JPH0797573B2 - ヒ化アルミニウムガリウムの選択エッチング法 - Google Patents
ヒ化アルミニウムガリウムの選択エッチング法Info
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- JPH0797573B2 JPH0797573B2 JP1218763A JP21876389A JPH0797573B2 JP H0797573 B2 JPH0797573 B2 JP H0797573B2 JP 1218763 A JP1218763 A JP 1218763A JP 21876389 A JP21876389 A JP 21876389A JP H0797573 B2 JPH0797573 B2 JP H0797573B2
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- photoresist
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- H10P50/69—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials
- H10P50/691—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials for Group V materials or Group III-V materials
- H10P50/693—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials for Group V materials or Group III-V materials characterised by their size, orientation, disposition, behaviour or shape, in horizontal or vertical plane
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/60—Wet etching
- H10P50/64—Wet etching of semiconductor materials
- H10P50/642—Chemical etching
- H10P50/646—Chemical etching of Group III-V materials
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ディフェンスアドバンストリサーチプロジェ
クトエージェンシー（Defence Advaced Research Agenc
y）による契約番号F 29601−82−Ｒ−0202、および空軍
ライト航空研究所（Air Force Wright Aeronautica Lab
oratories）による契約番号F 33615−84−Ｃ−1570に基
づき、米国政府援助によりなされたものである。米国政
府は本発明について一定の権利を有する。
クトエージェンシー（Defence Advaced Research Agenc
y）による契約番号F 29601−82−Ｒ−0202、および空軍
ライト航空研究所（Air Force Wright Aeronautica Lab
oratories）による契約番号F 33615−84−Ｃ−1570に基
づき、米国政府援助によりなされたものである。米国政
府は本発明について一定の権利を有する。
本特許明細書は、R.E.Ahrens等により発明され、本発明
と同一譲受人に譲渡された「GaAs集積回路の製造」と題
する特許明細書と同時に出願されたものである。
と同一譲受人に譲渡された「GaAs集積回路の製造」と題
する特許明細書と同時に出願されたものである。
本発明は、一般に半導体装置製造に関するものであり、
より詳しくは、かかる製造においてヒ化ガリウムに優先
してヒ化アルミニウムガリウムを選択的にエッチングす
る方法に関するものである。
より詳しくは、かかる製造においてヒ化ガリウムに優先
してヒ化アルミニウムガリウムを選択的にエッチングす
る方法に関するものである。
光学装置（例えば発光ダイオードおよび半導体レーザ
ー）ならびに高性能半導体装置（例えばヘテロ接合電界
効果トランジスターおよびヘテロ接合バイポーラトラン
ジスター）は、異なったバンバギャップエネルギーを有
する半導体材料をその中に有している。異なったバンド
ギャップエネルギーやそれに付随する屈折率差は、ポテ
ンシャルの井戸、トンネリングおよび、導波のような所
望の量子力学的特徴と機能を装置に与える。ヒ化ガリウ
ムのような化合物半導体は、望ましい種々のバンドギャ
ップエネルギーを与え、正確に制御された層に容易に堆
積される。例えば、ヒ化ガリウム中のガリウムをアルミ
ニウムで置換することにより（ヒ化アルミニウムガリウ
ムまたはAlGaAsの形成）、バンドギャップエネルギーを
増大させることができる。一般に、アルミニウム添加量
が増加するほど、バンドギャップエネルギーも増加す
る。GaAs/AlGaAs材料は、固相（solid source）分子線
エピタキシイ（MBE）、金属−有機MBE、気相（gas sour
ce）MBEまたは金属−有機化学気相成長法（MOCVD）を用
いて層として析出することができる。これら２つの技術
は化合物半導体結晶をほとんど原子単位で成長させるこ
とを可能にする。
ー）ならびに高性能半導体装置（例えばヘテロ接合電界
効果トランジスターおよびヘテロ接合バイポーラトラン
ジスター）は、異なったバンバギャップエネルギーを有
する半導体材料をその中に有している。異なったバンド
ギャップエネルギーやそれに付随する屈折率差は、ポテ
ンシャルの井戸、トンネリングおよび、導波のような所
望の量子力学的特徴と機能を装置に与える。ヒ化ガリウ
ムのような化合物半導体は、望ましい種々のバンドギャ
ップエネルギーを与え、正確に制御された層に容易に堆
積される。例えば、ヒ化ガリウム中のガリウムをアルミ
ニウムで置換することにより（ヒ化アルミニウムガリウ
ムまたはAlGaAsの形成）、バンドギャップエネルギーを
増大させることができる。一般に、アルミニウム添加量
が増加するほど、バンドギャップエネルギーも増加す
る。GaAs/AlGaAs材料は、固相（solid source）分子線
エピタキシイ（MBE）、金属−有機MBE、気相（gas sour
ce）MBEまたは金属−有機化学気相成長法（MOCVD）を用
いて層として析出することができる。これら２つの技術
は化合物半導体結晶をほとんど原子単位で成長させるこ
とを可能にする。
本発明の主な特徴は、アルミニウム濃度の低いAlGaAsま
たはGaAsに優先してアルミニウム濃度の高いAlGaAsをエ
ッチングするAlGaAsエッチャントを提供するところにあ
る。このエッチャントは比較的低温（好ましくは室温）
で機能するので、慣用のフォトレジストを使用してAlGa
Asを選択的にエッチングすることができる。
たはGaAsに優先してアルミニウム濃度の高いAlGaAsをエ
ッチングするAlGaAsエッチャントを提供するところにあ
る。このエッチャントは比較的低温（好ましくは室温）
で機能するので、慣用のフォトレジストを使用してAlGa
Asを選択的にエッチングすることができる。
このような特徴およびその他の特徴は、AlGaAs上にマス
キング層を堆積させ；マスキング層をパターニングして
エッチングすべきAlGaAs領域を露出させ;AlGaAs露出領
域を水酸化アンモニウムで洗浄し；さらにこのAlGaAs領
域を、希フッ化水素酸により、該希フッ化水素酸の沸点
温度でエッチングすることを特徴とするウエハー上のAl
GaAsの選択的エッチング法の１実施態様中に与えられ
る。
キング層を堆積させ；マスキング層をパターニングして
エッチングすべきAlGaAs領域を露出させ;AlGaAs露出領
域を水酸化アンモニウムで洗浄し；さらにこのAlGaAs領
域を、希フッ化水素酸により、該希フッ化水素酸の沸点
温度でエッチングすることを特徴とするウエハー上のAl
GaAsの選択的エッチング法の１実施態様中に与えられ
る。
前記およびその他の特徴を一般的に与える別の実施態様
は、AlGaAs上にフォトレジストを堆積させ；フォトレジ
ストをパターニングしてエッチングすべきAlGaAs領域を
露出させ；フォトレジストをベーキングし；希フッ化水
素酸溶液により、該希フッ化水素酸の沸点以下の温度で
AlGaAs領域をエッチングし、フォトレジストのベーキン
グによりフォトレジスのAlGaAs層に対する接着力を増大
させることを特徴とするウエハー上のAlGaAsの選択的エ
ッチング法である。
は、AlGaAs上にフォトレジストを堆積させ；フォトレジ
ストをパターニングしてエッチングすべきAlGaAs領域を
露出させ；フォトレジストをベーキングし；希フッ化水
素酸溶液により、該希フッ化水素酸の沸点以下の温度で
AlGaAs領域をエッチングし、フォトレジストのベーキン
グによりフォトレジスのAlGaAs層に対する接着力を増大
させることを特徴とするウエハー上のAlGaAsの選択的エ
ッチング法である。
ヒ化アルミニウムガリウム（AlGaAs）中のアルミニウム
のモル濃度は通常AlxGa1-xAs中のｘで表わされる。式中
ｘはAlGaAs材料に要求されるバンドギャップエネルギー
に依存して、ゼロ（０％あるいはアルミニウムなし）か
ら１（アルミニウム100％あるいはガリウムなし）の範
囲にある。一般に、アルミニウムが多くなるAlGaAs材料
のバンドギャップエネルギーは大きくなる。本明細書に
おいては、ヒ化ガリウムをGaAsで表わし、ヒ化アルミニ
ウムガリウムAlGaAsで表わす。AlGaAs中のアルミニウム
濃度はAlGaAs中のアルミニウムの百分率で表わすものと
する。
のモル濃度は通常AlxGa1-xAs中のｘで表わされる。式中
ｘはAlGaAs材料に要求されるバンドギャップエネルギー
に依存して、ゼロ（０％あるいはアルミニウムなし）か
ら１（アルミニウム100％あるいはガリウムなし）の範
囲にある。一般に、アルミニウムが多くなるAlGaAs材料
のバンドギャップエネルギーは大きくなる。本明細書に
おいては、ヒ化ガリウムをGaAsで表わし、ヒ化アルミニ
ウムガリウムAlGaAsで表わす。AlGaAs中のアルミニウム
濃度はAlGaAs中のアルミニウムの百分率で表わすものと
する。
低アルミニウム濃度AlGaAs層またはGaAs層の存在下で、
高アルミニウム濃度層を選択的にエッチングする方法に
おいて、高アルミニウム濃度AlGaAs層が完全にエッチン
グ除去されたときに、エッチングがほぼ停止するのが好
ましい。すなわち、エッチャントが高アルミニウム濃度
AlGaAsのエッチングに対比して顕著なほど低アルミニウ
ム濃度AlGaAsまたはGaAsをエッチングする効力を有して
いてはならない。AlGaAsの最高アルミニウム濃度が低い
場合、例えば20％以下の場合には、AlGaAsのどのような
エッチャントもAlGaAsに対しては選択性が良くないと思
われる。またエッチングに際しエッチャントを高温にす
る必要がないことが望ましく、これにより作業員の取扱
いが容易で安全となり、エッチャントの揮発による装置
腐食も減少する。フッ化水素酸（HF）水溶液は、アルミ
ニウム濃度が30％以上ならば、AlGaAsを室温でエッチン
グするのに有効であることが見出された。さらに、高ア
ルミニウム濃度、例えば50％ないし60％のアルミニウム
のAlGaAsをエッチングするときは、HFを希釈することに
よりエッチング速度を制御することができる。しかしHF
溶液は、HF溶液の沸点までの温度、例えば100℃以上でA
lGaAsをエッチングするのに使用できることがわかって
いる。室温HFエッチャントがさらに有利な点は、低アル
ミニウム濃度AlGaAsまたはGaAsのエッチング速度を減ず
ることであって、下記で説明するように、これにより低
アルミニウム濃度AlGaAsまたはGaAsの存在下での高アル
ミニウム濃度AlGaAsのエッチングが、HFエッチャントに
よってより選択的に行えるようになる。
高アルミニウム濃度層を選択的にエッチングする方法に
おいて、高アルミニウム濃度AlGaAs層が完全にエッチン
グ除去されたときに、エッチングがほぼ停止するのが好
ましい。すなわち、エッチャントが高アルミニウム濃度
AlGaAsのエッチングに対比して顕著なほど低アルミニウ
ム濃度AlGaAsまたはGaAsをエッチングする効力を有して
いてはならない。AlGaAsの最高アルミニウム濃度が低い
場合、例えば20％以下の場合には、AlGaAsのどのような
エッチャントもAlGaAsに対しては選択性が良くないと思
われる。またエッチングに際しエッチャントを高温にす
る必要がないことが望ましく、これにより作業員の取扱
いが容易で安全となり、エッチャントの揮発による装置
腐食も減少する。フッ化水素酸（HF）水溶液は、アルミ
ニウム濃度が30％以上ならば、AlGaAsを室温でエッチン
グするのに有効であることが見出された。さらに、高ア
ルミニウム濃度、例えば50％ないし60％のアルミニウム
のAlGaAsをエッチングするときは、HFを希釈することに
よりエッチング速度を制御することができる。しかしHF
溶液は、HF溶液の沸点までの温度、例えば100℃以上でA
lGaAsをエッチングするのに使用できることがわかって
いる。室温HFエッチャントがさらに有利な点は、低アル
ミニウム濃度AlGaAsまたはGaAsのエッチング速度を減ず
ることであって、下記で説明するように、これにより低
アルミニウム濃度AlGaAsまたはGaAsの存在下での高アル
ミニウム濃度AlGaAsのエッチングが、HFエッチャントに
よってより選択的に行えるようになる。
大ていの場合、AlGaAsのエッチングはGaAsの存在下で起
る。そこで本明細書においては、AlGaAsのエッチング法
は、普遍性を失うことなく、GaAsの存在下でAlGaAsをエ
ッチングすることを中心に説明を進めることにする。と
くに、ここに開示するエッチング方法は、低アルミニウ
ム濃度AlGaAsの存在下における、高アルミニウムAlGaAs
のエッチングがに対しても適用することができる。
る。そこで本明細書においては、AlGaAsのエッチング法
は、普遍性を失うことなく、GaAsの存在下でAlGaAsをエ
ッチングすることを中心に説明を進めることにする。と
くに、ここに開示するエッチング方法は、低アルミニウ
ム濃度AlGaAsの存在下における、高アルミニウムAlGaAs
のエッチングがに対しても適用することができる。
第１図においては、AlGaAs中のアルミニウム濃度に対す
る、ほぼ室温（20℃）におけるAlGaAsの大体のエッチン
グ速度（μm/min）を、HFの３つの異った濃度（水で希
釈して）について示したグラフである。曲線1aはHF水溶
液濃度が約48％におけるエッチング速度を表わしたもの
である。曲線16はHF水溶液濃度が約24％でのエッチング
速度を表わしている。曲線1cはHF水溶液濃度が9.6％で
のエッチング速度を表わしている。HF溶液はすべて分析
試薬品位またはそれと同等のものである。第１図に示す
ように、アルミニウム濃度が50％またはそれ以上のとき
は、エッチング速度はHFのすべての濃度において非常に
速い。これに対して、アルミニウム濃度が20％未満のと
きは、エッチング速度はHFのすべての濃度において非常
に遅い。GaAs（アルミニウムなし）の約20℃におけるエ
ッチング速度を測定すると、48％HFに対して１分間当り
約5nmで、より濃度が薄いHFでは、１分間当り5nm以下で
ある。
る、ほぼ室温（20℃）におけるAlGaAsの大体のエッチン
グ速度（μm/min）を、HFの３つの異った濃度（水で希
釈して）について示したグラフである。曲線1aはHF水溶
液濃度が約48％におけるエッチング速度を表わしたもの
である。曲線16はHF水溶液濃度が約24％でのエッチング
速度を表わしている。曲線1cはHF水溶液濃度が9.6％で
のエッチング速度を表わしている。HF溶液はすべて分析
試薬品位またはそれと同等のものである。第１図に示す
ように、アルミニウム濃度が50％またはそれ以上のとき
は、エッチング速度はHFのすべての濃度において非常に
速い。これに対して、アルミニウム濃度が20％未満のと
きは、エッチング速度はHFのすべての濃度において非常
に遅い。GaAs（アルミニウムなし）の約20℃におけるエ
ッチング速度を測定すると、48％HFに対して１分間当り
約5nmで、より濃度が薄いHFでは、１分間当り5nm以下で
ある。
HFの異なった濃度について、AlGaAsのエッチング速度を
GaAsのエッチング速度で割った比を用いると、エッチャ
ントの大体の選択性をプロットすることができる。これ
を第２図に示す。第１図の曲線1aに相当する曲線2aは、
HF水溶液濃度が約48％のときのエッチング選択性を表わ
している。第１図の曲線1bに相当する曲線2bは、HF水溶
液濃度が24％のときのエッチング選択性を表わしてい
る。第１図の曲線1cに相当する曲線2cは、HF水溶液濃度
が約9.6％のときのエッチング選択性を表わしている。
前記のとおり、HF水溶液はすべて分析試薬品位またはそ
れと同等のものである。第１図に示すように、アルミニ
ムウ濃度が50％のAlGaAsのエッチング速度範囲は、9.6
％HFに対する１分間当り約0.1μｍから、48％HFに対す
る１分間当り約10μｍまでである。前記したGaAsエッチ
ング速度から、AlGaAsのエッチング速度は、約350ない
し10,000に相当する選択性を有している。
GaAsのエッチング速度で割った比を用いると、エッチャ
ントの大体の選択性をプロットすることができる。これ
を第２図に示す。第１図の曲線1aに相当する曲線2aは、
HF水溶液濃度が約48％のときのエッチング選択性を表わ
している。第１図の曲線1bに相当する曲線2bは、HF水溶
液濃度が24％のときのエッチング選択性を表わしてい
る。第１図の曲線1cに相当する曲線2cは、HF水溶液濃度
が約9.6％のときのエッチング選択性を表わしている。
前記のとおり、HF水溶液はすべて分析試薬品位またはそ
れと同等のものである。第１図に示すように、アルミニ
ムウ濃度が50％のAlGaAsのエッチング速度範囲は、9.6
％HFに対する１分間当り約0.1μｍから、48％HFに対す
る１分間当り約10μｍまでである。前記したGaAsエッチ
ング速度から、AlGaAsのエッチング速度は、約350ない
し10,000に相当する選択性を有している。
前記のように高いエッチング速度と高選択性がAlGaAsを
均一にエッチングするには、AlGaAsの表面は出来る限り
きれいでなければならない。AlGaAs表面を水酸化アンモ
ニウム（水で1:1またはそれ以下に希釈したNH4OH）で洗
浄すると、AlGaAs表面から酸化物その他の汚染物質が除
去されることが見出された。NH4OHの約20％水溶液中にA
lGaAsを30秒間浸漬し、ついで純粋で水洗してAlGaAsを
きれいにするのが好ましい。HFによるエッチングに先立
ち、この方法AlGaAsをきれいにすると、ほぼ均一で正確
なエッチングが行われる。
均一にエッチングするには、AlGaAsの表面は出来る限り
きれいでなければならない。AlGaAs表面を水酸化アンモ
ニウム（水で1:1またはそれ以下に希釈したNH4OH）で洗
浄すると、AlGaAs表面から酸化物その他の汚染物質が除
去されることが見出された。NH4OHの約20％水溶液中にA
lGaAsを30秒間浸漬し、ついで純粋で水洗してAlGaAsを
きれいにするのが好ましい。HFによるエッチングに先立
ち、この方法AlGaAsをきれいにすると、ほぼ均一で正確
なエッチングが行われる。
AlGaAsの選択エッチング法は、フォトレジストともに使
用することにより、エッチングを望まないAlGaAsの部分
を保護することができる。しかしながら、HFが高濃度、
例えばHF水溶液濃度が15％より大きいときは、エッチャ
ントによりフォトレジストにひどいアンダーカットが起
る可能性がある。これは80℃近辺のようにエッチャント
温度が高いとき、とくに起り易い。このようなアンダー
カットを抑制するため、フォトレジストをパターニング
した後、乾燥窒素のような非反応性雰囲気中で、フォト
レジストを炉内で約110℃、15分間ベーキングすること
を見出した。これによりフォトレジストのAlGaAsに対す
る接着力を増大し、フォトレジスト中の重合体鎖が架橋
してフォトレジストが強靭になる。ついでフォトレジス
トとAlGaAs層を洗浄して前記のようにエッチングする。
用することにより、エッチングを望まないAlGaAsの部分
を保護することができる。しかしながら、HFが高濃度、
例えばHF水溶液濃度が15％より大きいときは、エッチャ
ントによりフォトレジストにひどいアンダーカットが起
る可能性がある。これは80℃近辺のようにエッチャント
温度が高いとき、とくに起り易い。このようなアンダー
カットを抑制するため、フォトレジストをパターニング
した後、乾燥窒素のような非反応性雰囲気中で、フォト
レジストを炉内で約110℃、15分間ベーキングすること
を見出した。これによりフォトレジストのAlGaAsに対す
る接着力を増大し、フォトレジスト中の重合体鎖が架橋
してフォトレジストが強靭になる。ついでフォトレジス
トとAlGaAs層を洗浄して前記のようにエッチングする。
AlGaAsのエッチングは、反応速度で制限されるのではな
く拡散速度で制限をうけることが見出された。すなわ
ち、AlGaAsのエッチング速度は、エッチャントがいかに
速くAlGaAsと反応するかで決められるのではなく、エッ
チャント液がいかに速く、AlGaAsと反応するためのエッ
チャント/AlGaAs界面に送られるかにより決定される。
アルミニウムが50％のAlGaAsをエッチングするための活
性化エネルギーを測定すると、１モル当り約7Kcalで、
アルミニウムが60％のAlGaAsでは１モル当り約6Kcal
で、これは反応が拡散により制限をうけることを示して
いる。さらに撹拌なしでAlGaAsのエッチングを行うと、
ウェハー表面のAlGaAsのエッチングが全体に均一には行
われないことが見出され、これもエッチング速度が拡散
で制限されることを示している。そこで、AlGaAsが均一
にエッチングされることを確実にするため、HFエッチン
グ溶液またはウェハーを撹拌することが望ましい。
く拡散速度で制限をうけることが見出された。すなわ
ち、AlGaAsのエッチング速度は、エッチャントがいかに
速くAlGaAsと反応するかで決められるのではなく、エッ
チャント液がいかに速く、AlGaAsと反応するためのエッ
チャント/AlGaAs界面に送られるかにより決定される。
アルミニウムが50％のAlGaAsをエッチングするための活
性化エネルギーを測定すると、１モル当り約7Kcalで、
アルミニウムが60％のAlGaAsでは１モル当り約6Kcal
で、これは反応が拡散により制限をうけることを示して
いる。さらに撹拌なしでAlGaAsのエッチングを行うと、
ウェハー表面のAlGaAsのエッチングが全体に均一には行
われないことが見出され、これもエッチング速度が拡散
で制限されることを示している。そこで、AlGaAsが均一
にエッチングされることを確実にするため、HFエッチン
グ溶液またはウェハーを撹拌することが望ましい。
実施例 前記のエッチャントを使用する実施例を下記に示す。本
実施例は、R.E.Ahrens等の前記の同時に特許出願した電
界効果トランジスター（FET）の製造法の一部を構成す
るものである。
実施例は、R.E.Ahrens等の前記の同時に特許出願した電
界効果トランジスター（FET）の製造法の一部を構成す
るものである。
第３図に、選択的にドーピングされたヘテロ接合電界効
果トランジスターのエンハンスメント形（以下Ｅ−HFET
という）とデプリーション形（以下Ｄ−HFETという）の
両者を製造するために用意されたウェーハ３（一定の比
例で拡大したものではない）の部分断面図を示す。
果トランジスターのエンハンスメント形（以下Ｅ−HFET
という）とデプリーション形（以下Ｄ−HFETという）の
両者を製造するために用意されたウェーハ３（一定の比
例で拡大したものではない）の部分断面図を示す。
本明細書では詳細を記載しないが、層４ないし層11は、
分子線エピタキシー（MBE）装置により半絶縁GaAs基板
２（図示せず）上に成長させたもので、基体２（図示せ
ず）から実質的に連続層を形成している。しかしなが
ら、このような層４ないし層11は、金属−有機化学気相
成長法（MOCVD）、金属−有機MBE法および気相MBE法に
よっても生成させることができる。層４ないし層11は前
記の特許出願明細書に詳細に記載されているが、本明細
書では、各層の機能と構成の概略を記載する。ドーピン
グしていないGaAsのバッファ層４は、あとで形成するＥ
−HFETおよびＤ−HFETの能動領域である二次元電子ガス
（２−DEG）のチャンネルを支持している。電流はこの
チャンネル内で、Ｅ−HFETおよびＤ−HFETのそれぞれの
ドレーン電極およびソース電極間を流れる。バッファ層
４の上に一次スペーサー層５があり、ついでドナー層
６、さらに二次スペーサー層７がある。層５、６および
７はすべてAlGaAs層であるが、層６はｎ形層６を形成す
るため例えばシリコンドーパントでドーピングしてあ
る。層６は前記の２−DEGを形成するため使用される。
ついでGaAsの一次キャップ層８は、あとでより詳細に説
明するように、Ｅ−HFETを形成するための主表面とな
る。AlGaAsのエッチ−ストップ層９上の二次キャップ層
10は、あとでより詳細に説明するように、Ｄ−HFETを形
成するための主表面となる。エッチ−ストップ層９の目
的はあとで詳細に説明するが、この層９は、一次キャッ
プ層の主表面を露出すべき個所をウェハー３が正確に選
択エッチングされるのを援助する。最後にAlGaAsの保護
層すなわち犠牲層により、ウェハー３が加工中に汚染し
たり損傷するのを保護している。層11および層９のアル
ミニウム濃度は約50％である。
分子線エピタキシー（MBE）装置により半絶縁GaAs基板
２（図示せず）上に成長させたもので、基体２（図示せ
ず）から実質的に連続層を形成している。しかしなが
ら、このような層４ないし層11は、金属−有機化学気相
成長法（MOCVD）、金属−有機MBE法および気相MBE法に
よっても生成させることができる。層４ないし層11は前
記の特許出願明細書に詳細に記載されているが、本明細
書では、各層の機能と構成の概略を記載する。ドーピン
グしていないGaAsのバッファ層４は、あとで形成するＥ
−HFETおよびＤ−HFETの能動領域である二次元電子ガス
（２−DEG）のチャンネルを支持している。電流はこの
チャンネル内で、Ｅ−HFETおよびＤ−HFETのそれぞれの
ドレーン電極およびソース電極間を流れる。バッファ層
４の上に一次スペーサー層５があり、ついでドナー層
６、さらに二次スペーサー層７がある。層５、６および
７はすべてAlGaAs層であるが、層６はｎ形層６を形成す
るため例えばシリコンドーパントでドーピングしてあ
る。層６は前記の２−DEGを形成するため使用される。
ついでGaAsの一次キャップ層８は、あとでより詳細に説
明するように、Ｅ−HFETを形成するための主表面とな
る。AlGaAsのエッチ−ストップ層９上の二次キャップ層
10は、あとでより詳細に説明するように、Ｄ−HFETを形
成するための主表面となる。エッチ−ストップ層９の目
的はあとで詳細に説明するが、この層９は、一次キャッ
プ層の主表面を露出すべき個所をウェハー３が正確に選
択エッチングされるのを援助する。最後にAlGaAsの保護
層すなわち犠牲層により、ウェハー３が加工中に汚染し
たり損傷するのを保護している。層11および層９のアル
ミニウム濃度は約50％である。
第３図において、保護層11のＥ−HFETが形成される個所
を露出するために、ウェハー３はその上にフォトレジス
ト12を堆積してパターニングする。フォトレジストとし
ては、例えばシップレイ（Shipley）AZ−1350Jが挙げら
れる。フォトレジストをパターニングして後、前記のよ
うに必要があれば、ウェーハ３全体にベーキングして、
フォトレジスト12の保護層11に対する接着力を増大し、
フォトレジスト12を強靭にして、エッチング中のフォト
レジストのアンダーカットを軽減させる。
を露出するために、ウェハー３はその上にフォトレジス
ト12を堆積してパターニングする。フォトレジストとし
ては、例えばシップレイ（Shipley）AZ−1350Jが挙げら
れる。フォトレジストをパターニングして後、前記のよ
うに必要があれば、ウェーハ３全体にベーキングして、
フォトレジスト12の保護層11に対する接着力を増大し、
フォトレジスト12を強靭にして、エッチング中のフォト
レジストのアンダーカットを軽減させる。
つぎにウェーハ３を前記したように約20％のNH4OH溶液
できれいにする。ついでウェーハ３を水洗してクリーニ
ング液を除去し、前記したように、希HFにより約20℃で
ウェハー３をエッチングする。HFエッチャントとしては
水で希釈した約24％HFが好ましい。HFエッチングによ
り、ホトレジスト12（第３図）が存在しない個所の保護
層11が取り去られる。これにより、二次キャップ層10の
選択部分が露出することにより（図示せず）。ウェーハ
３を完全に洗浄する。ついでヨウ化カリウム／ヨウ素
（KI/I2）溶液による通常のGaAsウェットエッチングに
より二次キャップ層10（GaAs）全部を除去し、エッチ−
ストップ層９の選択部分を露出させて、ウェーハ３はほ
ぼ第４図に示すようになる。KI/I2エッチングはほとん
ど選択性がないため、層10は実際はオーバエッチングさ
れ、希望する個所の二次キャップ層が、エッチ−ストッ
プ層９から確実に除去されるようになる。前記のように
エッチ−ストップ層はあとで形成するＥ−HFETの一部を
形成するものではないため、二次キャップ層の完全除去
は臨界的なものではない。
できれいにする。ついでウェーハ３を水洗してクリーニ
ング液を除去し、前記したように、希HFにより約20℃で
ウェハー３をエッチングする。HFエッチャントとしては
水で希釈した約24％HFが好ましい。HFエッチングによ
り、ホトレジスト12（第３図）が存在しない個所の保護
層11が取り去られる。これにより、二次キャップ層10の
選択部分が露出することにより（図示せず）。ウェーハ
３を完全に洗浄する。ついでヨウ化カリウム／ヨウ素
（KI/I2）溶液による通常のGaAsウェットエッチングに
より二次キャップ層10（GaAs）全部を除去し、エッチ−
ストップ層９の選択部分を露出させて、ウェーハ３はほ
ぼ第４図に示すようになる。KI/I2エッチングはほとん
ど選択性がないため、層10は実際はオーバエッチングさ
れ、希望する個所の二次キャップ層が、エッチ−ストッ
プ層９から確実に除去されるようになる。前記のように
エッチ−ストップ層はあとで形成するＥ−HFETの一部を
形成するものではないため、二次キャップ層の完全除去
は臨界的なものではない。
つぎにフォトレジストを除去し、ウェハー３を約20％の
NH4OH溶液が完全に洗浄する。ついでウェハー３は、HF
エッチャントにより約20℃で、露出したエッチ−ストッ
プ層９全部と、残っている保護層11全部が除去されるよ
うに、エッチ−ストップ層９と保護層11を同時にエッチ
ングする。その結果はほぼ第５図に示すとおりになる。
あとで形成するＥ−HFETおよびＤ−HFETのゲート、ソー
ス、ドレイン接点（図示せず）をそれぞれ層８および層
10の上に形成する。あとで形成するＥ−HFETおよびＤ−
HFETの電気的特性は層５ないし層８ならびに層５ないし
層10の厚さによってそれぞれ決定されるので、層８およ
び層10をオーバーエッチングすると希望する電気的特性
に対し極めて重要な悪影響を及ぼすことになる。従って
AlGaAsエッチャントは極めて選択的なものでなければな
らない。
NH4OH溶液が完全に洗浄する。ついでウェハー３は、HF
エッチャントにより約20℃で、露出したエッチ−ストッ
プ層９全部と、残っている保護層11全部が除去されるよ
うに、エッチ−ストップ層９と保護層11を同時にエッチ
ングする。その結果はほぼ第５図に示すとおりになる。
あとで形成するＥ−HFETおよびＤ−HFETのゲート、ソー
ス、ドレイン接点（図示せず）をそれぞれ層８および層
10の上に形成する。あとで形成するＥ−HFETおよびＤ−
HFETの電気的特性は層５ないし層８ならびに層５ないし
層10の厚さによってそれぞれ決定されるので、層８およ
び層10をオーバーエッチングすると希望する電気的特性
に対し極めて重要な悪影響を及ぼすことになる。従って
AlGaAsエッチャントは極めて選択的なものでなければな
らない。
以上本発明の好ましい実施態様を記載したが、当業者に
とって本発明概念を組込んだ他の実施態様を使用できる
ことは今や明らかであろう。従って本発明は開示した実
施態様に限定されるべきものでなく、特許請求の精神お
よび範囲によってのみ限定されるべきである。
とって本発明概念を組込んだ他の実施態様を使用できる
ことは今や明らかであろう。従って本発明は開示した実
施態様に限定されるべきものでなく、特許請求の精神お
よび範囲によってのみ限定されるべきである。
本発明自体は勿論、前記の本発明の特徴は、下記の詳細
に説明された図面によって、より十分に理解できるもの
と考える。 第１図は、AlGaAs中のアルミニウム濃度に対する３種類
のHFエッチャント濃度のエッチング速度を示すグラフで
あり； 第２図は、AlGaAs中のアルミニウム濃度に対する３種類
のHFエッチャント濃度の、AlGaAs対GaAsエッチング選択
性を示すグラフであり； 第３図は、AlGaAsおよびGaAs多重層を有するウェハーの
断面図であり； 第４図は、ウェハーを選択エッチングした後の第３図の
ウェーハであり；さらに 第５図は、最終エッチングした後の第４図のウェハーで
ある。 第３図、第４図および第５図は一定の比例で拡大したも
のでないことに注意すべきである。
に説明された図面によって、より十分に理解できるもの
と考える。 第１図は、AlGaAs中のアルミニウム濃度に対する３種類
のHFエッチャント濃度のエッチング速度を示すグラフで
あり； 第２図は、AlGaAs中のアルミニウム濃度に対する３種類
のHFエッチャント濃度の、AlGaAs対GaAsエッチング選択
性を示すグラフであり； 第３図は、AlGaAsおよびGaAs多重層を有するウェハーの
断面図であり； 第４図は、ウェハーを選択エッチングした後の第３図の
ウェーハであり；さらに 第５図は、最終エッチングした後の第４図のウェハーで
ある。 第３図、第４図および第５図は一定の比例で拡大したも
のでないことに注意すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−141189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−21619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32423（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】AlGaAs（９）上にマスキング層（12）を堆
積する工程、 該マスキング層をパターニングして該AlGaAsのエッチン
グすべき領域を露出する工程、 該露出したAlGaAs領域を水酸化アンモニウム（NH4OH）
溶液で洗浄する工程、及び 該AlGaAs領域を希フッ化水素酸（HF）溶液により所定の
温度以下でエッチングする工程からなり、 該所定温度が該希HF溶液のほぼ沸点であることを特徴と
するウェハー上のAlGaAsをエッチングすることを含む半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記マスキング層がフォトレジストであっ
て、前記エッチング工程に先だって該フォトレジストを
ベーキングし、該フォトレジストのベーキングにより該
フォトレジストのAlGaAsへの接着力を向上させる工程を
さらに含む請求項１記載のAlGaAsを選択的にエッチング
する方法。 - 【請求項３】前記フォトレジストを非反応性雰囲気中で
ベーキングする請求項２記載のAlGaAsを選択的にエッチ
ングする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US290,774 | 1988-12-28 | ||
| US07/290,774 US4943540A (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Method for selectively wet etching aluminum gallium arsenide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196426A JPH02196426A (ja) | 1990-08-03 |
| JPH0797573B2 true JPH0797573B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=23117500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218763A Expired - Lifetime JPH0797573B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-08-28 | ヒ化アルミニウムガリウムの選択エッチング法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4943540A (ja) |
| EP (1) | EP0376438A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0797573B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR900013612A (ko) * | 1989-02-17 | 1990-09-05 | 프레데릭 얀 스미트 | 두 물체의 연결 방법 및 장치 |
| US5256580A (en) * | 1992-04-06 | 1993-10-26 | Motorola, Inc. | Method of forming a light emitting diode |
| AU7221294A (en) * | 1993-07-30 | 1995-02-28 | Semitool, Inc. | Methods for processing semiconductors to reduce surface particles |
| US5821170A (en) * | 1996-09-30 | 1998-10-13 | Motorola, Inc. | Method for etching an insulating material |
| US6240933B1 (en) | 1997-05-09 | 2001-06-05 | Semitool, Inc. | Methods for cleaning semiconductor surfaces |
| RU2276427C1 (ru) * | 2004-10-21 | 2006-05-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | СЕЛЕКТИВНЫЙ ТРАВИТЕЛЬ СЛОЕВ AlAs, AlGaAs ОТНОСИТЕЛЬНО GaAs |
| US10720428B2 (en) * | 2015-11-10 | 2020-07-21 | Qorvo Us, Inc. | High bandgap Schottky contact layer device |
| CN112490319B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-03-28 | 东华理工大学 | 一种利用湿法刻蚀具有微沟槽的AlGaAs/GaAs中子探测器 |
| CN118146889B (zh) * | 2024-03-07 | 2025-01-07 | 青岛浩瀚全材半导体有限公司 | 一种锑化镓表面清洗液和锑化镓衬底的清洗方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3959045A (en) * | 1974-11-18 | 1976-05-25 | Varian Associates | Process for making III-V devices |
| JPS5937179B2 (ja) * | 1977-06-13 | 1984-09-07 | 日産自動車株式会社 | 自動組付装置 |
| US4162337A (en) * | 1977-11-14 | 1979-07-24 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Process for fabricating III-V semiconducting devices with electroless gold plating |
| JPS5821619A (ja) * | 1981-07-30 | 1983-02-08 | Nobuyoshi Usuki | 粗製或は精製オリザノ−ルから各成分の濃縮法 |
| JPS60160663A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS6132423A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 周辺部に段差を有する半導体基板およびその製法 |
-
1988
- 1988-12-28 US US07/290,774 patent/US4943540A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-08-24 EP EP19890308622 patent/EP0376438A3/en not_active Withdrawn
- 1989-08-28 JP JP1218763A patent/JPH0797573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0376438A2 (en) | 1990-07-04 |
| JPH02196426A (ja) | 1990-08-03 |
| US4943540A (en) | 1990-07-24 |
| EP0376438A3 (en) | 1990-09-19 |
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