JP2000232094A - Dry etching method for compound semiconductor and compound semiconductor element - Google Patents
Dry etching method for compound semiconductor and compound semiconductor elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は窒化ガリウム系化合
物半導体のドライエッチング方法およびその素子に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for dry-etching a gallium nitride-based compound semiconductor and an element thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ｉｎ
ＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移
型を有するワイドギャップ半導体であり、青色から紫外
域までの発光素子を構成する材料として盛んに研究され
ている。現在、この材料を用いた発光素子としてサファ
イア基板上に構成したＺｎドープＩｎＧａＮ層を発光層
とするダブルヘテロ構造の高輝度青色ＬＥＤ（アプライ
ド フィジクス レター（Appl. Phys. Lett.）64
(1994) 1687）が実用化されている。また、最近、サフ
ァイア基板上に構成したＩｎＧａＮ量子井戸層を発光層
とする半導体レーザ（Appl. Phys. Lett., 69 (199
6) 4056）の室温連続発振が実現されている。2. Description of the Related Art GaN, GaAlN, InGaN, In
Gallium nitride-based compound semiconductors such as GaAlN are wide-gap semiconductors having a direct transition type, and have been actively studied as materials constituting light-emitting elements in the blue to ultraviolet range. At present, as a light-emitting device using this material, a high-intensity blue LED having a double hetero structure (Applied Phys. Lett.) 64 using a Zn-doped InGaN layer formed on a sapphire substrate as a light-emitting layer.
(1994) 1687) has been commercialized. Recently, a semiconductor laser using an InGaN quantum well layer formed on a sapphire substrate as a light emitting layer (Appl. Phys. Lett., 69 (199)
6) 4056) room temperature continuous oscillation is realized.
【０００３】窒化物系半導体は化学的に安定でウェット
エッチングが困難であることが知られている。そのた
め、窒化物半導体素子の製造には、主に塩素プラズマに
よるドライエッチングが用いられる。例えば、塩素およ
び四塩化珪素を用いたドライエッチング方法が特開平８
−１７８０３号公報に開示されている。It is known that nitride-based semiconductors are chemically stable and difficult to perform wet etching. For this reason, dry etching using chlorine plasma is mainly used for manufacturing a nitride semiconductor device. For example, a dry etching method using chlorine and silicon tetrachloride is disclosed in
-17803.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】プラズマを用いた半導
体のドライエッチングでは、イオン衝撃により半導体層
の表面がダメージを受けるため、発光強度が劣化した
り、電極と半導体層の接触抵抗が増大し、電流電圧特性
が悪くなることが問題である。そのため、ＧａＡｓ系半
導体等の化合物半導体素子製造工程、例えばドライエッ
チング後の結晶再成長や電極形成プロセスにおいて、ダ
メージ除去のためウェットエッチングによる前処理が一
般的に行われる。しかし、窒化物系半導体では、これま
で適切なダメージ除去方法が知られていなかった。この
ため、しきい値の増大や電流−電圧特性の劣化、結晶再
成長時に良好な再成長界面がえられない等の問題があっ
た。In the dry etching of a semiconductor using plasma, the surface of the semiconductor layer is damaged by ion bombardment, so that the emission intensity is deteriorated and the contact resistance between the electrode and the semiconductor layer is increased. The problem is that the current-voltage characteristics deteriorate. Therefore, in a process of manufacturing a compound semiconductor device such as a GaAs-based semiconductor, for example, in a crystal regrowth after dry etching or an electrode forming process, pretreatment by wet etching is generally performed to remove damage. However, in the case of nitride semiconductors, no appropriate damage removal method has been known so far. For this reason, there have been problems such as an increase in threshold value, deterioration of current-voltage characteristics, and a failure to obtain a good regrowth interface during crystal regrowth.
【０００５】また塩素プラズマによるエッチングでは、
エッチング深さを時間により制御するため、バッチ間の
ばらつきが大きく歩留まりが悪いなどの問題があった。In the etching using chlorine plasma,
Since the etching depth is controlled by time, there is a problem that the variation between batches is large and the yield is poor.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系化合物
半導体のドライエッチング方法は、窒化物半導体を０．
００１％〜３％の酸素を含む気体あるいはプラズマでド
ライエッチングすることを特徴とする。According to the dry etching method for a nitride-based compound semiconductor of the present invention, the nitride semiconductor is treated with a non-volatile semiconductor.
Dry etching is performed using a gas or plasma containing 001% to 3% oxygen.
【０００７】本発明の一つの態様として、たとえば窒化
ガリウム系化合物半導体を０．００１％〜３％の酸素を
含む水素雰囲気中で５００〜１２００℃に加熱すること
によりエッチングする。また、本発明の他の態様とし
て、たとえば窒化ガリウム系化合物半導体の少なくとも
一部にエッチングストップ層を設け、これを０．００１
％〜３％の酸素を含む気体またはその気体より発生する
プラズマでエッチングする。In one embodiment of the present invention, for example, etching is performed by heating a gallium nitride-based compound semiconductor to 500 to 1200 ° C. in a hydrogen atmosphere containing 0.001% to 3% of oxygen. In another embodiment of the present invention, for example, an etching stop layer is provided on at least a part of a gallium nitride-based compound semiconductor,
Etching is performed using a gas containing oxygen of 3% to 3% or plasma generated from the gas.
【０００８】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明によりドライエッチングされる窒化ガリウム系化合
物半導体はＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の窒素を
含むIII−Ｖ族化合物半導体であり、これら窒化ガリウ
ム系化合物半導体は、不純物がドープされたものでもド
ープされていないものでもよい。また、不純物としてｐ
型でもｎ型でもよい。また、単一層構造であっても多層
構造であってもよい。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The gallium nitride-based compound semiconductor to be dry-etched according to the present invention is a group III-V compound semiconductor containing nitrogen such as GaN, AlGaN, and InGaN. These gallium nitride-based compound semiconductors are doped even if they are doped with impurities. It may not be. In addition, p as an impurity
Type or n-type may be used. Further, it may have a single-layer structure or a multilayer structure.
【０００９】本発明の第１の態様において、窒化ガリウ
ム系化合物半導体を酸素を含む水素雰囲気中で５００〜
１２００℃に加熱することによりエッチングする。より
具体的には、窒化物系化合物半導体を反応容器内の保持
台に設置し、酸素および水素を反応容器内に供給し、高
周波加熱等で５００〜１２００℃に加熱する。すると、
導入された酸素により半導体表面に酸化膜が形成され、
これがさらに水素で分解されるため、半導体表面をエッ
チングできる。本方法はプラズマを用いないため、低ダ
メージのもとでドライエッチングを実現できる。これに
より、電流−電圧特性および光出力特性の向上した半導
体発光素子を得ることができる。In the first aspect of the present invention, the gallium nitride-based compound semiconductor is prepared in a hydrogen atmosphere containing oxygen at a temperature of 500 to 500 g.
Etching is performed by heating to 1200 ° C. More specifically, a nitride-based compound semiconductor is placed on a holding table in a reaction vessel, and oxygen and hydrogen are supplied into the reaction vessel and heated to 500 to 1200 ° C. by high frequency heating or the like. Then
An oxide film is formed on the semiconductor surface by the introduced oxygen,
Since this is further decomposed by hydrogen, the semiconductor surface can be etched. Since this method does not use plasma, dry etching can be realized with low damage. As a result, a semiconductor light emitting device having improved current-voltage characteristics and light output characteristics can be obtained.
【００１０】上記本発明の第１の態様において、水素中
に含まれる酸素の流量比、すなわち混合比は０．００１
％〜３％であることが好ましい。酸素の混合比が０．０
０１％より少ないと、半導体表面の酸化がほとんど進行
しないためエッチング速度が遅い。他方、酸素の混合比
が３％より多いと、酸化速度が速いため水素による分解
が起こりにくい傾向がある。また、加熱する温度範囲は
５００〜１２００℃であることが好ましい。加熱温度が
５００℃より低いと、酸化がほとんど進行しないためエ
ッチング速度が遅い。他方、１２００℃より高いとコン
タミネーションが問題となる。In the first embodiment of the present invention, the flow rate ratio of oxygen contained in hydrogen, that is, the mixing ratio is 0.001.
% To 3%. The mixing ratio of oxygen is 0.0
If it is less than 01%, oxidation of the semiconductor surface hardly proceeds, so that the etching rate is low. On the other hand, if the mixing ratio of oxygen is more than 3%, the decomposition rate due to hydrogen tends to hardly occur because the oxidation rate is high. Further, the heating temperature range is preferably 500 to 1200 ° C. If the heating temperature is lower than 500 ° C., the etching rate is low because oxidation hardly proceeds. On the other hand, if it is higher than 1200 ° C., contamination becomes a problem.
【００１１】また、例えば塩素プラズマ中でエッチング
した窒化ガリウム系化合物半導体を０．００１％〜３％
の酸素を含む水素雰囲気中で５００〜１２００℃に加熱
すると、表面に形成された酸化膜が水素で分解され、表
面がエッチングされる。これによりエッチング表面のダ
メージを効果的に除去できるため、電流−電圧特性およ
び光出力特性の向上した半導体発光素子を得ることがで
きる。また、本エッチングを結晶再成長時の前処理とし
て用いた場合、エッチング面のダメージ層を効果的に除
去できるため、良好な再成長界面を得ることができる。Further, for example, a gallium nitride-based compound semiconductor etched in a chlorine plasma is 0.001% to 3%.
When heated to 500 to 1200 ° C. in a hydrogen atmosphere containing oxygen, the oxide film formed on the surface is decomposed by hydrogen and the surface is etched. As a result, damage on the etched surface can be effectively removed, so that a semiconductor light emitting device with improved current-voltage characteristics and light output characteristics can be obtained. Further, when the main etching is used as a pretreatment at the time of crystal regrowth, a damaged layer on the etched surface can be effectively removed, so that a good regrowth interface can be obtained.
【００１２】次に、本発明第２の態様について説明す
る。本発明の第２の態様において、窒化ガリウム系化合
物半導体の少なくとも一部にエッチングストップ層を設
け、これを０．００１％〜３％の酸素を含む気体または
その気体より発生するプラズマでエッチングする。より
具体的には、半導体層の一部にエッチングストップ層を
設けた窒化ガリウム系化合物半導体を、通常１０-6torr
のオーダーに減圧された反応室内に設置された電極上に
設置し、反応室内にプラズマ発生ガス（例えば塩素）と
酸素を導入し、電極に高周波電極を印加してプラズマを
発生させ、そのプラズマにより窒化ガリウム系半導体を
エッチングする。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, an etching stop layer is provided on at least a part of a gallium nitride-based compound semiconductor, and is etched with a gas containing 0.001% to 3% of oxygen or a plasma generated from the gas. More specifically, a gallium nitride-based compound semiconductor in which an etching stop layer is provided in a part of a semiconductor layer is usually used at 10 −6 torr.
It is installed on an electrode installed in a reaction chamber decompressed to the order of, and a plasma generating gas (for example, chlorine) and oxygen are introduced into the reaction chamber, a high frequency electrode is applied to the electrode to generate plasma, and the plasma is generated. The gallium nitride based semiconductor is etched.
【００１３】上記の態様において、エッチングストップ
層はＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）、好ましくはＡｌx
Ｇａ1-xＮ（０．２５≦ｘ≦１）であることが望まし
い。エッチングが進行し、ＡｌxＧａ1-xＮエッチングス
トップ層まで到達すると、プラズマ中の酸素により、半
導体表面に酸化膜（酸化アルミニウム）が形成され、エ
ッチングが自動的に停止するため、エッチング深さを厳
密に制御できる。[0013] In the above aspect, the etching stop layer Al x Ga 1-x N ( 0 <x ≦ 1), preferably Al x
It is desirable that Ga 1-x N (0.25 ≦ x ≦ 1). When the etching proceeds and reaches the Al x Ga 1 -xN etching stop layer, an oxide film (aluminum oxide) is formed on the semiconductor surface by the oxygen in the plasma, and the etching is automatically stopped. Can be strictly controlled.
【００１４】なお、前記第１の様態で示したように、本
エッチング後、酸素および水素を含む気相中で５００〜
１２００℃に加熱し、表面をエッチングすることによ
り、エッチングストップ層表面の酸化膜（酸化アルミニ
ウム）を除去することが可能である。[0014] As shown in the first embodiment, after the main etching, 500 to 500 in a gas phase containing oxygen and hydrogen.
By heating to 1200 ° C. and etching the surface, an oxide film (aluminum oxide) on the surface of the etching stop layer can be removed.
【００１５】上記本発明の第２の態様において、プラズ
マ発生ガス中の酸素の流量比、すなわち混合比は０．０
０１％〜３％であることが好ましい。酸素の混合比が
０．００１％より少ないと半導体表面の酸化がほとんど
進行しないためエッチングが停止せず、３％より多いと
エッチングストップ層以外の半導体表面でも酸化膜が生
成するため好ましくない。In the second aspect of the present invention, the flow rate ratio of oxygen in the plasma generating gas, that is, the mixing ratio is 0.0
It is preferably from 01% to 3%. If the mixing ratio of oxygen is less than 0.001%, the oxidation of the semiconductor surface hardly progresses, so that the etching is not stopped. If the mixing ratio is more than 3%, an oxide film is formed on the semiconductor surface other than the etching stop layer, which is not preferable.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の一実
施例による素子の断面を表す模式図である。Ｃ面サファ
イア基板１上に、ｎ型ＧａＮからなる低温バッファ層
２、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層５、ＧａＩｎＮ多重量子井戸
活性層６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層８、ｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次
積層した。これらの各層は有機金属気相成長法によりエ
ピタキシャル成長した。次に、ｐ型層の活性化のため、
７００〜８００℃で２０分間のアニールを行った。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of an element according to an embodiment of the present invention. On a C-plane sapphire substrate 1, a low-temperature buffer layer 2 made of n-type GaN, an n-type GaN layer 3, an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 4, an n-type GaN light guide layer 5, and a GaInN multiple quantum well active layer 6 , P-type GaN optical guide layer 7, p-type Al 0.1 Ga
A 0.9 N cladding layer 8 and a p-type GaN contact layer 9 were sequentially laminated. Each of these layers was epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition. Next, to activate the p-type layer,
Annealing was performed at 700 to 800 ° C. for 20 minutes.
【００１７】ついで、上述の半導体多層膜上にＳｉＮを
０．３μmの厚さに蒸着し、通常のフォトリソグラフィ
ー技術により上記ＳｉＮ膜（図示せず）をパターン化
し、マスクとした。これを反応容器内の保持台に設置
し、窒素ガスを流しながら１０００℃まで加熱した。そ
の後、水素および酸素を反応室内に導入し、圧力を１０
０torrに制御し、半導体多層膜を２μmの深さにエッチ
ングした。このとき、酸素の流量比、すなわち混合比は
２％に制御した。その後、再び窒素雰囲気に切り替え、
室温まで冷却した。次に通常の方法によりＳｉＮマスク
を除去し、Ａｕ、Ａｌ等からなる金属膜を成膜してパタ
ーニングすることによりｐ側電極１０およびｎ側電極１
１を形成し、ダイシングを行った。Next, SiN was vapor-deposited on the above-mentioned semiconductor multilayer film to a thickness of 0.3 μm, and the SiN film (not shown) was patterned by a usual photolithography technique to form a mask. This was set on a holding table in a reaction vessel and heated to 1000 ° C. while flowing nitrogen gas. Then, hydrogen and oxygen were introduced into the reaction chamber, and the pressure was increased to 10
At 0 torr, the semiconductor multilayer film was etched to a depth of 2 μm. At this time, the flow ratio of oxygen, that is, the mixing ratio was controlled to 2%. After that, switch to the nitrogen atmosphere again,
Cooled to room temperature. Next, the p-side electrode 10 and the n-side electrode 1 are removed by removing the SiN mask by a normal method, forming a metal film made of Au, Al, or the like, and patterning the metal film.
1 was formed, and dicing was performed.
【００１８】本半導体レーザは室温においてしきい値電
流約４０mＡ、しきい値電圧約５Ｖで連続発振した。This semiconductor laser continuously oscillated at room temperature with a threshold current of about 40 mA and a threshold voltage of about 5 V.
【００１９】本実施例と同様の構造を持つ素子を塩素プ
ラズマによるドライエッチングを用いて作製したとこ
ろ、半導体レーザのしきい値電流およびしきい値電圧は
それぞれ８０mＡおよび９Ｖであった。この比較から明
らかなように、水素と酸素によるエッチングではダメー
ジを低減できるため、素子特性を向上できる。When a device having a structure similar to that of this embodiment was manufactured by dry etching using chlorine plasma, the threshold current and the threshold voltage of the semiconductor laser were 80 mA and 9 V, respectively. As is apparent from this comparison, the etching with hydrogen and oxygen can reduce the damage, thereby improving the element characteristics.
【００２０】（実施例２）本発明の第２の実施例を図２
を用いて説明する。Ｃ面サファイア基板１上に、ｎ型Ｇ
ａＮからなる低温バッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層
５、ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層６、ｐ型ＧａＮ光ガ
イド層７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層８を順次積
層した。これらの各層は有機金属気相成長法によりエピ
タキシャル成長した。(Embodiment 2) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. N-type G on a C-plane sapphire substrate 1
low-temperature buffer layer 2 made of aN, n-type GaN layer 3, n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4, n-type GaN light guide layer 5, GaInN multiple quantum well active layer 6, p-type GaN light guide layer 7, p A mold Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 8 was sequentially laminated. Each of these layers was epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition.
【００２１】ついで、成長した各半導体層の一部をＳｉ
Ｎをマスクとして塩素プラズマによりドライエッチング
し幅３μm深さ５００ｎmのリッジを形成した。次に実施
例１と同様の方法により、０．００５％の酸素を含む水
素中で１０００℃、３分間加熱処理した後、有機金属気
相成長法によりｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ電流ブロック層１
２、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０を順次成長した。Next, a part of each grown semiconductor layer is replaced with Si.
Dry etching was performed by chlorine plasma using N as a mask to form a ridge having a width of 3 μm and a depth of 500 nm. Next, in the same manner as in Example 1, heat treatment was performed at 1000 ° C. for 3 minutes in hydrogen containing 0.005% oxygen, and then the n-type Al 0.3 Ga 0.7 N current blocking layer 1 was formed by metal organic chemical vapor deposition.
2. The p-GaN contact layer 10 was sequentially grown.
【００２２】次に、ｐ型層の活性化のため、７００〜８
００℃で２０分間のアニールを行った。さらに、ｎ型の
電極を形成するため、塩素プラズマによりｎ型ＧａＮバ
ッファ層３を露出した。続いて、Ａｕ、Ａｌ等からなる
金属膜を成膜してパターニングすることによりｐ側電極
１０およびｎ側電極１１を形成し、ダイシングを行っ
た。Next, 700 to 8 to activate the p-type layer.
Annealing was performed at 00 ° C. for 20 minutes. Further, in order to form an n-type electrode, the n-type GaN buffer layer 3 was exposed by chlorine plasma. Subsequently, a p-side electrode 10 and an n-side electrode 11 were formed by forming and patterning a metal film made of Au, Al, or the like, and dicing was performed.
【００２３】本半導体レーザは室温においてしきい値電
流約２０mＡ、しきい値電圧約５Ｖで連続発振した。本
素子の断面を電子顕微鏡で観察したところ、良好な再成
長界面が得られていることがわかった。This semiconductor laser continuously oscillated at room temperature with a threshold current of about 20 mA and a threshold voltage of about 5 V. Observation of the cross section of this element with an electron microscope revealed that a good regrowth interface was obtained.
【００２４】本実施例と同様の構造を持つ素子を結晶再
成長前の酸素と水素によるエッチングを行わずに作製し
たところ、半導体レーザのしきい値電流およびしきい値
電圧はそれぞれ５０mＡおよび１０Ｖであった。この比
較から明らかなように、水素と酸素によるエッチングで
はプラズマエッチングによるダメージを除去できるた
め、素子特性を向上できる。When a device having the same structure as that of this embodiment was manufactured without performing etching with oxygen and hydrogen before crystal regrowth, the threshold current and the threshold voltage of the semiconductor laser were 50 mA and 10 V, respectively. there were. As is apparent from this comparison, the etching with hydrogen and oxygen can remove the damage due to the plasma etching, so that the element characteristics can be improved.
【００２５】（実施例３）次に本発明第３の実施例を図
３を用いて説明する。Ｃ面サファイア基板１上に、ｎ型
ＧａＮからなる低温バッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ
型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光ガイド
層５、ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層６、ｐ型ＧａＮ光
ガイド層７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ下部クラッド層８
ａ、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎエッチングストップ層１３、
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ上部クラッド層８ｂ、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層９を順次積層した。これらの各層は有機金
属気相成長法によりエピタキシャル成長した。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. On a C-plane sapphire substrate 1, a low-temperature buffer layer 2 made of n-type GaN, an n-type GaN layer 3, n
-Type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4, n-type GaN light guiding layer 5, GaInN multiple quantum well active layer 6, p-type GaN light guiding layer 7, p-type Al 0.1 Ga 0.9 N lower cladding layer 8
a, p-type Al 0.3 Ga 0.7 N etching stop layer 13,
p-type Al 0.1 Ga 0.9 N upper cladding layer 8b, p-type GaN
The contact layers 9 were sequentially laminated. Each of these layers was epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition.
【００２６】次に、ｐ型層の活性化のため、７００〜８
００℃で２０分間のアニールを行った。ついで、成長し
た半導体にＳｉＯ2を０．３μmの厚さに蒸着し、通常の
フォトリソグラフィー技術によりＳｉＯ2膜（図示せ
ず）をパターン化しマスクとした。これをエッチング室
内の電極上に設置し、エッチング室内を真空排気したの
ち、塩素、酸素を９９：１の混合比で導入し、電極に高
周波電極を印加し、プラズマを発生させ、そのプラズマ
により窒化ガリウム系半導体をエッチングした。エッチ
ングがエッチングストップ層まで達すると、プラズマ中
の酸素によりエッチングストップ層の表面に酸化膜（酸
化アルミニウム）が形成されるため、エッチングは自動
的に停止した。次に塩素プラズマによりｎ型ＧａＮバッ
ファ層３を露出した。Next, 700 to 8 to activate the p-type layer.
Annealing was performed at 00 ° C. for 20 minutes. Subsequently, SiO 2 was deposited on the grown semiconductor to a thickness of 0.3 μm, and the SiO 2 film (not shown) was patterned by a usual photolithography technique to be used as a mask. This is placed on an electrode in an etching chamber, and after evacuating the etching chamber, chlorine and oxygen are introduced at a mixing ratio of 99: 1, a high-frequency electrode is applied to the electrode, plasma is generated, and nitriding is performed by the plasma. The gallium-based semiconductor was etched. When the etching reached the etching stop layer, the etching was automatically stopped because an oxide film (aluminum oxide) was formed on the surface of the etching stop layer by oxygen in the plasma. Next, the n-type GaN buffer layer 3 was exposed by chlorine plasma.
【００２７】ついで、実施例１と同様の方法により、
０．００５％の酸素を含む水素中で１０００℃、３分間
加熱処理した後、Ａｕ、Ａｌ等からなる金属膜を成膜し
てパターニングすることによりｐ側電極１０およびｎ側
電極１１を形成し、ダイシングを行った。Next, in the same manner as in Example 1,
After heat treatment at 1000 ° C. for 3 minutes in hydrogen containing 0.005% oxygen, a p-side electrode 10 and an n-side electrode 11 are formed by forming and patterning a metal film made of Au, Al or the like. Dicing was performed.
【００２８】本半導体レーザは室温においてしきい値電
流約２０mＡ、しきい値電圧約５Ｖで発振した。This semiconductor laser oscillated at room temperature with a threshold current of about 20 mA and a threshold voltage of about 5 V.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、低ダメージなエッチン
グを実現できるため、しきい値や電流−電圧特性が向上
した素子を得ることができる。本方法は結晶再成長や電
極形成プロセスの前処理に適用することができる。ま
た、ドライエッチングの自己停止が可能でありエッチン
グ深さを厳密に制御できるため歩留まりが向上する。According to the present invention, since etching with low damage can be realized, an element with improved threshold value and current-voltage characteristics can be obtained. The present method can be applied to pre-treatment of crystal regrowth or electrode formation process. Further, the dry etching can be stopped by itself and the etching depth can be strictly controlled, so that the yield is improved.
【図１】本発明の一実施例による素子の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a device according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例による素子の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a device according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例による素子の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a device according to one embodiment of the present invention.
１…サファイア基板、２…ｎ型低温バッファ層、３…ｎ
型ＧａＮ層、４…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、５…ｎ型
ＧａＮ光ガイド層、６…ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性
層、７…ｐ型ＧａＮ光ガイド層、８…ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、９…ｐ型ＧａＮコンタクト層、１０…ｐ電
極、１１…ｎ電極、１２…ｎ型ＡｌＧａＮ電流ブロック
層、１３…ｐ型ＡｌＧａＮエッチングストップ層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate, 2 ... n-type low temperature buffer layer, 3 ... n
-Type GaN layer, 4 ... n-type AlGaN cladding layer, 5 ... n-type GaN light guide layer, 6 ... GaInN multiple quantum well active layer, 7 ... p-type GaN light guide layer, 8 ... p-type AlGaN cladding layer, 9 ... p GaN contact layer, 10 ... p electrode, 11 ... n electrode, 12 ... n-type AlGaN current block layer, 13 ... p-type AlGaN etching stop layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 憲治 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 五島 滋雄 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高濱 光治 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 楊 涛 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F004 AA06 BA04 BA19 BB13 BB26 CA04 DA04 DA24 DA26 DB19 EA23 5F041 AA08 AA41 CA34 CA40 CA65 CA74 CA82 CB03 5F073 AA04 AA13 AA45 AA53 AA55 AA74 CA07 CB05 CB10 DA26 EA23 EA29 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Uchida 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Koharu Takahama 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Central Research Laboratories (72) Inventor Yang Tao 1-280 Higashi Koikekubo Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo F Terms (reference) 5F004 AA06 BA04 BA19 BB13 BB26 CA04 DA04 DA24 DA26 DB19 EA23 5F041 AA08 AA41 CA34 CA40 CA65 CA74 CA82 CB03 5F073 AA04 AA13 AA45 AA53 AA55 AA74 CA07 CB05 CB10 DA26 EA23 EA29
Claims (5)
％〜３％の酸素を含む気体またはその気体より発生する
プラズマでエッチングすることを特徴とする化合物半導
体のドライエッチング方法。1. A gallium nitride-based compound semiconductor containing 0.001
A dry etching method for a compound semiconductor, characterized in that etching is performed using a gas containing oxygen of 3% to 3% or plasma generated from the gas.
％〜３％の酸素を含む気体またはその気体より発生する
プラズマ中で５００〜１２００℃の温度で加熱すること
を特徴とする化合物半導体のドライエッチング方法。2. A gallium nitride-based compound semiconductor containing 0.001
A dry etching method for a compound semiconductor, comprising heating at a temperature of 500 to 1200 ° C. in a gas containing oxygen of 3% to 3% or plasma generated from the gas.
グ方法において、エッチングされる窒化ガリウム系化合
物半導体の少なくとも一部にエッチングストップ層を設
けたことを特徴とする化合物半導体のドライエッチング
方法。3. A dry etching method for a compound semiconductor according to claim 1, wherein an etching stop layer is provided on at least a part of the gallium nitride-based compound semiconductor to be etched.
おいて、上記エッチングストップ層がＡｌxＧａ1-xＮ
（０＜ｘ≦１）よりなることを特徴とする化合物半導体
のドライエッチング方法。4. The dry etching method according to claim 3, wherein said etching stop layer is made of Al x Ga 1 -xN.
A dry etching method for a compound semiconductor, comprising: (0 <x ≦ 1).
れ、第１導電型および第２導電型の二層のクラッド層と
上記クラッド層にはさまれた活性層を有する半導体発光
素子であって、上記クラッド層の一部にＡｌxＧａ1-xＮ
（０．２５≦ｘ≦１）よりなる層を設けたことを特徴と
する半導体発光素子。5. A semiconductor light emitting device comprising at least a nitride-based compound semiconductor and having a first cladding layer of a first conductivity type and a second cladding layer of a second conductivity type and an active layer sandwiched between the cladding layers. some of the cladding layer Al x Ga 1-x N
A semiconductor light emitting device comprising a layer comprising (0.25 ≦ x ≦ 1).
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| JP (1) | JP2000232094A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7186579B2 (en) | 2002-03-08 | 2007-03-06 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing a group III nitride compound semiconductor laser |
| JP2007531267A (en) * | 2004-03-26 | 2007-11-01 | クリー インコーポレイテッド | Etching the substrate of light-emitting devices |
| JP2007329154A (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | New Japan Radio Co Ltd | Method of manufacturing nitride semiconductor device |
| DE102008021674A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device |
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-
1999
- 1999-02-10 JP JP3232999A patent/JP2000232094A/en active Pending
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