JPH098350A - ３−５族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の製造方法Info
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- JPH098350A JPH098350A JP15030995A JP15030995A JPH098350A JP H098350 A JPH098350 A JP H098350A JP 15030995 A JP15030995 A JP 15030995A JP 15030995 A JP15030995 A JP 15030995A JP H098350 A JPH098350 A JP H098350A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】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。 【構成】〔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、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〕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〕記載の３−５族化合物半導体の製造方法。
＋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。 【構成】〔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、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〕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〕記載の３−５族化合物半導体の製造方法。
Description
【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。
製造方法に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、特定の条件で熱処理する
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。
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、特定の条件で熱処理する
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。
【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、
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〕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〕記載の３−５族化合物半導体の製造方法。
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、
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〕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〕記載の３−５族化合物半導体の製造方法。
【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。
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。
【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。
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。
【０００９】次に、本発明における３−５族化合物半導
体に用いられるｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｅ、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、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｈｇが挙げられ、中でもＭｇ、
Ｚｎが好ましく、Ｍｇ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、ＧＳ
ＭＢＥ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。ＭＯ
ＶＰＥ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。
体に用いられるｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｅ、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、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｈｇが挙げられ、中でもＭｇ、
Ｚｎが好ましく、Ｍｇ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、ＧＳ
ＭＢＥ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。ＭＯ
ＶＰＥ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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
ｌ3 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。
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
ｌ3 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。
【００１３】本発明におけるドライエッチング後の熱処
理の雰囲気としては、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。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、１１
００℃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。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。
理の雰囲気としては、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。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、１１
００℃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。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。
【００１４】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。
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。
【００１５】本発明により得られた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Ｎ
ｉ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。
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Ｎ
ｉ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。
【００１６】
【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、得られた半導体を窒素雰囲気中で８００℃２０分熱
処理して低抵抗化した。
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、得られた半導体を窒素雰囲気中で８００℃２０分熱
処理して低抵抗化した。
【００１７】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。１ｓｃｃｍは１分当たり標準状態で１ｃｍ3 の体積
を占める重量のガスが流れていることを示す。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ＧａＮのエッチ
ング速度は１６０Å／分であった。
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。１ｓｃｃｍは１分当たり標準状態で１ｃｍ3 の体積
を占める重量のガスが流れていることを示す。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ＧａＮのエッチ
ング速度は１６０Å／分であった。
【００１８】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。
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。
【００１９】実施例１ 比較例１と同様の方法で得られたドライエッチング後の
ｐ型ＧａＮに対して、窒素中８００℃で２０分間熱処理
を行った。熱処理後のｐ型ＧａＮの抵抗を測定したとこ
ろ、２００〜９００キロオームであり、ドライエッチン
グ前の抵抗に回復していた。また、フォトルミネッセン
ススペクトルを測定したところ、ドライエッチング前と
同じスペクトルが得られた。
ｐ型ＧａＮに対して、窒素中８００℃で２０分間熱処理
を行った。熱処理後のｐ型ＧａＮの抵抗を測定したとこ
ろ、２００〜９００キロオームであり、ドライエッチン
グ前の抵抗に回復していた。また、フォトルミネッセン
ススペクトルを測定したところ、ドライエッチング前と
同じスペクトルが得られた。
【００２０】上記と同様の方法で作製した、ドライエッ
チングした後にエッチングダメージの回復処理をしたｐ
型ＧａＮの上に、ＮｉＡｕ電極（Ｎｉ濃度は０．７重量
％）を真空蒸着法により形成する。ＮｉＡｕ電極はＮｉ
を３０Å蒸着し、この上にＡｕを１３００Å蒸着した
後、窒素中４００℃で９０秒間の熱処理により合金化す
る。エッチングダメージの回復処理を行なわずに作製し
た試料に比べて、回復処理を行なった試料の方が電気的
抵抗が小さくなっているので良好な電流電圧特性を示
す。
チングした後にエッチングダメージの回復処理をしたｐ
型ＧａＮの上に、ＮｉＡｕ電極（Ｎｉ濃度は０．７重量
％）を真空蒸着法により形成する。ＮｉＡｕ電極はＮｉ
を３０Å蒸着し、この上にＡｕを１３００Å蒸着した
後、窒素中４００℃で９０秒間の熱処理により合金化す
る。エッチングダメージの回復処理を行なわずに作製し
た試料に比べて、回復処理を行なった試料の方が電気的
抵抗が小さくなっているので良好な電流電圧特性を示
す。
【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。
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。
【００２２】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３０ｓ
ｃｃｍ、圧力６．８ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー４００Ｗ、
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。
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３０ｓ
ｃｃｍ、圧力６．８ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー４００Ｗ、
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。
【００２３】
【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。
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。
【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。
構造を示す図。
【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。
ネッセンススペクトル。
【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。
ミネッセンススペクトル。
１…ＧａＮ層 ２…ＧａＮバッファー層 ３…サファイア基板
Claims (2)
- 【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、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。 - 【請求項２】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記載の３−５族化合物半導体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15030995A JPH098350A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15030995A JPH098350A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003209679A Division JP2004104097A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | ３−５族化合物半導体のエッチングダメージ回復方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098350A true JPH098350A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15494201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15030995A Pending JPH098350A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098350A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-06-16 JP JP15030995A patent/JPH098350A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
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|
| A521 | Written amendment |
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|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040316 |
|
| A521 | Written amendment |
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|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040528 |