuum than the two methods described above,
The feature is that the energy of plasma particles can be controlled over a wide range. The energy of plasma particles decreases in the order of sputter etching, RIE, and ECR plasma etching, and therefore the etching damage also decreases in this order. Therefore, as the etching method with less damage, RIE and ECR plasma etching are preferable, and ECR plasma etching is particularly preferable.

【0012】ドライエッチングに用いるガスとしては、
稀ガス、ハロゲン元素を含む分子からなるガス又はこれ
らの混合ガスが用いられる。稀ガスとしては、He、N
e、Ar、Kr、Xe等が挙げられ、これらの中ではA
rが好ましい。ハロゲン元素としてはCl、Br、Iが
挙げられ、ハロゲン元素を含む分子としては、X2 、H
X、BX3 、CXm X’n 、SiXm X’n 等が挙げら
れる(ただし、X、X’は互いに異なるCl、Br、I
の何れかを表し、m、nはm+n=4を満足する0以上
4以下の整数である。)。これらの中でもCl2 、BC
3 が高純度のものが得られ、好適である。これらのガ
スに酸素、水素又は炭化水素化合物を混合して用いるこ
とで、エッチングによる生じる表面の凹凸を減少できる
場合がある。この目的のために用いることができる炭化
水素化合物としては炭素原子数が1個以上6個以下のも
のが挙げらる。
The gas used for dry etching is
A rare gas, a gas composed of molecules containing a halogen element, or a mixed gas thereof is used. He, N as rare gas
e, Ar, Kr, Xe and the like, among which A is
r is preferred. Examples of the halogen element include Cl, Br and I, and examples of the molecule containing the halogen element include X 2 and H.
X, BX 3, CX m X 'n, SiX m X' n , and the like (wherein, X, X 'are different from each other Cl, Br, I
Where m and n are integers of 0 or more and 4 or less that satisfy m + n = 4. ). Among these, Cl 2 , BC
It is preferable that l 3 has a high purity. By mixing these gases with oxygen, hydrogen, or a hydrocarbon compound, surface irregularities caused by etching may be reduced in some cases. Hydrocarbon compounds that can be used for this purpose include those having 1 to 6 carbon atoms.

【0013】本発明におけるドライエッチング後のリン
酸と硫酸とを含む溶液を用いた処理を行う場合、リン酸
と硫酸の体積混合割合は10:1から1:10の範囲が
好ましく、さらに好ましくは5:1から1:5である。
硫酸の混合割合が10:1より小さくても、1:10よ
り大きくても表面が荒れて実用的でない場合があるので
好ましくない。処理温度は180℃以上280℃以下が
好ましく、さらに好ましくは200℃以上260℃以下
である。180℃より低い場合には処理効果が現われる
までに要する時間が極端に長くなる場合があるので実用
的でなく、280℃より高い場合には表面の荒れが生
じ、また基板裏面の荒れも起こる場合があるのでやはり
実用的でないため好ましくない。
When the treatment using the solution containing phosphoric acid and sulfuric acid after dry etching in the present invention is performed, the volume mixing ratio of phosphoric acid and sulfuric acid is preferably in the range of 10: 1 to 1:10, and more preferably. 5: 1 to 1: 5.
If the mixing ratio of sulfuric acid is less than 10: 1 or more than 1:10, the surface may be rough and not practical, which is not preferable. The treatment temperature is preferably 180 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 260 ° C. or lower. If the temperature is lower than 180 ° C, the time required for the treatment effect to appear may be extremely long, which is not practical. If the temperature is higher than 280 ° C, the surface may be roughened and the back surface of the substrate may be roughened. Since it is still not practical, it is not preferable.

【0014】リン酸と硫酸とを含む溶液を用いた処理時
間はドライエッチングにより受けるダメージの大きさに
依存するが、30秒以上60分以下が好ましく、さらに
好ましくは1分以上30分以下である。30秒より短い
場合には処理効果が充分に現われず、60分より長い場
合には、プロセスに要する時間が長くなる場合があるの
で実用的でないため好ましくない。本発明において、リ
ン酸と硫酸とを含む溶液を用いた処理の前又は後に、さ
らに不活性雰囲気中で400℃以上で熱処理する工程を
入れることができる。特にリン酸と硫酸とを含む溶液を
用いた処理の後に、さらに不活性雰囲気中で400℃以
上で熱処理する工程を入れることが好ましい。
The treatment time using a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid depends on the amount of damage caused by dry etching, but is preferably 30 seconds or more and 60 minutes or less, more preferably 1 minute or more and 30 minutes or less. . If it is shorter than 30 seconds, the treatment effect is not sufficiently exhibited, and if it is longer than 60 minutes, the time required for the process may be long, which is not practical and is not preferable. In the present invention, before or after the treatment using the solution containing phosphoric acid and sulfuric acid, a step of heat treatment at 400 ° C. or higher in an inert atmosphere can be added. In particular, it is preferable that after the treatment with the solution containing phosphoric acid and sulfuric acid, a step of heat treatment at 400 ° C. or higher in an inert atmosphere is further included.

【0015】不活性雰囲気としては、Ar、He、窒素
等の不活性ガスが用いられる。これらのガスは充分精製
し、単独または混合して用いることができる。この中で
は窒素が比較的容易に高純度のものが得られるため好適
である。不活性雰囲気中での熱処理温度は400℃以上
であり、400℃以上1100℃以下が好ましく、さら
に好ましくは600℃以上1000℃以下である。熱処
理温度が400℃より低い場合、熱処理の効果が十分で
ないので好ましくない。また、1100℃より高い場
合、該3−5族化合物半導体の熱による分解のため劣化
が生じる場合があるので好ましくない。不活性雰囲気中
での熱処理時間は1分以上3時間以下が好ましく、さら
に好ましくは5分以上1時間以下である。熱処理時間が
1分より短い場合、熱処理の効果が十分でなく、3時間
を超える場合、生産性が低下する場合があるので好まし
くない。
As the inert atmosphere, an inert gas such as Ar, He or nitrogen is used. These gases can be sufficiently purified and used alone or as a mixture. Of these, nitrogen is suitable because nitrogen having a high purity can be obtained relatively easily. The heat treatment temperature in the inert atmosphere is 400 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. When the heat treatment temperature is lower than 400 ° C., the effect of the heat treatment is not sufficient, which is not preferable. Further, if the temperature is higher than 1100 ° C., deterioration may occur due to decomposition of the Group 3-5 compound semiconductor due to heat, which is not preferable. The heat treatment time in the inert atmosphere is preferably 1 minute or more and 3 hours or less, and more preferably 5 minutes or more and 1 hour or less. If the heat treatment time is shorter than 1 minute, the effect of the heat treatment is not sufficient, and if it exceeds 3 hours, the productivity may decrease, which is not preferable.

【0016】通常、該化合物半導体を用いて素子を作製
する工程でドライエッチングを行なう場合、エッチング
を行なわない部分には、フォトレジスト、SiO2 など
のマスクを形成してプラズマから保護する。しかし、プ
ラズマとは直接触れないように保護された部分でもドラ
イエッチング中にダメージを受ける場合がある。本発明
によるエッチングダメージの回復方法は、このように保
護された部分に生じるエッチングダメージに対しても有
効である。
Usually, when dry etching is performed in the step of manufacturing an element using the compound semiconductor, a mask such as photoresist or SiO 2 is formed in a portion not to be etched to protect it from plasma. However, even a portion protected from direct contact with plasma may be damaged during dry etching. The method for recovering etching damage according to the present invention is also effective for etching damage that occurs in such a protected portion.

【0017】本発明における3−5族化合物半導体に用
いる電極については以下のものを用いることができる。
n型の該化合物半導体と低い接触抵抗を有する電極材料
としてはAlが挙げらる。p型の該化合物半導体と低い
接触抵抗を有する電極材料としては、Au、又はAuと
その他の金属との合金が挙げられる。Auとの合金が良
好な電極となる金属としては、Mg、Zn又はNiが挙
げられる。具体的にはAu−Mg、Au−Zn、Au−
Mg−Zn又はAu−Ni合金等が挙げられる。これら
の電極は通常の真空蒸着によって形成することができ
る。電極材料が合金である場合には、合金材料を蒸着す
る方法、合金を構成する金属を順次蒸着した後、熱処理
によって合金化する方法、又は合金を構成する金属を同
時に蒸着する方法等を用いて形成することができる。
The following can be used for the electrodes used for the Group 3-5 compound semiconductor in the present invention.
Examples of the electrode material having a low contact resistance with the n-type compound semiconductor include Al. Examples of the electrode material having a low contact resistance with the p-type compound semiconductor include Au, or an alloy of Au and another metal. Examples of the metal that forms an excellent electrode with an alloy with Au include Mg, Zn, and Ni. Specifically, Au-Mg, Au-Zn, Au-
Examples thereof include Mg-Zn or Au-Ni alloy. These electrodes can be formed by ordinary vacuum vapor deposition. When the electrode material is an alloy, a method of vapor-depositing the alloy material, a method of sequentially vapor-depositing the metal constituting the alloy and a method of alloying by heat treatment, a method of vapor-depositing the metal constituting the alloy at the same time, etc. are used. Can be formed.

【0018】[0018]

【実施例】以下実施例により本発明を詳しく説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。 比較例1 GaN系半導体は、MOVPE法によりGaNをバッフ
ァー層とする2段階成長法により作製した。作製した半
導体の構成を図1に示す。用いた原料は、NH 3 、トリ
メチルガリウム(以下、TMGと称することがある。)
である。p型ドーパントとしてビスメチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウムを用いてMgをドープした。成長
後、得られたp型GaNを窒素雰囲気中800℃20分
熱処理して低抵抗化した。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples.
The present invention is not limited to these. Comparative Example 1 A GaN-based semiconductor was buffered with GaN by the MOVPE method.
It was manufactured by a two-step growth method for forming a layer. Half made
The structure of the conductor is shown in FIG. The raw material used is NH Three,bird
Methyl gallium (hereinafter sometimes referred to as TMG)
It is. Bismethylcyclopenta as p-type dopant
Mg was doped with dienyl magnesium. growth
Then, the obtained p-type GaN is stored in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. for 20 minutes.
Heat treatment was applied to reduce the resistance.

【0019】得られたp型GaN膜上に、フォトレジス
トをスピンナーで1μmコートし、90℃20分間のベ
ーキングの後、露光装置にて紫外線で露光し、現像して
所望のマスクパターンを形成した。マスクパターンを形
成したp型GaN膜をECRプラズマエッチング装置
(日電アネルバ製ECR−510E)で、Cl2 ガスに
よりドライエッチングを行った。ドライエッチングの条
件は、圧力1.2mTorr、Cl2 ガス流量30sc
cm、RFパワー80W、入力マイクロ波パワー400
W、基板温度20℃、エッチング時間12.5分であ
る。ドライエッチング後、残留フォトレジストを有機溶
媒で取り除いた後、p型GaN膜上にドライエッチング
により形成された段差を測定した。段差から得られたG
aNのエッチング速度は160Å/分であった。
A photoresist was coated on the obtained p-type GaN film by a spinner to a thickness of 1 μm, baked at 90 ° C. for 20 minutes, exposed to ultraviolet rays with an exposure device, and developed to form a desired mask pattern. . The p-type GaN film on which the mask pattern was formed was dry-etched with Cl 2 gas using an ECR plasma etching apparatus (ECR-510E manufactured by Nichiden Anelva). The dry etching conditions are a pressure of 1.2 mTorr and a Cl 2 gas flow rate of 30 sc.
cm, RF power 80W, input microwave power 400
W, substrate temperature 20 ° C., etching time 12.5 minutes. After the dry etching, the residual photoresist was removed with an organic solvent, and then the step formed on the p-type GaN film by the dry etching was measured. G obtained from the step
The etching rate of aN was 160Å / min.

【0020】次に、ドライエッチング後のp型半導体膜
の表面抵抗をテスタで測定したところ、ドライエッチン
グ前の200〜900キロオームに対し、50メガオー
ム以上に増大しており、エッチングダメージを受けてい
た。また、ドライエッチング前後のp型GaN半導体膜
に波長3250Åのヘリウム−カドミウムレーザーを照
射してフォトルミネッセンススペクトルを比較したとこ
ろ、図2に示すドライエッチング前のスペクトルに対し
て、形状の変化した図3に示すスペクトルとなってお
り、光学的変化がみられた。
Next, when the surface resistance of the p-type semiconductor film after dry etching was measured with a tester, it increased to 50 megohms or more from 200 to 900 kohms before dry etching, and was damaged by etching. . Further, when the p-type GaN semiconductor film before and after the dry etching was irradiated with a helium-cadmium laser having a wavelength of 3250Å and the photoluminescence spectra were compared, the shape was changed from the spectrum before the dry etching shown in FIG. The spectrum is as shown in, and an optical change was observed.

【0021】比較例2 p型ドーパントのビスメチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウムの代わりに、n型ドーパントとしてシランを用
いてSiをドープしたことを除いては比較例1と同様の
方法でn型GaN膜を成長した。得られたn型GaN膜
をECRプラズマドライエッチング装置でドライエッチ
ングを行った。ドライエッチング条件は、圧力0.2m
Torr、Cl2 ガス流量15sccm、RFパワー1
50W、入力マイクロ波パワー210W、基板温度0
℃、エッチング時間7分である。比較例1と同じ方法で
GaNのエッチング速度を測定したところ各々360Å
/分であった。ドライエッチング後の抵抗は50キロオ
ームであり、ドライエッチング前の値10キロオームよ
りも高抵抗化しており、エッチングダメージを受けてい
た。液体窒素温度でのフォトルミネッセンススペクトル
を測定したところスペクトル形状は変わりなかったが、
3625Åの発光のピーク強度がドライエッチング前に
比べて55%まで低下しており、GaN結晶が光学的変
化を受けていた。
Comparative Example 2 An n-type GaN film was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that Si was doped using silane as an n-type dopant instead of p-type dopant bismethylcyclopentadienylmagnesium. Grew up. The obtained n-type GaN film was dry-etched with an ECR plasma dry etching device. Dry etching conditions are pressure 0.2m
Torr, Cl 2 gas flow rate 15 sccm, RF power 1
50W, input microwave power 210W, substrate temperature 0
C., etching time 7 minutes. When the etching rate of GaN was measured by the same method as in Comparative Example 1, it was 360 Å for each.
/ Min. The resistance after dry etching was 50 kOhm, which was higher than the value before dry etching of 10 kOhm, and was damaged by etching. When the photoluminescence spectrum was measured at the liquid nitrogen temperature, the spectrum shape did not change,
The peak intensity of the light emission of 3625Å was reduced to 55% as compared with that before the dry etching, and the GaN crystal was subjected to the optical change.

【0022】実施例1 比較例2で得られたドライエッチング後のn型GaN膜
を、あらかじめ240℃に加熱した、リン酸:硫酸の体
積混合比が1:4の混合溶液中に入れ、15分間の処理
を行った。この混酸処理後のn型GaN膜の抵抗を測定
したところ10キロオームでドライエッチング前の値に
回復した。また、混酸処理後のn型GaN膜の液体窒素
温度でのフォトルミネッセンススペクトルを測定したと
ころ3625Åのピーク強度は、ドライエッチング前の
強度の90%まで回復した。
Example 1 The dry-etched n-type GaN film obtained in Comparative Example 2 was placed in a mixed solution having a volume mixing ratio of phosphoric acid: sulfuric acid of 1: 4 which was previously heated to 240 ° C. A treatment for 1 minute was performed. When the resistance of the n-type GaN film after the mixed acid treatment was measured, it was found to be 10 kOhm and recovered to the value before dry etching. Further, when the photoluminescence spectrum of the n-type GaN film after the mixed acid treatment was measured at the liquid nitrogen temperature, the peak intensity of 3625Å recovered to 90% of the intensity before dry etching.

【0023】比較例3 比較例2と同じ方法でn型GaN膜を成長した。得られ
たn型GaN膜上にSiO2 を真空蒸着法で2000Å
を作製し、この上に通常のフォトリソグラフィーの方法
でフォトレジストのパターンを作製し、次にバッファー
ドフッ酸でSiO2 を処理したのちアセトンでレジスト
を取り除き、SiO2 のマスクを作製した。ここで、バ
ッファードフッ酸とは、フッ化アンモニウム:フッ酸=
6:1(重量比)の混合物の20重量%水溶液をいう。
次に、このSiO2 マスクを形成した試料を、Arを用
いたスパッタエッチングによりドライエッチングを行な
った。ドライエッチング条件として、Arガス流量30
sccm、圧力6.8mTorr、RFパワー400
W、基板温度は室温、エッチング時間30分で行った。
ドライエッチング後、SiO2 マスクを取り除いた後の
段差を測定して、n型GaNのエッチング速度を求めた
ところ、450Å/分であった。ドライエッチング後の
試料の抵抗を測定したところ、100キロオームであ
り、ドライエッチング前の試料の抵抗値10キロオーム
よりも高抵抗になっていた。
Comparative Example 3 An n-type GaN film was grown by the same method as in Comparative Example 2. 2000 Å SiO 2 on the obtained n-type GaN film by vacuum evaporation method.
Was prepared, a photoresist pattern was formed thereon by a usual photolithography method, and then SiO 2 was treated with buffered hydrofluoric acid, and then the resist was removed with acetone to prepare a SiO 2 mask. Here, buffered hydrofluoric acid means ammonium fluoride: hydrofluoric acid =
A 20% by weight aqueous solution of a mixture of 6: 1 (weight ratio).
Next, the sample on which the SiO 2 mask was formed was dry-etched by sputter etching using Ar. As the dry etching condition, Ar gas flow rate 30
sccm, pressure 6.8 mTorr, RF power 400
W, the substrate temperature was room temperature, and the etching time was 30 minutes.
After dry etching, the step difference after removing the SiO 2 mask was measured and the etching rate of n-type GaN was determined to be 450 Å / min. When the resistance of the sample after dry etching was measured, it was 100 kΩ, which was higher than the resistance value of 10 kΩ of the sample before dry etching.

【0024】実施例2 比較例3と同様の方法で得られたドライエッチング後の
n型GaNに対して、実施例1と同じ条件でリン酸と硫
酸の混酸処理を行ったあとの抵抗は10キロオームで、
ドライエッチング前と同じ値に回復した。次に、前記と
同様にしてリン酸と硫酸の混合溶液で処理を行なった試
料に通常のフォトリソグラフィー及び真空蒸着により1
500Åの厚さのAl電極を形成した試料を作製し、電
流−電圧特性を測定した。Al電極のパターンを図4
に、測定結果を図5に示す。
Example 2 The dry-etched n-type GaN obtained by the same method as in Comparative Example 3 was subjected to mixed acid treatment with phosphoric acid and sulfuric acid under the same conditions as in Example 1, and the resistance was 10 In kilohms,
It recovered to the same value as before dry etching. Next, the sample treated with the mixed solution of phosphoric acid and sulfuric acid in the same manner as described above was subjected to 1 by ordinary photolithography and vacuum deposition.
A sample on which an Al electrode having a thickness of 500 Å was formed was prepared and the current-voltage characteristics were measured. Figure 4 shows the pattern of the Al electrode.
The measurement results are shown in FIG.

【0025】比較例4 リン酸と硫酸を含む溶液で処理を行なわないことを除い
ては実施例2と同様にしてAl電極を形成した試料を作
製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を図6に示
す。図5と図6を比較すると、本発明によるエッチング
ダメージの回復処理を行なった試料では、本発明によら
ない場合に比べて低い電圧でも多くの電流が流れ良好な
電極が形成できることがわかる。
Comparative Example 4 A sample having an Al electrode was prepared in the same manner as in Example 2 except that the treatment with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid was not carried out, and the current-voltage characteristics were measured. The measurement result is shown in FIG. Comparing FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that in the sample subjected to the etching damage recovery treatment of the present invention, a large amount of current flows and a good electrode can be formed even at a low voltage as compared with the case not according to the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の3−5族化合物半導体の製造方
法は、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+
z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表さ
れる3−5族化合物半導体に対して電極等を形成するた
めにドライエッチングを行なった際のエッチングダメー
ジを回復させ、良好な品質の3−5族化合物半導体を提
供することができる。該3−5族化合物半導体の表面に
形成した電極は電流注入特性が優れているため、紫外も
しくは青色のLED又は紫外もしくは青色のレーザーダ
イオード等の発光素子の性能を高めることができるので
工業的価値が大きい。
The method for producing a Group 3-5 compound semiconductor according to the present invention has the general formula In x Ga y Al z N (where x + y +
z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) Etching when dry etching is performed to form an electrode or the like on the 3-5 group compound semiconductor It is possible to recover damage and provide a good quality Group 3-5 compound semiconductor. Since the electrode formed on the surface of the 3-5 group compound semiconductor has excellent current injection characteristics, it is possible to enhance the performance of a light emitting device such as an ultraviolet or blue LED or an ultraviolet or blue laser diode, so that it is of industrial value. Is big.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】比較例1、実施例1に用いた化合物半導体の層
構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a layer structure of a compound semiconductor used in Comparative Example 1 and Example 1.

【図2】ドライエッチング前のp型GaNのフォトルミ
ネッセンススペクトル。
FIG. 2 is a photoluminescence spectrum of p-type GaN before dry etching.

【図3】ドライエッチング直後のp型GaNのフォトル
ミネッセンススペクトル。
FIG. 3 is a photoluminescence spectrum of p-type GaN immediately after dry etching.

【図4】実施例2で用いたAl電極パターン。FIG. 4 is an Al electrode pattern used in Example 2.

【図5】実施例2で得られた電流−電圧特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing current-voltage characteristics obtained in Example 2.

【図6】比較例4で得られた電流−電圧特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing current-voltage characteristics obtained in Comparative Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…GaN層 2…GaNバッファー層 3…サファイア基板 4…電極未蒸着部分 5…電極蒸着部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... GaN layer 2 ... GaN buffer layer 3 ... Sapphire substrate 4 ... Electrode non-deposited portion 5 ... Electrode deposited portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/18 H01L 21/302 F N ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01S 3/18 H01L 21/302 FN

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式Inx Gay Alz N(ただし、x
+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)
で表される3−5族化合物半導体をドライエッチングし
た後、リン酸と硫酸とを含む溶液にて処理する工程を有
することを特徴とする3−5族化合物半導体の製造方
法。
1. A general formula In x Ga y Al z N (where x is
+ Y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1)
The method for producing a Group 3-5 compound semiconductor, comprising the step of dry-etching the Group 3-5 compound semiconductor represented by the following, followed by treatment with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid.
【請求項2】一般式Inx Gay Alz N(ただし、x
+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)
で表される3−5族化合物半導体をドライエッチングし
た後、リン酸と硫酸とを含む溶液にて処理し、次に不活
性雰囲気中で400℃以上で熱処理する工程を有するこ
とを特徴とする3−5族化合物半導体の製造方法。
2. The general formula In x Ga y Al z N (where x is
+ Y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1)
After the dry etching of the Group 3-5 compound semiconductor represented by the following, it is treated with a solution containing phosphoric acid and sulfuric acid, and then heat-treated at 400 ° C. or higher in an inert atmosphere. 3-5 Group compound semiconductor manufacturing method.
【請求項3】ドライエッチングが、稀ガス、ハロゲン元
素を含む分子又はこれらの混合ガスを用いることを特徴
とする請求項1又は2記載の3−5族化合物半導体の製
造方法。
3. The method for producing a Group 3-5 compound semiconductor according to claim 1, wherein the dry etching uses a rare gas, a molecule containing a halogen element, or a mixed gas thereof.
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