JPH098355A - 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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- 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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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】３−５族化合物半導体に対してドライエッチン
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。 【構成】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３−５族化合物半導体の製造方法。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３−５族化合物半導体の製造方
法。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３−５族化合物半導
体の製造方法。
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。 【構成】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３−５族化合物半導体の製造方法。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３−５族化合物半導体の製造方
法。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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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】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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図４】実施例２で用いたＡｌ電極パターン。
【図５】実施例２で得られた電流−電圧特性を示す図。
【図６】比較例４で得られた電流−電圧特性を示す図。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15031095A JPH098355A (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 |
|---|---|---|---|
| JP15031095A JPH098355A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2003426602A Division JP2004140400A (ja) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098355A true JPH098355A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15494225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15031095A Pending JPH098355A (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) | JPH098355A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012186330A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Opnext Japan Inc | 窒化物半導体レーザ装置の製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01278025A (ja) * | 1988-04-29 | 1989-11-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体のドライエッチング方法 |
| JPH05183189A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-07-23 | Nichia Chem Ind Ltd | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 |
| JPH05190900A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-30 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPH06163403A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JPH08255952A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子の製法 |
-
1995
- 1995-06-16 JP JP15031095A patent/JPH098355A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01278025A (ja) * | 1988-04-29 | 1989-11-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体のドライエッチング方法 |
| JPH05183189A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-07-23 | Nichia Chem Ind Ltd | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 |
| JPH05190900A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-30 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPH06163403A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JPH08255952A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子の製法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012186330A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Opnext Japan Inc | 窒化物半導体レーザ装置の製造方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031125 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031224 |
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