JPH10189480A - ３−５族化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体素子の製造方法Info
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- JPH10189480A JPH10189480A JP7371897A JP7371897A JPH10189480A JP H10189480 A JPH10189480 A JP H10189480A JP 7371897 A JP7371897 A JP 7371897A JP 7371897 A JP7371897 A JP 7371897A JP H10189480 A JPH10189480 A JP H10189480A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】後処理工程の不要な表面ダメージのない３−５
族化合物半導体のｎ層を露出させることができ、しかも
エッチング速度が大きく、繰り返し安定性の優れたエッ
チング方法を用いた３−５族化合物半導体の製造方法を
提供する。 【解決手段】湿式エッチング剤として、（１）ＰＯ4を
分子中に含む酸、もしくはＳＯ4を分子中に含む酸、も
しくはＰＯ4を分子中に含む酸とＳＯ4を分子中に含む酸
とを混合した酸、または（２）ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、
Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合
物の溶融塩、または（３）ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2
Ｏ3、Ｓ 2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中に含む化
合物の溶融塩、または（４）前記（２）の中の少なくと
も１つの化合物と（３）の中の少なくとも１つの化合物
との混合物の溶融塩、または（５）溶融水酸化カリウ
ム、溶融水酸化ナトリウムもしくは両者の混合溶融アル
カリを用いる３−５族化合物半導体素子の製造方法。
族化合物半導体のｎ層を露出させることができ、しかも
エッチング速度が大きく、繰り返し安定性の優れたエッ
チング方法を用いた３−５族化合物半導体の製造方法を
提供する。 【解決手段】湿式エッチング剤として、（１）ＰＯ4を
分子中に含む酸、もしくはＳＯ4を分子中に含む酸、も
しくはＰＯ4を分子中に含む酸とＳＯ4を分子中に含む酸
とを混合した酸、または（２）ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、
Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合
物の溶融塩、または（３）ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2
Ｏ3、Ｓ 2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中に含む化
合物の溶融塩、または（４）前記（２）の中の少なくと
も１つの化合物と（３）の中の少なくとも１つの化合物
との混合物の溶融塩、または（５）溶融水酸化カリウ
ム、溶融水酸化ナトリウムもしくは両者の混合溶融アル
カリを用いる３−５族化合物半導体素子の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系３−５族
化合物半導体からなる３−５族化合物半導体素子の製造
方法に関する。
化合物半導体からなる３−５族化合物半導体素子の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】青、緑、紫外線などの短波長領域の光を
発生、検出する発光ダイオード、半導体レーザー、フォ
トダイオード等の光素子や高温で動作可能な電界効果型
トランジスタ（ＦＥＴ）、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）等の電子素子用の材料として、近年窒
化物系３−５族化合物半導体が注目されている。これら
の半導体素子を製造するためには、高品質の結晶を成長
させる技術、結晶を微細加工する技術が必要不可欠であ
る。結晶成長技術に関しては、サファイア基板上にバッ
ファ層を介することにより高品質のＧａＮ下地結晶を成
長させることが可能になった。これを利用して、この上
に各々の素子に必要な層構造を成長させる技術が進歩し
た。
発生、検出する発光ダイオード、半導体レーザー、フォ
トダイオード等の光素子や高温で動作可能な電界効果型
トランジスタ（ＦＥＴ）、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）等の電子素子用の材料として、近年窒
化物系３−５族化合物半導体が注目されている。これら
の半導体素子を製造するためには、高品質の結晶を成長
させる技術、結晶を微細加工する技術が必要不可欠であ
る。結晶成長技術に関しては、サファイア基板上にバッ
ファ層を介することにより高品質のＧａＮ下地結晶を成
長させることが可能になった。これを利用して、この上
に各々の素子に必要な層構造を成長させる技術が進歩し
た。
【０００３】一方、結晶を微細加工するためには、エッ
チング技術により必要な場所だけ表面側の層を除去し内
部の層を露出させることが必要である。内部の層を露出
させる方法として、ＧａＡｓ系またはＩｎＰ系の化合物
半導体で一般的に行われる湿式エッチングは、窒化物系
３−５族化合物半導体が化学的に非常に安定であるた
め、これまで適用できなかった。ＧａＮに対する湿式エ
ッチング剤として、特開昭５０−１１３５００号公報で
リン酸、特開昭５３−０３４４８０号公報でリン酸と硫
酸の混酸を用いることが開示されている。また、第５６
回応用物理学会学術講演会２７ｐ−ＺＥ−１６で、紫外
線を照射しながらＮａＯＨまたはＫＯＨとＨ2Ｏ2混合液
を用いることでＧａＮの湿式エッチングできることが示
されている。しかし、これらは、いずれもエッチング速
度が遅いため半導体製造プロセスには適用できなかっ
た。また、エッチングできるのはＧａＮに対してのみで
あり、ＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体への
エッチングに適用できるかどうかは不明であった。これ
とは別に Journal of Electrochemical Society
第１４３巻１号（１９９６）Ｌ１７ でアルカリ溶融塩
でＧａＮにエッチピットが形成できることが記されてお
り、アルカリ溶融塩で表面の一部が溶解できることがわ
かる。しかしながら、この方法も湿式エッチングに用い
ることはできずエッチピット密度の評価に用いられるの
みであった。また、ＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合
物半導体に対して適用できるかどうかは不明であった。
チング技術により必要な場所だけ表面側の層を除去し内
部の層を露出させることが必要である。内部の層を露出
させる方法として、ＧａＡｓ系またはＩｎＰ系の化合物
半導体で一般的に行われる湿式エッチングは、窒化物系
３−５族化合物半導体が化学的に非常に安定であるた
め、これまで適用できなかった。ＧａＮに対する湿式エ
ッチング剤として、特開昭５０−１１３５００号公報で
リン酸、特開昭５３−０３４４８０号公報でリン酸と硫
酸の混酸を用いることが開示されている。また、第５６
回応用物理学会学術講演会２７ｐ−ＺＥ−１６で、紫外
線を照射しながらＮａＯＨまたはＫＯＨとＨ2Ｏ2混合液
を用いることでＧａＮの湿式エッチングできることが示
されている。しかし、これらは、いずれもエッチング速
度が遅いため半導体製造プロセスには適用できなかっ
た。また、エッチングできるのはＧａＮに対してのみで
あり、ＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体への
エッチングに適用できるかどうかは不明であった。これ
とは別に Journal of Electrochemical Society
第１４３巻１号（１９９６）Ｌ１７ でアルカリ溶融塩
でＧａＮにエッチピットが形成できることが記されてお
り、アルカリ溶融塩で表面の一部が溶解できることがわ
かる。しかしながら、この方法も湿式エッチングに用い
ることはできずエッチピット密度の評価に用いられるの
みであった。また、ＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合
物半導体に対して適用できるかどうかは不明であった。
【０００４】このように湿式エッチングが困難なため、
エッチング速度が大きく、エッチング面も平坦にできる
ドライエッチングによりｎ層を露出させる方法が従来行
なわれてきた。しかしながら、この方法では、エッチン
グ面にエッチングダメージが発生し、電極との接触抵抗
が大きくなるという問題がある。このため熱アニールに
よるダメージ回復や、湿式エッチングによる表面ダメー
ジ層の除去等の後処理工程が必要なためプロセス工程が
長くなるという問題があった。また、ドライエッチング
速度や平坦性、表面ダメージの大きさなどは、ドライエ
ッチング装置の運転状況によって徐々に変化していくた
め、装置の維持管理が難しいという問題があった。
エッチング速度が大きく、エッチング面も平坦にできる
ドライエッチングによりｎ層を露出させる方法が従来行
なわれてきた。しかしながら、この方法では、エッチン
グ面にエッチングダメージが発生し、電極との接触抵抗
が大きくなるという問題がある。このため熱アニールに
よるダメージ回復や、湿式エッチングによる表面ダメー
ジ層の除去等の後処理工程が必要なためプロセス工程が
長くなるという問題があった。また、ドライエッチング
速度や平坦性、表面ダメージの大きさなどは、ドライエ
ッチング装置の運転状況によって徐々に変化していくた
め、装置の維持管理が難しいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、後処
理工程の不要な表面ダメージのない３−５族化合物半導
体のｎ層を露出させることができ、しかもエッチング速
度が大きく、繰り返し安定性の優れたエッチング方法を
用いた３−５族化合物半導体の製造方法を提供すること
にある。
理工程の不要な表面ダメージのない３−５族化合物半導
体のｎ層を露出させることができ、しかもエッチング速
度が大きく、繰り返し安定性の優れたエッチング方法を
用いた３−５族化合物半導体の製造方法を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な事情をみて鋭意検討した結果、特定の湿式エッチング
条件で形成されるエッチピットが、内部の層の露出部と
して利用できることを見出し、また、エッチング条件を
調整すれば、拡大したエッチピット同士がつながること
で表面層がなくなり、内部の層を広い面積にわたって露
出できることを見出した。この湿式エッチングにより露
出したｎ層に特別な後処理を施すことなく電極を形成し
ても良好な特性を示す発光素子や受光素子が得られるこ
とを見出し、本発明に至った。
な事情をみて鋭意検討した結果、特定の湿式エッチング
条件で形成されるエッチピットが、内部の層の露出部と
して利用できることを見出し、また、エッチング条件を
調整すれば、拡大したエッチピット同士がつながること
で表面層がなくなり、内部の層を広い面積にわたって露
出できることを見出した。この湿式エッチングにより露
出したｎ層に特別な後処理を施すことなく電極を形成し
ても良好な特性を示す発光素子や受光素子が得られるこ
とを見出し、本発明に至った。
【０００７】すなわち、本発明は、〔１〕一般式Ｉｎx
ＧａyＡｌzＮ（式中、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
体薄膜の積層構造を有し、かつ該積層構造の内部の層の
露出部分において少なくとも１つの電極との接触をとる
構造を有する３−５族化合物半導体素子の製造方法にお
いて、該露出部分を湿式エッチング法で形成する工程を
有し、かつ該湿式エッチングに用いる湿式エッチング剤
として、（１）ＰＯ4を分子中に含む酸、もしくはＳＯ4
を分子中に含む酸、もしくはＰＯ4を分子中に含む酸と
ＳＯ4を分子中に含む酸とを混合した酸、または（２）
ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13
を分子式中に含む化合物の溶融塩、または（３）Ｓ
Ｏ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくは
ＳＯ8を分子式中に含む化合物の溶融塩、または（４）
前記（２）の中の少なくとも１つの化合物と（３）の中
の少なくとも１つの化合物との混合物の溶融塩、または
（５）溶融水酸化カリウム、溶融水酸化ナトリウムもし
くは両者の混合溶融アルカリを用いる３−５族化合物半
導体素子の製造方法に係るものである。また、本発明
は、〔２〕内部の層の露出部分が湿式エッチングによっ
て形成されるエッチピット、または該エッチピットが面
内方向に拡大して連続的につながった領域である〔１〕
記載の３−５族化合物半導体素子の製造方法に係るもの
である。
ＧａyＡｌzＮ（式中、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
体薄膜の積層構造を有し、かつ該積層構造の内部の層の
露出部分において少なくとも１つの電極との接触をとる
構造を有する３−５族化合物半導体素子の製造方法にお
いて、該露出部分を湿式エッチング法で形成する工程を
有し、かつ該湿式エッチングに用いる湿式エッチング剤
として、（１）ＰＯ4を分子中に含む酸、もしくはＳＯ4
を分子中に含む酸、もしくはＰＯ4を分子中に含む酸と
ＳＯ4を分子中に含む酸とを混合した酸、または（２）
ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13
を分子式中に含む化合物の溶融塩、または（３）Ｓ
Ｏ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくは
ＳＯ8を分子式中に含む化合物の溶融塩、または（４）
前記（２）の中の少なくとも１つの化合物と（３）の中
の少なくとも１つの化合物との混合物の溶融塩、または
（５）溶融水酸化カリウム、溶融水酸化ナトリウムもし
くは両者の混合溶融アルカリを用いる３−５族化合物半
導体素子の製造方法に係るものである。また、本発明
は、〔２〕内部の層の露出部分が湿式エッチングによっ
て形成されるエッチピット、または該エッチピットが面
内方向に拡大して連続的につながった領域である〔１〕
記載の３−５族化合物半導体素子の製造方法に係るもの
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】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Ｉｎ
xＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される窒化物系３−５族
化合物半導体である。本発明の３−５族化合物半導体素
子の製造方法は、〔１〕該３−５族化合物半導体の薄膜
の積層構造を有し、かつ該積層構造の内部の層の露出部
分において少なくとも１つの電極との接触をとる構造を
有する３−５族化合物半導体素子の製造方法において、
該露出部分を湿式エッチング法で形成する工程を有し、
かつ該湿式エッチングに特定の湿式エッチング剤を用い
ることを特徴とする。また、本発明の３−５族化合物半
導体素子の製造方法は、〔２〕内部の層の露出部分が湿
式エッチングによって形成されるエッチピット、または
該エッチピットが面内方向に拡大して連続的につながっ
た領域である〔１〕記載のものである。
本発明における３−５族化合物半導体とは、一般式Ｉｎ
xＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される窒化物系３−５族
化合物半導体である。本発明の３−５族化合物半導体素
子の製造方法は、〔１〕該３−５族化合物半導体の薄膜
の積層構造を有し、かつ該積層構造の内部の層の露出部
分において少なくとも１つの電極との接触をとる構造を
有する３−５族化合物半導体素子の製造方法において、
該露出部分を湿式エッチング法で形成する工程を有し、
かつ該湿式エッチングに特定の湿式エッチング剤を用い
ることを特徴とする。また、本発明の３−５族化合物半
導体素子の製造方法は、〔２〕内部の層の露出部分が湿
式エッチングによって形成されるエッチピット、または
該エッチピットが面内方向に拡大して連続的につながっ
た領域である〔１〕記載のものである。
【０００９】本発明は、窒化物系３−５族化合物半導体
の内部の層を露出させるために行なう湿式エッチングに
用いるエッチング剤として、以下に述べる５種類の物質
群の中の少なくとも一つを用いることを特徴とする。第
１の物質群は、ＰＯ4を分子式中に含む酸、またはＳＯ4
を分子式中に含む酸、またはＰＯ4を分子式中に含む酸
とＳＯ4を分子式中に含む酸を混合した酸である。ＰＯ4
を分子式中に含む酸の例としてはリン酸（Ｈ3ＰＯ4）が
挙げられる。また、ＳＯ4を分子式中に含む酸の例とし
ては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）が挙げられる。
の内部の層を露出させるために行なう湿式エッチングに
用いるエッチング剤として、以下に述べる５種類の物質
群の中の少なくとも一つを用いることを特徴とする。第
１の物質群は、ＰＯ4を分子式中に含む酸、またはＳＯ4
を分子式中に含む酸、またはＰＯ4を分子式中に含む酸
とＳＯ4を分子式中に含む酸を混合した酸である。ＰＯ4
を分子式中に含む酸の例としてはリン酸（Ｈ3ＰＯ4）が
挙げられる。また、ＳＯ4を分子式中に含む酸の例とし
ては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）が挙げられる。
【００１０】また、本発明は、該化合物半導体の内部の
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第２の物質群として、ＰＯ4、Ｐ
Ｏ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式
中に含む化合物の溶融塩を用いることを特徴とする。な
かでもＰＯ4またはＰＯ3を分子式中に含む化合物の溶融
塩が好ましい。ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6
もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合物の例として、
リン酸２水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸
水素２アンモニウム（ＮＨ4）2ＨＰＯ4）、リン酸アン
モニウム３水和物（（ＮＨ4）3ＰＯ4・３Ｈ2Ｏ）、メタ
リン酸（（ＨＰＯ3）n）、亜リン酸（Ｈ3ＰＯ3）、次亜
リン酸（Ｈ3ＰＯ2）、２リン酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ7）、次リン
酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ6）、ポクリン酸（Ｈ6Ｐ4Ｏ13）などを好
ましく用いることができる。なかでもリン酸２水素アン
モニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、メタリン酸（ＨＰＯ3）n
が好ましい。
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第２の物質群として、ＰＯ4、Ｐ
Ｏ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式
中に含む化合物の溶融塩を用いることを特徴とする。な
かでもＰＯ4またはＰＯ3を分子式中に含む化合物の溶融
塩が好ましい。ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6
もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合物の例として、
リン酸２水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸
水素２アンモニウム（ＮＨ4）2ＨＰＯ4）、リン酸アン
モニウム３水和物（（ＮＨ4）3ＰＯ4・３Ｈ2Ｏ）、メタ
リン酸（（ＨＰＯ3）n）、亜リン酸（Ｈ3ＰＯ3）、次亜
リン酸（Ｈ3ＰＯ2）、２リン酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ7）、次リン
酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ6）、ポクリン酸（Ｈ6Ｐ4Ｏ13）などを好
ましく用いることができる。なかでもリン酸２水素アン
モニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、メタリン酸（ＨＰＯ3）n
が好ましい。
【００１１】また、本発明は、該化合物半導体の内部の
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第３の物質群として、ＳＯ4、Ｓ
Ｏ3、Ｓ 2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を
分子式中に含む化合物の溶融塩を用いることを特徴とす
る。なかでもＳＯ4、ＳＯ3を分子式中に含む化合物の溶
融塩が好ましい。ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2
Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中に含む化合物の例
として、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸
アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ４）、亜硫酸アンモニウ
ム（（ＮＨ4）2ＳＯ3）、亜硫酸水素アンモニウム（Ｎ
Ｈ4ＨＳＯ3）、アミド硫酸アンモニウム（（ＮＨ4ＳＯ3
ＮＨ2）などを好ましく用いることができる。なかでも
硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニ
ウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）が好ましい。
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第３の物質群として、ＳＯ4、Ｓ
Ｏ3、Ｓ 2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を
分子式中に含む化合物の溶融塩を用いることを特徴とす
る。なかでもＳＯ4、ＳＯ3を分子式中に含む化合物の溶
融塩が好ましい。ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2
Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中に含む化合物の例
として、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸
アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ４）、亜硫酸アンモニウ
ム（（ＮＨ4）2ＳＯ3）、亜硫酸水素アンモニウム（Ｎ
Ｈ4ＨＳＯ3）、アミド硫酸アンモニウム（（ＮＨ4ＳＯ3
ＮＨ2）などを好ましく用いることができる。なかでも
硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニ
ウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）が好ましい。
【００１２】また、本発明は、該化合物半導体の内部の
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第４の物質群として、上記第２の物
質群の中の少なくとも１つの化合物と上記第３の物質群
の中の少なくとも１つの化合物との混合物の溶融塩を用
いることを特徴とする。
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第４の物質群として、上記第２の物
質群の中の少なくとも１つの化合物と上記第３の物質群
の中の少なくとも１つの化合物との混合物の溶融塩を用
いることを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、該化合物半導体の内部の
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第５の物質群として溶融アルカリを
用いることを特徴とする。溶融アルカリの例としては溶
融水酸化カリウム（ＫＯＨ）、溶融水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）または両者の混合物があげられる。
層を露出させるために行なう湿式エッチングに用いられ
るエッチング剤用の第５の物質群として溶融アルカリを
用いることを特徴とする。溶融アルカリの例としては溶
融水酸化カリウム（ＫＯＨ）、溶融水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）または両者の混合物があげられる。
【００１４】以上のエッチング剤を用いると、ＧａＮだ
けでなくＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体の
表面をエッチングすることができる。このエッチング剤
の特徴は、窒化物系３−５族化合物半導体に特有の高密
度の転位等の結晶欠陥を介してエッチングが進行してゆ
くことである。このためエッチングの初期にはエッチピ
ットが形成され、これがエッチングの進行に伴い、横方
向に拡大してゆく。拡大したエッチピット同士がつなが
り結晶表面がなくなると、実質的に表面全体を掘り下げ
エッチングしたのと同じ状態になる。
けでなくＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体の
表面をエッチングすることができる。このエッチング剤
の特徴は、窒化物系３−５族化合物半導体に特有の高密
度の転位等の結晶欠陥を介してエッチングが進行してゆ
くことである。このためエッチングの初期にはエッチピ
ットが形成され、これがエッチングの進行に伴い、横方
向に拡大してゆく。拡大したエッチピット同士がつなが
り結晶表面がなくなると、実質的に表面全体を掘り下げ
エッチングしたのと同じ状態になる。
【００１５】エッチピット形状は結晶の対称性を反映し
たものになる。六方晶系の対称性を有する窒化物系３−
５族化合物半導体は、通常、［０００１］方向に成長す
るのでエッチピットは六角形の形状になる。また、エッ
チピットの立体形状は、六角錐型と六角柱型のものがあ
る。エッチピットの立体形状は、エッチング剤の組成、
エッチング条件、半導体結晶の導電性等により影響を受
ける。どちらの形状のエッチピットも内部の層を露出さ
せることができるので、３−５族化合物半導体素子の作
製プロセスに用いることができる。
たものになる。六方晶系の対称性を有する窒化物系３−
５族化合物半導体は、通常、［０００１］方向に成長す
るのでエッチピットは六角形の形状になる。また、エッ
チピットの立体形状は、六角錐型と六角柱型のものがあ
る。エッチピットの立体形状は、エッチング剤の組成、
エッチング条件、半導体結晶の導電性等により影響を受
ける。どちらの形状のエッチピットも内部の層を露出さ
せることができるので、３−５族化合物半導体素子の作
製プロセスに用いることができる。
【００１６】六角柱型のエッチピットでは、孔の径をエ
ッチング条件によりある程度制御できる。孔の径は、
０.０１μｍ〜１０μｍ程度の範囲で調整ができる。六
角柱型のエッチピットは半導体薄膜内部で深さ方向のエ
ッチング速度が小さくなり、主に横方向のエッチングに
よって拡大するために、半導体結晶を貫通しない場合が
多い。このため基板表面に平行な底面ができる場合が多
い。このため六角柱型のエッチピットを横方向に拡大さ
せ互いにつながるようにすると実質的なエッチングが可
能となり、広い面積にわたって内部の層が露出できる。
一般に、六角柱型のエッチピットの深さは、エッチピッ
トによってまちまちであるため、エッチピットのつなが
った部分に段差が生じ、エッチング面には凹凸が残った
状態となる。しかし、このようにしてできた内部の層の
露出部には、ドライエッチング等で生じるダメージがな
く、通常の方法で良好な注入特性をもつ電極を形成する
ことができる。したがって、エッチング面の凹凸は、素
子作製上問題にはならない。六角柱型のエッチピットの
側面は、成長表面に直角になる場合が多い。また六角形
は、結晶の対称性を反映するため、エッチピットの側面
は、６０゜ずつ角度がずれた面からできている。従っ
て、平行な二つの側面を、半導体レーザーの共振面とし
て利用することも可能である。
ッチング条件によりある程度制御できる。孔の径は、
０.０１μｍ〜１０μｍ程度の範囲で調整ができる。六
角柱型のエッチピットは半導体薄膜内部で深さ方向のエ
ッチング速度が小さくなり、主に横方向のエッチングに
よって拡大するために、半導体結晶を貫通しない場合が
多い。このため基板表面に平行な底面ができる場合が多
い。このため六角柱型のエッチピットを横方向に拡大さ
せ互いにつながるようにすると実質的なエッチングが可
能となり、広い面積にわたって内部の層が露出できる。
一般に、六角柱型のエッチピットの深さは、エッチピッ
トによってまちまちであるため、エッチピットのつなが
った部分に段差が生じ、エッチング面には凹凸が残った
状態となる。しかし、このようにしてできた内部の層の
露出部には、ドライエッチング等で生じるダメージがな
く、通常の方法で良好な注入特性をもつ電極を形成する
ことができる。したがって、エッチング面の凹凸は、素
子作製上問題にはならない。六角柱型のエッチピットの
側面は、成長表面に直角になる場合が多い。また六角形
は、結晶の対称性を反映するため、エッチピットの側面
は、６０゜ずつ角度がずれた面からできている。従っ
て、平行な二つの側面を、半導体レーザーの共振面とし
て利用することも可能である。
【００１７】六角錐型のエッチピットは、傾斜面と成長
表面との角度が約３０〜８０゜の範囲にある場合が多
い。六角錐型のエッチピットが形成された場合には、エ
ッチピットの傾斜面を内部の層の露出部として利用でき
る。六角錐型のエッチピットの大きさも、エッチング条
件によりある程度制御できるが、径が大きくなりすぎる
と、エッチピットが半導体薄膜を貫通し、基板に達する
場合がある。この場合でも内部の層の露出部に電極を形
成して素子を作製することができる。
表面との角度が約３０〜８０゜の範囲にある場合が多
い。六角錐型のエッチピットが形成された場合には、エ
ッチピットの傾斜面を内部の層の露出部として利用でき
る。六角錐型のエッチピットの大きさも、エッチング条
件によりある程度制御できるが、径が大きくなりすぎる
と、エッチピットが半導体薄膜を貫通し、基板に達する
場合がある。この場合でも内部の層の露出部に電極を形
成して素子を作製することができる。
【００１８】エッチピットの立体形状は、エッチャント
組成、窒化物系３−５族化合物半導体の結晶品質、伝導
性等によって主に影響をうける。
組成、窒化物系３−５族化合物半導体の結晶品質、伝導
性等によって主に影響をうける。
【００１９】窒化物系３−５族化合物半導体結晶の伝導
性に関しては、ｎ型不純物またはｐ型不純物をドーピン
グして高い伝導性を有する結晶の方が、不純物ドーピン
グを行わず高抵抗の結晶よりも、六角柱型エッチピット
ができやすい傾向がある。高抵抗の結晶では六角錐型の
エッチピットができやすく、エッチピットの横方向の拡
大速度も導電性の高い結晶に比べて遅いため、広い面積
にわたって実質的なエッチングを行うことが難しい。
性に関しては、ｎ型不純物またはｐ型不純物をドーピン
グして高い伝導性を有する結晶の方が、不純物ドーピン
グを行わず高抵抗の結晶よりも、六角柱型エッチピット
ができやすい傾向がある。高抵抗の結晶では六角錐型の
エッチピットができやすく、エッチピットの横方向の拡
大速度も導電性の高い結晶に比べて遅いため、広い面積
にわたって実質的なエッチングを行うことが難しい。
【００２０】通常、ＬＥＤや半導体レーザーなどの発光
素子や受光素子は、電極からの電荷の注入をよくするた
め、また電流経路を発光面（受光面）に均一に広げるた
めに、活性層や特殊な機能をもたせるために導入した一
部の層を除けば、ほとんどの層は高い導電性を有する層
で占められる。このため、本発明におけるウェットエッ
チング法は、実用的な発光素子や受光素子の構造に対し
て有効に作用し、六角柱型のエッチピットを形成してエ
ッチングを行うことができる。
素子や受光素子は、電極からの電荷の注入をよくするた
め、また電流経路を発光面（受光面）に均一に広げるた
めに、活性層や特殊な機能をもたせるために導入した一
部の層を除けば、ほとんどの層は高い導電性を有する層
で占められる。このため、本発明におけるウェットエッ
チング法は、実用的な発光素子や受光素子の構造に対し
て有効に作用し、六角柱型のエッチピットを形成してエ
ッチングを行うことができる。
【００２１】六角柱型エッチピットは、第２の物質群を
用いた場合に特にできやすい傾向がある。第１、第３、
第５の物質群を用いた場合には六角錐型のエッチピット
ができやすい傾向がある。第２と第３の物質群の混合物
の溶融塩（すなわち第４の物質群）では、その混合比に
応じてエッチピットの形状が変化する。第３の物質群
は、第２の物質群と混合して用いた場合エッチング速度
を速める働きがあり、特に深さ方向のエッチング速度を
速める働きがある。このため、窒化物系３−５族化合物
半導体を完全に除去し、基板を露出させる目的に用いる
場合には、第２の物質群と第３の物質群とを混合して用
いることが好ましい。
用いた場合に特にできやすい傾向がある。第１、第３、
第５の物質群を用いた場合には六角錐型のエッチピット
ができやすい傾向がある。第２と第３の物質群の混合物
の溶融塩（すなわち第４の物質群）では、その混合比に
応じてエッチピットの形状が変化する。第３の物質群
は、第２の物質群と混合して用いた場合エッチング速度
を速める働きがあり、特に深さ方向のエッチング速度を
速める働きがある。このため、窒化物系３−５族化合物
半導体を完全に除去し、基板を露出させる目的に用いる
場合には、第２の物質群と第３の物質群とを混合して用
いることが好ましい。
【００２２】第４の物質群を用いた場合（すなわち、第
２と第３の物質群の混合物）に、六角柱型のエッチピッ
トを形成させるためには、リン（Ｐ）とイオウ（Ｓ）の
合計モル数に対するリンのモル分率が大きいことが必要
である。具体的には２０％以上１００％以下の範囲、さ
らに好ましくは５０％以上１００％以下の範囲で六角柱
型のエッチピットが形成できる。リン（Ｐ）とイオウ
（Ｓ）の合計モル数に対するリン（Ｐ）のモル分率が２
０％未満の場合には、六角錐型のエッチピットが形成さ
れやすい。
２と第３の物質群の混合物）に、六角柱型のエッチピッ
トを形成させるためには、リン（Ｐ）とイオウ（Ｓ）の
合計モル数に対するリンのモル分率が大きいことが必要
である。具体的には２０％以上１００％以下の範囲、さ
らに好ましくは５０％以上１００％以下の範囲で六角柱
型のエッチピットが形成できる。リン（Ｐ）とイオウ
（Ｓ）の合計モル数に対するリン（Ｐ）のモル分率が２
０％未満の場合には、六角錐型のエッチピットが形成さ
れやすい。
【００２３】エッチングの好ましい温度は、第１の物質
群のものをエッチャントに用いた場合、１８０℃以上２
８０℃以下であり、さらに好ましくは２００℃以上２６
０℃以下である。エッチング温度が１８０℃より低い
と、ほとんどエッチピットが形成しないので本発明の効
果が得られず好ましくない。またエッチング温度が２８
０℃より高いとエッチングが進行しすぎてエピタキシャ
ル結晶が消失する場合があるため好ましくない。
群のものをエッチャントに用いた場合、１８０℃以上２
８０℃以下であり、さらに好ましくは２００℃以上２６
０℃以下である。エッチング温度が１８０℃より低い
と、ほとんどエッチピットが形成しないので本発明の効
果が得られず好ましくない。またエッチング温度が２８
０℃より高いとエッチングが進行しすぎてエピタキシャ
ル結晶が消失する場合があるため好ましくない。
【００２４】第２、第３、第４の物質群のものをエッチ
ャントに用いた場合の好ましい温度は、２００℃以上４
００℃以下であり、さらに好ましくは２３０℃以上３７
０℃以下である。エッチング温度が２００℃より低い
と、塩が溶融しない場合があるので実用的でなく、また
溶融してもほとんどエッチピットが形成しないため好ま
しくない。また、エッチング温度が４００℃より高いと
エッチングが進行しすぎてエピタキシャル結晶が消失す
る場合があるため好ましくない。
ャントに用いた場合の好ましい温度は、２００℃以上４
００℃以下であり、さらに好ましくは２３０℃以上３７
０℃以下である。エッチング温度が２００℃より低い
と、塩が溶融しない場合があるので実用的でなく、また
溶融してもほとんどエッチピットが形成しないため好ま
しくない。また、エッチング温度が４００℃より高いと
エッチングが進行しすぎてエピタキシャル結晶が消失す
る場合があるため好ましくない。
【００２５】第５の物質群のものをエッチャントに用い
た場合の好ましい温度は、２５０℃以上４５０℃以下で
あり、さらに好ましくは３００℃以上４００℃以下であ
る。エッチング温度が２５０℃より低いと、ほとんどエ
ッチピットが形成せず、またエッチング温度が４００℃
より高いとエッチングが進行しすぎてエピタキシャル結
晶が消失する場合があるため好ましくない。
た場合の好ましい温度は、２５０℃以上４５０℃以下で
あり、さらに好ましくは３００℃以上４００℃以下であ
る。エッチング温度が２５０℃より低いと、ほとんどエ
ッチピットが形成せず、またエッチング温度が４００℃
より高いとエッチングが進行しすぎてエピタキシャル結
晶が消失する場合があるため好ましくない。
【００２６】３−５族化合物半導体素子を作製するため
には、ウエーハーの必要な場所だけエッチングできるよ
うに、通常、マスクが必要となる。好ましいマスク材料
としては、エッチング剤によって溶解されない金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属単体、またはこれらを主
として含む金属積層膜または合金、あるいはＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4などを好適に用いることができる。これらの中
で、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属を主として含
む金属積層膜または合金は、窒化物系３−５族化合物半
導体のｐ電極に利用できるものが含まれる。本発明で
は、窒化物系３−５族化合物半導体に形成されたｐ電極
パターンをそのままエッチングの際のマスクとして利用
することができる。ｐ電極パターンをマスクとして利用
することにより、発光素子や受光素子などの作製プロセ
スの一部を簡素化することができる。マスクとして利用
できるｐ電極材料の例としては、仕事関数が比較的大き
な金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられる。
具体的にはＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｐｄの少なくとも１つ
と、ＡｕもしくはＰｔとの積層構造または合金が挙げら
れる。また、別の例としてはＧａＮ中でアクセプタとな
る金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられる。
具体的にはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅの少なくとも
１つの金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられ
る。
には、ウエーハーの必要な場所だけエッチングできるよ
うに、通常、マスクが必要となる。好ましいマスク材料
としては、エッチング剤によって溶解されない金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属単体、またはこれらを主
として含む金属積層膜または合金、あるいはＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4などを好適に用いることができる。これらの中
で、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属を主として含
む金属積層膜または合金は、窒化物系３−５族化合物半
導体のｐ電極に利用できるものが含まれる。本発明で
は、窒化物系３−５族化合物半導体に形成されたｐ電極
パターンをそのままエッチングの際のマスクとして利用
することができる。ｐ電極パターンをマスクとして利用
することにより、発光素子や受光素子などの作製プロセ
スの一部を簡素化することができる。マスクとして利用
できるｐ電極材料の例としては、仕事関数が比較的大き
な金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられる。
具体的にはＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｐｄの少なくとも１つ
と、ＡｕもしくはＰｔとの積層構造または合金が挙げら
れる。また、別の例としてはＧａＮ中でアクセプタとな
る金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられる。
具体的にはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅの少なくとも
１つの金属と貴金属との積層構造または合金が挙げられ
る。
【００２７】同一のエピタキシャル基板に対して、異な
るエッチャント、エッチング条件、マスクパターンを用
いて複数回のエッチングを行い複雑なパターニングを行
うことも可能である。例えば、１回目の湿式エッチング
で碁盤目状に基板まで達する溝を掘って素子分離を行
い、次に個々の分離した素子において、２回目のエッチ
ングで内部の層を露出した面を形成した後、ｐおよびｎ
電極を順次形成することにより、電気的に絶縁された３
−５族化合物半導体素子を作製することができる。ある
いは、１回目のエッチングをドライエッチングで行い、
この時発生するダメージ層を除去する目的で、２回目の
エッチングを湿式エッチングで行ってもよい。
るエッチャント、エッチング条件、マスクパターンを用
いて複数回のエッチングを行い複雑なパターニングを行
うことも可能である。例えば、１回目の湿式エッチング
で碁盤目状に基板まで達する溝を掘って素子分離を行
い、次に個々の分離した素子において、２回目のエッチ
ングで内部の層を露出した面を形成した後、ｐおよびｎ
電極を順次形成することにより、電気的に絶縁された３
−５族化合物半導体素子を作製することができる。ある
いは、１回目のエッチングをドライエッチングで行い、
この時発生するダメージ層を除去する目的で、２回目の
エッチングを湿式エッチングで行ってもよい。
【００２８】以上述べた方法で窒化物系３−５族化合物
半導体を湿式エッチングして、内部の層を露出させるこ
とができる。露出した層は、従来のドライエッチング法
に比べてエッチングダメージがないため、ダメージ回復
またはダメージ層の除去の工程を行なう必要がなく、た
だちに電極を形成しても小さな接触抵抗を得ることがで
きる。
半導体を湿式エッチングして、内部の層を露出させるこ
とができる。露出した層は、従来のドライエッチング法
に比べてエッチングダメージがないため、ダメージ回復
またはダメージ層の除去の工程を行なう必要がなく、た
だちに電極を形成しても小さな接触抵抗を得ることがで
きる。
【００２９】次に、本発明の方法で作製される発光素子
の構造の一例を図１（断面図）、図２（平面図）を用い
て説明する。この発光素子の構造の例では、最表面の層
６はｐ型、内部の層３はｎ型の例を示している。湿式エ
ッチングによりエッチピット９を形成し、これによって
できるｎ型の層の露出部１０にｎ電極８を形成し、エッ
チピットを形成しなかった残りの部分にもう一方のｐ電
極７を形成して作製する。この作製方法の特徴は、ｎ電
極８とｎ型の層３とのコンタクトに湿式エッチングによ
り形成されたエッチピット９でできたｎ型の層の露出部
を用いることである。
の構造の一例を図１（断面図）、図２（平面図）を用い
て説明する。この発光素子の構造の例では、最表面の層
６はｐ型、内部の層３はｎ型の例を示している。湿式エ
ッチングによりエッチピット９を形成し、これによって
できるｎ型の層の露出部１０にｎ電極８を形成し、エッ
チピットを形成しなかった残りの部分にもう一方のｐ電
極７を形成して作製する。この作製方法の特徴は、ｎ電
極８とｎ型の層３とのコンタクトに湿式エッチングによ
り形成されたエッチピット９でできたｎ型の層の露出部
を用いることである。
【００３０】ｎ電極８の下部には，約１μｍの大きさの
多数のエッチピットがあり、この部分でｎ型の層との接
触をとっている。このためｎ型の層とｎ電極８との接触
面積が、ドライエッチングでｎ型の層の露出部１０とメ
サ部１１を形成する従来の方法に比べて小さくなるが、
エッチングダメージが小さいためｎ型層とｎ電極８の間
で十分小さな固有接触抵抗が得られ接触面積の影響が現
れない。このため本方法で発光素子を作製しても、従来
方法による発光素子よりも駆動電圧が大きくなることが
ない。
多数のエッチピットがあり、この部分でｎ型の層との接
触をとっている。このためｎ型の層とｎ電極８との接触
面積が、ドライエッチングでｎ型の層の露出部１０とメ
サ部１１を形成する従来の方法に比べて小さくなるが、
エッチングダメージが小さいためｎ型層とｎ電極８の間
で十分小さな固有接触抵抗が得られ接触面積の影響が現
れない。このため本方法で発光素子を作製しても、従来
方法による発光素子よりも駆動電圧が大きくなることが
ない。
【００３１】従来方法では、図３（断面図）、図４（平
面図）に示すように、ドライエッチングによりｎ型層の
露出部１０とエッチングされなかった部分（メサ部）１
１を形成し、メサ部１１にｐ電極７を形成していた。こ
のため、ｐ電極７の面積は、ドライエッチングパターン
で決まるメサ部１１の面積で制限され、大きくできなか
った。
面図）に示すように、ドライエッチングによりｎ型層の
露出部１０とエッチングされなかった部分（メサ部）１
１を形成し、メサ部１１にｐ電極７を形成していた。こ
のため、ｐ電極７の面積は、ドライエッチングパターン
で決まるメサ部１１の面積で制限され、大きくできなか
った。
【００３２】窒化物系３−５族化合物半導体は、現状で
はｐ電極とｐ型層との固有接触抵抗を十分小さくできて
いない。このためｐ電極７とｐ層との接触面積はできる
だけ大きい方が発光素子の駆動電圧を小さくできるので
望ましい。本発明の方法では、メサ部を形成しないた
め、ｐ電極７の面積を制限するのはチップのサイズだけ
となり、ｐ電極７の面積を従来方法よりも大きくでき
る。
はｐ電極とｐ型層との固有接触抵抗を十分小さくできて
いない。このためｐ電極７とｐ層との接触面積はできる
だけ大きい方が発光素子の駆動電圧を小さくできるので
望ましい。本発明の方法では、メサ部を形成しないた
め、ｐ電極７の面積を制限するのはチップのサイズだけ
となり、ｐ電極７の面積を従来方法よりも大きくでき
る。
【００３３】本発明の発光素子構造の別の一例を断面構
造を示す図５、平面構造を示す図６を用いて説明する。
この構造は、ｐ電極７のパターンをそのままマスクに用
いて湿式エッチングを行なうというプロセスで作製でき
る。エッチピットを形成する領域１０がｎ電極部８だけ
でなく、ｐ電極７の周囲全体に広がることが、図１の例
と異なる。このプロセスでは、湿式エッチング用のパタ
ーン形成のフォトリソグラフィ工程が１回省略できるの
で工程が単純化でき、しかもエッチピットのない領域全
面にｐ電極７が形成されることになるので、従来の素子
構造（図３（断面図）、図４（平面図））に比べてｐ電
極７の面積をやはり増大させることができる。
造を示す図５、平面構造を示す図６を用いて説明する。
この構造は、ｐ電極７のパターンをそのままマスクに用
いて湿式エッチングを行なうというプロセスで作製でき
る。エッチピットを形成する領域１０がｎ電極部８だけ
でなく、ｐ電極７の周囲全体に広がることが、図１の例
と異なる。このプロセスでは、湿式エッチング用のパタ
ーン形成のフォトリソグラフィ工程が１回省略できるの
で工程が単純化でき、しかもエッチピットのない領域全
面にｐ電極７が形成されることになるので、従来の素子
構造（図３（断面図）、図４（平面図））に比べてｐ電
極７の面積をやはり増大させることができる。
【００３４】本発明の発光素子構造の別の一例を断面構
造を示す図７、平面構造を示す図６を用いて説明する。
この構造は、図５の場合と同じく、ｐ電極７をマスクに
用いて湿式エッチングを行なうというプロセスで作製で
きる。この例ではエッチング領域は多数のエッチピット
があるのではなく、エッチング条件を調整して、個々の
エッチピットが横方向に拡大して互いにつながることに
よってｐ型層の表面がなくなり、実質的なエッチングが
行われるようにしたものである。この構造ではｎ層露出
部の面積が広がって、図１、図５の場合に残っているｎ
電極とｐ層との接触部分がなくなるので、リーク電流が
なくなるため発光素子の特性が向上する。
造を示す図７、平面構造を示す図６を用いて説明する。
この構造は、図５の場合と同じく、ｐ電極７をマスクに
用いて湿式エッチングを行なうというプロセスで作製で
きる。この例ではエッチング領域は多数のエッチピット
があるのではなく、エッチング条件を調整して、個々の
エッチピットが横方向に拡大して互いにつながることに
よってｐ型層の表面がなくなり、実質的なエッチングが
行われるようにしたものである。この構造ではｎ層露出
部の面積が広がって、図１、図５の場合に残っているｎ
電極とｐ層との接触部分がなくなるので、リーク電流が
なくなるため発光素子の特性が向上する。
【００３５】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ サファイアＣ面基板上に、図８に示す層構造の窒化物系
３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法により形成した。
すなわち、サファイア基板１の上にバッファ層２を５０
０Å、ｎ型ＧａＮ層３を３μｍ、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ発光
層４を５０Å、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層５を３００Å、ｐ型
ＧａＮ層６を１０００Å順次積層した構造である。この
エピタキシャル基板を窒素中で８００℃２０分間の熱処
理を行ない、ｐ型層を低抵抗化したのち図１（断面図）
および図２（平面図）に示す構造の発光素子を作製し
た。まず通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフト
オフによりＡｕのマスクを形成した後、湿式エッチング
を行った。エッチング剤は、リン酸２水素アンモニウム
と硫酸水素アンモニウムを重量比９：１で混合したもの
を用いた。このエッチング剤２０ｇを白金るつぼに入
れ、３００℃に加熱した電気炉中で溶融させた後、この
中にＡｕマスクを形成した試料を浸して５分間湿式エッ
チングを行なった。エッチング終了後、試料を水洗して
エッチング剤を除去し、王水でＡｕマスクを除去した。
湿式エッチング後の試料のｎ層露出部１０を光学顕微鏡
で観察したところ、六角柱型のエッチピットが形成され
ていた。常法に従い、ｐ電極７であるＮｉ１％組成のＮ
ｉＡｕ合金を成長表面に１５００Å形成し、ｎ電極８で
あるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部１０に
１０００Å形成した。こうして作製した発光素子に、２
０ｍＡの順方向電流を流したところ明瞭な青色発光を示
した。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ サファイアＣ面基板上に、図８に示す層構造の窒化物系
３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法により形成した。
すなわち、サファイア基板１の上にバッファ層２を５０
０Å、ｎ型ＧａＮ層３を３μｍ、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ発光
層４を５０Å、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層５を３００Å、ｐ型
ＧａＮ層６を１０００Å順次積層した構造である。この
エピタキシャル基板を窒素中で８００℃２０分間の熱処
理を行ない、ｐ型層を低抵抗化したのち図１（断面図）
および図２（平面図）に示す構造の発光素子を作製し
た。まず通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフト
オフによりＡｕのマスクを形成した後、湿式エッチング
を行った。エッチング剤は、リン酸２水素アンモニウム
と硫酸水素アンモニウムを重量比９：１で混合したもの
を用いた。このエッチング剤２０ｇを白金るつぼに入
れ、３００℃に加熱した電気炉中で溶融させた後、この
中にＡｕマスクを形成した試料を浸して５分間湿式エッ
チングを行なった。エッチング終了後、試料を水洗して
エッチング剤を除去し、王水でＡｕマスクを除去した。
湿式エッチング後の試料のｎ層露出部１０を光学顕微鏡
で観察したところ、六角柱型のエッチピットが形成され
ていた。常法に従い、ｐ電極７であるＮｉ１％組成のＮ
ｉＡｕ合金を成長表面に１５００Å形成し、ｎ電極８で
あるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部１０に
１０００Å形成した。こうして作製した発光素子に、２
０ｍＡの順方向電流を流したところ明瞭な青色発光を示
した。
【００３６】実施例２ サファイアＣ面基板上に、図８に示す層構造の窒化物系
３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法により形成した。
これを窒素中で８００℃２０分間の熱処理を行いｐ型層
を低抵抗化した後、図５（断面図）および図６（平面
図）に示す構造の発光素子を作製した。まず通常のフォ
トリソグラフィと真空蒸着、リフトオフによりｐ電極７
であるＮｉＡｕを１５００Å形成した。次にこのｐ電極
７をマスクとして、湿式エッチングを実施例１と同じ条
件で行った。湿式エッチング後の試料のｎ層露出部１０
を光学顕微鏡で観察したところ、六角柱型のエッチピッ
トが形成されていた。次に常法に従い、ｎ電極８である
Ａｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部に１０００
Å形成した。こうして作製した発光素子に、２０ｍＡ電
流を流したところ明瞭な青色発光を示した。
３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法により形成した。
これを窒素中で８００℃２０分間の熱処理を行いｐ型層
を低抵抗化した後、図５（断面図）および図６（平面
図）に示す構造の発光素子を作製した。まず通常のフォ
トリソグラフィと真空蒸着、リフトオフによりｐ電極７
であるＮｉＡｕを１５００Å形成した。次にこのｐ電極
７をマスクとして、湿式エッチングを実施例１と同じ条
件で行った。湿式エッチング後の試料のｎ層露出部１０
を光学顕微鏡で観察したところ、六角柱型のエッチピッ
トが形成されていた。次に常法に従い、ｎ電極８である
Ａｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部に１０００
Å形成した。こうして作製した発光素子に、２０ｍＡ電
流を流したところ明瞭な青色発光を示した。
【００３７】実施例３ 溶融ＫＯＨを用いて湿式エッチングを行ったことを除い
ては、実施例２と同様にして発光素子を作製した。ＫＯ
Ｈを２０ｇ白金るつぼに入れ、３６０℃に加熱した電気
炉中で溶融させた後、この中にＮｉＡｕマスクを形成し
た試料を浸して１０分間湿式エッチングを行なった。湿
式エッチング後の試料のｎ層露出部１０を光学顕微鏡で
観察したところ、六角錐型のエッチピットが形成されて
いた。次に常法に従い、ｎ電極８であるＡｌを湿式エッ
チングで形成したｎ層露出部に１０００Å形成した。こ
うして作製した発光素子に、２０ｍＡの順方向電流を流
したところ明瞭な青色発光を示した。
ては、実施例２と同様にして発光素子を作製した。ＫＯ
Ｈを２０ｇ白金るつぼに入れ、３６０℃に加熱した電気
炉中で溶融させた後、この中にＮｉＡｕマスクを形成し
た試料を浸して１０分間湿式エッチングを行なった。湿
式エッチング後の試料のｎ層露出部１０を光学顕微鏡で
観察したところ、六角錐型のエッチピットが形成されて
いた。次に常法に従い、ｎ電極８であるＡｌを湿式エッ
チングで形成したｎ層露出部に１０００Å形成した。こ
うして作製した発光素子に、２０ｍＡの順方向電流を流
したところ明瞭な青色発光を示した。
【００３８】実施例４ リン酸２水素アンモニウム（（ＮＨ4）Ｈ2ＰＯ4）を用
いて、２８０℃１５分間の湿式エッチングを行なったこ
とを除いては実施例２と同様にして発光素子を作製し
た。まず、通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフ
トオフによりｐ電極７であるＮｉＡｕを１５００Å形成
した。次にこのｐ電極７をマスクとして、湿式エッチン
グを上記の条件で行った。湿式エッチング後の試料のｎ
層露出部１０を光学顕微鏡で観察したところ、横方向に
広がった六角柱型のエッチピットがつながりｐ層表面が
なくなっており、実質的なエッチングができ、広い面積
のｎ層露出部が形成されていた。次に常法に従い、ｎ電
極８であるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部
に１０００Å形成した。こうして作製した発光素子に、
２０ｍＡの順方向電流を流したところ明瞭な青色発光を
示した。
いて、２８０℃１５分間の湿式エッチングを行なったこ
とを除いては実施例２と同様にして発光素子を作製し
た。まず、通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフ
トオフによりｐ電極７であるＮｉＡｕを１５００Å形成
した。次にこのｐ電極７をマスクとして、湿式エッチン
グを上記の条件で行った。湿式エッチング後の試料のｎ
層露出部１０を光学顕微鏡で観察したところ、横方向に
広がった六角柱型のエッチピットがつながりｐ層表面が
なくなっており、実質的なエッチングができ、広い面積
のｎ層露出部が形成されていた。次に常法に従い、ｎ電
極８であるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部
に１０００Å形成した。こうして作製した発光素子に、
２０ｍＡの順方向電流を流したところ明瞭な青色発光を
示した。
【００３９】実施例５ サファイアＣ面基板上に、図９に示す受光素子用の層構
造の窒化物系３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法によ
り形成した。すなわち、サファイア基板１の上にバッフ
ァ層２を５００Å、ドナー濃度５×１０18ｃｍ-3のＳｉ
ドープｎ型ＧａＮ層３を３μｍ、ドナー濃度１×１０17
ｃｍ-3のＳｉドープｎ-型ＧａＮ層１２を２５００Å、
アクセプタ濃度１×１０19ｃｍ-3のＭｇドープｐ型Ｇａ
Ｎ層５を６００Å順次積層した構造である。
造の窒化物系３−５族化合物半導体をＭＯＣＶＤ法によ
り形成した。すなわち、サファイア基板１の上にバッフ
ァ層２を５００Å、ドナー濃度５×１０18ｃｍ-3のＳｉ
ドープｎ型ＧａＮ層３を３μｍ、ドナー濃度１×１０17
ｃｍ-3のＳｉドープｎ-型ＧａＮ層１２を２５００Å、
アクセプタ濃度１×１０19ｃｍ-3のＭｇドープｐ型Ｇａ
Ｎ層５を６００Å順次積層した構造である。
【００４０】このエピタキシャル基板を窒素中で８００
℃２０分間の熱処理を行ない、ｐ型層を低抵抗化したの
ち図１０（断面図）に示す構造の受光素子を作製した。
まず通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフトオフ
によりＭｇ１００Å、Ａｕ５００Åの積層膜のマスクを
形成した後、リン酸２水素アンモニウムを用いた湿式エ
ッチングを行った。このエッチング剤２０ｇを白金るつ
ぼに入れ、２８０℃に加熱した電気炉中で溶融させた
後、この中にＭｇＡｕマスクを形成した試料を浸して１
５分間湿式エッチングを行なった。エッチング終了後、
試料を水洗してエッチング剤を除去した。湿式エッチン
グ後の試料の内部の層の露出部１０を光学顕微鏡とＳＥ
Ｍで観察したところ、ｎ型ＧａＮ層まで達する深さの六
角柱型のエッチピットがつながりｎ型ＧａＮ層が広い面
積にわたって露出していた。次に常法に従い、ｎ電極８
であるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部１０
に１０００Å形成した。こうして作製した受光素子に逆
方向バイアスをかけ、ｐ層側からキセノンランプの白色
光を分光して照射して、受光素子の相対感度を測定した
ところ３７０ｎｍ以下の紫外線領域で強い感度を示し
た。
℃２０分間の熱処理を行ない、ｐ型層を低抵抗化したの
ち図１０（断面図）に示す構造の受光素子を作製した。
まず通常のフォトリソグラフィと真空蒸着、リフトオフ
によりＭｇ１００Å、Ａｕ５００Åの積層膜のマスクを
形成した後、リン酸２水素アンモニウムを用いた湿式エ
ッチングを行った。このエッチング剤２０ｇを白金るつ
ぼに入れ、２８０℃に加熱した電気炉中で溶融させた
後、この中にＭｇＡｕマスクを形成した試料を浸して１
５分間湿式エッチングを行なった。エッチング終了後、
試料を水洗してエッチング剤を除去した。湿式エッチン
グ後の試料の内部の層の露出部１０を光学顕微鏡とＳＥ
Ｍで観察したところ、ｎ型ＧａＮ層まで達する深さの六
角柱型のエッチピットがつながりｎ型ＧａＮ層が広い面
積にわたって露出していた。次に常法に従い、ｎ電極８
であるＡｌを湿式エッチングで形成したｎ層露出部１０
に１０００Å形成した。こうして作製した受光素子に逆
方向バイアスをかけ、ｐ層側からキセノンランプの白色
光を分光して照射して、受光素子の相対感度を測定した
ところ３７０ｎｍ以下の紫外線領域で強い感度を示し
た。
【００４１】
【発明の効果】本発明の３−５族化合物半導体素子の製
造方法によれば、短時間で後処理工程の不要な表面ダメ
ージのない窒化物系３−５族化合物半導体の内部の層を
露出させることができる。しかも繰り返し安定性に優れ
ているため、発光素子および受光素子の製造などにきわ
めて有用であり工業的価値が大きい。
造方法によれば、短時間で後処理工程の不要な表面ダメ
ージのない窒化物系３−５族化合物半導体の内部の層を
露出させることができる。しかも繰り返し安定性に優れ
ているため、発光素子および受光素子の製造などにきわ
めて有用であり工業的価値が大きい。
【図１】本発明により得られる素子構造の一例の断面図
【図２】本発明により得られる素子構造の一例の平面図
【図３】従来の素子構造の断面図
【図４】従来の素子構造の平面図
【図５】本発明により得られる素子構造の一例の断面図
【図６】本発明により得られる素子構造の一例の平面図
【図７】本発明により得られる素子構造の一例の断面図
【図８】実施例１で得られた層構造を示す断面図
【図９】実施例５で得られた層構造を示す断面図
【図１０】実施例５で得られた受光素子の断面図
１．．．基板 ２．．．バッファ層 ３．．．ｎ層（ｎ型ＧａＮ層） ４．．．ＩｎＧａＮ発光層 ５．．．ＡｌＧａＮ保護層 ６．．．ｐ層（ｐ型ＧａＮ層） ７．．．ｐ電極 ８．．．ｎ電極 ９．．．エッチピット １０．．．ｎ層露出部（エッチピット形成部） １１．．．メサ部 １２．．．ｎ-型ＧａＮ層
Claims (4)
- 【請求項１】一般式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）で表
される３−５族化合物半導体薄膜の積層構造を有し、か
つ該積層構造の内部の層の露出部分において少なくとも
１つの電極との接触をとる構造を有する３−５族化合物
半導体素子の製造方法において、該露出部分を湿式エッ
チング法で形成する工程を有し、かつ該湿式エッチング
に用いる湿式エッチング剤として、（１）ＰＯ4を分子
中に含む酸、もしくはＳＯ4を分子中に含む酸、もしく
はＰＯ4を分子中に含む酸とＳＯ4を分子中に含む酸とを
混合した酸、または（２）ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ
7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合物の溶
融塩、または（３）ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ
2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中に含む化合物の
溶融塩、または（４）前記（２）の中の少なくとも１つ
の化合物と（３）の中の少なくとも１つの化合物との混
合物の溶融塩、または（５）溶融水酸化カリウム、溶融
水酸化ナトリウムもしくは両者の混合溶融アルカリを用
いることを特徴とする３−５族化合物半導体素子の製造
方法。 - 【請求項２】内部の層の露出部分が湿式エッチングによ
って形成されるエッチピット、または該エッチピットが
面内方向に拡大して連続的につながった領域であること
を特徴とする請求項１記載の３−５族化合物半導体素子
の製造方法。 - 【請求項３】ウェットエッチングに用いるマスク材料
が、（１）Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｐｄの少なくとも１つ
と、ＡｕもしくはＰｔとの積層構造または合金、または
（２）Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅの少なくとも１つ
の金属とＡｕもしくはＰｔとの積層構造または合金であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の３−５族化
合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】ウェットエッチングに用いるマスクとし
て、ｐ電極を用いることを特徴とする請求項３記載の３
−５族化合物半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07371897A JP3855347B2 (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-298840 | 1996-11-11 | ||
| JP29884096 | 1996-11-11 | ||
| JP07371897A JP3855347B2 (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189480A true JPH10189480A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3855347B2 JP3855347B2 (ja) | 2006-12-06 |
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ID=26414867
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07371897A Expired - Fee Related JP3855347B2 (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体素子の製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004047988A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-02-12 | Lumileds Lighting Us Llc | 大面積及び小面積半導体発光フリップチップ装置のための接触方式 |
| JPWO2004112116A1 (ja) * | 2003-06-16 | 2006-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体結晶表面の加工方法およびその方法により得られた窒化物半導体結晶 |
| WO2007105281A1 (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Fujitsu Limited | 化合物半導体装置の製造方法及びエッチング液 |
| WO2007145300A1 (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Showa Denko K.K. | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US7355210B2 (en) | 2004-03-24 | 2008-04-08 | Epistar Corporation | High-efficiency light-emitting element |
| US7385226B2 (en) | 2004-03-24 | 2008-06-10 | Epistar Corporation | Light-emitting device |
| WO2009139095A1 (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | パナソニック株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| KR101126961B1 (ko) | 2009-12-30 | 2012-03-22 | 순천대학교 산학협력단 | 발광다이오드 및 이의 제조방법 |
| KR101134766B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2012-04-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR101152072B1 (ko) | 2005-10-14 | 2012-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자의 제조방법 |
| US9461202B2 (en) | 2005-06-21 | 2016-10-04 | Epistar Corporation | High-efficiency light-emitting device and manufacturing method thereof |
| US10529895B2 (en) | 2005-02-21 | 2020-01-07 | Epistar Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
| CN112420513A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-26 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 湿法腐蚀实现凹栅增强型hemt器件的方法 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP07371897A patent/JP3855347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4564726B2 (ja) * | 2002-06-13 | 2010-10-20 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 大面積及び小面積半導体発光フリップチップ装置のための接触方式 |
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| KR101152072B1 (ko) | 2005-10-14 | 2012-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자의 제조방법 |
| US7985637B2 (en) | 2006-03-10 | 2011-07-26 | Fujitsu Limited | Manufacturing method for compound semiconductor device and etching solution |
| JP5056753B2 (ja) * | 2006-03-10 | 2012-10-24 | 富士通株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法及びエッチング液 |
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| US8188495B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-05-29 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device |
| JP2007335529A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| EP2031665A4 (en) * | 2006-06-13 | 2013-09-04 | Showa Denko Kk | SEMICONDUCTOR LIGHT ELEMENT WITH GALLIUM NITRIDE COMPOSITION |
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