JP4465890B2

JP4465890B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP4465890B2
Application number: JP2001029531A
Authority: JP
Inventors: 好司玉村; 恭司山口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: JP2002231705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体光学素子、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等の半導体装置の製造方法に関し、詳しくは窒化物系化合物半導体層を選択的にウエットエッチングするエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子、半導体発光ダイオード等の半導体光学素子やＦＥＴ等の半導体装置においては、プラズマＣＶＤ（ＣＶＤはChemical Vapor Deposition の略：化学的気相成長）法やイオン注入法、拡散法等の方法を用いて半導体層の表面改質を行い、部分的に新たな性質を付与したり、特性を改善したりすることが一般的である。このような方法は、半導体の材質を問わず適用することができ、上記窒化物系化合物半導体も例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）系、インジウムリン（ＩｎＰ）系等のIII -Ｖ族化合物半導体、および亜鉛セレン（ＺｎＳｅ）系、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）系等のII-VI族化合物半導体等の化合物半導体とほぼ同様に取り扱いができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒化物半導体の材料特性は独特のものが多い。すなわち、ｐ型伝導性が得られにくいこと、耐薬品性が非常に強いため、容易にウエットエッチングができないこと等がある。なお、典型的な窒化物系化合物半導体である窒化ガリウム（ＧａＮ）は未だに良質なバルク基板が作製することが困難となっている。そのため、ＧａＮ型半導体素子の形成にはサファイヤ基板が用いられている。
【０００４】
上記サファイヤ基板は高抵抗であるため、従来のＧａＮ型半導体素子では、基板の裏面に電極を形成することができず、ｐ型電極、ｎ型電極ともに基板の片面に形成されている。そこで、通常は、ｐ型電極が設けられるｐ型コンタクト層を素子表面に露出させるようにエッチングが施される。このときのエッチングは前述の理由によりウエットエッチングではなくドライエッチングであり、具体的には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching ）などのスパッタエッチングが一般的である。この方法では、エッチングガスに含まれている反応種が活性ラジカルやイオンに解離し、これらの化学反応および基板への衝突によってエッチングが進行する。このため、ダメージが残り素子特性を悪化させる原因となり得ることが危惧されてきた。
【０００５】
このような窒化物系化合物半導体を用いた半導体素子は、光学素子としては紫外線から赤外線までの広範囲な波長領域で設計可能であり、電子素子としてはこの材料のバンドギャップが大きいこと、飽和ドリフト速度が大きいこと、および静電破壊電界が大きいことから高速動作、高速スイッチング、大電流動作などに優れており、各種の応用が期待されている。しかしながら、半導体レーザ素子をはじめとする窒化物系化合物半導体を用いた半導体素子には、さらなる特性改善が要求されており、そのためのエッチング方法が要求されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた半導体装置の製造方法である。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る半導体装置の製造方法は、基板上に、バッファ層を介してｎ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層およびｎ ⁺ 型ＧａＮ層を順次させる工程と、ｎ ⁺ 型ＧａＮ層上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをイオン注入マスクとしてｎ ⁺ 型ＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層にイオン注入を行って、結晶性を悪化させた被エッチング領域を形成する工程と、被エッチング領域を形成したのち、レジストパターンをエッチングマスクとしウエットエッチングを行い、前記ｎ ⁺ 型ＧａＮ層からｎ型ＡｌＧａＮ層までの被エッチング領域を選択的に除去することによりリッジを形成する工程と、前記レジストパターンを除去したのち、前記リッジのｎ ⁺ 型ＧａＮ層上および前記ｎ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層上にそれぞれ電極を形成することによりＧａＮ系へテロ接合バイポーラフォトトランジスタ受光素子を形成する工程とを含むものである。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る半導体装置の製造方法は、基板上に、バッファ層を介してｎ ^- 型ＧａＮ層、ｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層、ｐ ⁺ 型ＧａＮ層を順次成長させる工程と、前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをイオン注入マスクとして、前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層およびｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層にイオン注入して被エッチング領域を形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとしウエットエッチングを行い、前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層およびｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層の被エッチング領域を選択的に除去することによりリッジを形成する工程と、レジストパターンを除去したのち、前記リッジのｐ ⁺ 型ＧａＮ層上および前記ｎ ^- 型ＧａＮ層上にそれぞれ電極を形成することによりＧａＮ系ヘテロ接合ＦＥＴを形成する工程とを含むものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のエッチング方法に係る実施の形態の一例を、図１の製造工程断面図によって説明する。
【００１３】
図１の（１）に示すように、基板１上に窒化物系化合物半導体層２が形成されている。上記基板１には、窒化ガリウム基板のような化合物半導体基板もしくは、サファイヤ基板のような絶縁性基板を用いることができる。また、上記窒化物系化合物半導体層２は、例えば、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＧａＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層、ＧａＩｎＮＡｓ層、ＧａＮＡｓ層のうちの１層もしくは複数層からなる。
【００１４】
続いて通常のレジスト塗布技術によって、上記窒化物系化合物半導体層２上にレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、通常のリソグラフィー技術（露光、現像、ベーキング等）によって、上記レジスト膜をパターニングしてレジストパターン３を形成する。次いで、このレジストパターン３をイオン注入マスクに用いて窒化物系化合物半導体層２にイオン注入を行って、窒化物系化合物半導体層２の結晶性を悪化させてなる被エッチング領域４を形成する。このイオン注入では、例えば窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種をイオン注入する。ここでは、一例として、イオン種にホウ素を用い、上記窒化物系化合物半導体層２の例えば中層までイオン注入されるように、ドーズ量および加速電圧を調整した。
【００１５】
上記イオン注入マスクには、レジストマスクを用いたが、イオン注入マスクの機能を有するとともに窒化物系化合物半導体層２より選択的に剥離できる材料からなる無機マスクを用いることも可能である。
【００１６】
次いで図１の（２）に示すように、上記レジストパターン３をエッチングマスクに用いて上記被エッチング領域４（図面の２点鎖線で示す部分）をウエットエッチングにより選択的に除去する。このウエットエッチングは、例えば６０℃に温めた水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば１ｍｏｌ）を用いて行い、上記被エッチング領域４を選択的に除去する。このウエットエッチングにおけるエッチングレートは、２００ｎｍ／ｍｉｎとなった。その後、上記レジストパターン３を除去する。
【００１７】
次いで図１の（３）に示すように、上記エッチング後に上記窒化物系化合物半導体層２を熱処理する。この熱処理は、一例として、不活性な雰囲気として、例えば窒素雰囲気中で、上記窒化物系化合物半導体層２を６００℃に２０分間加熱処理して行う。
【００１８】
上記エッチング方法では、窒化物系化合物半導体層２に、窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入することにより、窒化物系化合物半導体層２の結晶性を悪化させることでウエットエッチングされやすくした被エッチング領域４を形成している。単結晶は、イオン注入により、多結晶化したり、格子間原子の多い格子欠陥の密度の大きな結晶になる。このような状態で、窒化物系化合物半導体層２をウエットエッチングすることから、被エッチング領域４はイオン注入されていない領域と比較して選択的にエッチング除去される。また、レジストパターン３をリソグラフィー技術により形成するため、微細な所望の領域を選択的にイオン注入できるので、微細な所望の領域を選択的にエッチングできることになる。
【００１９】
また、イオン注入深さはイオン注入の加速電圧によって制御することが可能になるので、イオン注入深さを制御することにより、イオン注入されない領域を被エッチング領域４の下層に残すことが可能となり、そのイオン注入されない領域がエッチングストップ層となる。したがって、従来は困難であったウエットエッチングのおけるエッチングストップ層を設けることも容易になる。
【００２０】
さらに、ウエットエッチング後に熱処理を行うことから、エッチングによって除去されなかったイオン注入領域に形成されているイオン注入ダメージ層（図示せず）の結晶性を回復させることが可能になる。したがって、イオン注入により結晶性を悪化させた領域は、エッチングにより除去されるとともに、残った領域は熱処理により結晶性が回復されるので、結晶性を悪化させたことによるデバイス性能上の劣化は起こらない。
【００２１】
上記エッチング方法は、半導体光学素子、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体装置の製造方法における窒化物系化合物半導体層のエッチングに適用することができる。以下、本発明のエッチング方法を適用した本発明の半導体装置の製造方法を説明する。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第１の実施の形態として、ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を、図２の製造工程断面図によって説明する。
【００２３】
図２の（１）に示すように、基板（例えばｃ面のサファイヤ基板）１１上に、例えば有機金属化学的気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法により、窒化物系化合物半導体層を形成する。この窒化物系化合物半導体層は、例えば５５０℃程度の低温でＧａＮバッファ層１２を例えば５０ｎｍの厚さに成長させる。引き続いて、このＧａＮバッファ層１２上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１５、活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８、およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次エピタキシャル成長させる。
【００２４】
上記ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は例えば３μｍの厚さに、上記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は例えば０．５μｍの厚さに、上記ｎ型ＧａＮ光導波層１５は例えば０．１μｍの厚さに、上記ｐ型ＧａＮ光導波層１７は例えば０．１μｍの厚さに、上記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は例えば０．５μｍの厚さに、上記ｐ型ＧａＮコンタクト層１９は例えば０．５μｍの厚さに、一例として１０００℃程度の温度でエピタキシャル成長させることにより形成される。また、上記活性層１６は、例えばＧａ_1-xＩｎ_xＮ井戸層／Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ障壁層（例えばｘ＝０．１５、ｙ＝０．０２）からなり、一例として８００℃程度の温度でエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００２５】
次に、ｐ型コンタクト層１９上に、例えばＣＶＤ法により、ＳｉＮ_x膜（図示せず）を形成する。この後、このＳｉＮ_x膜上にレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、通常のリソグラフィー技術（露光、現像、ベーキング等）によって、上記レジスト膜をパターニングして、一方向に延在するストライプ形状のレジストパターン（イオン注入マスク）３１を形成する。
【００２６】
次に、このレジストパターン３１をイオン注入マスクとして、例えば窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入する。ここでは、上記ｐ型コンタクト層１９からｎ型ＧａＮコンタクト層１３の例えば上層までイオン注入を行い、このイオン注入により結晶性を悪化させた被エッチング領域４１を形成する。このイオン注入条件としては、例えば、ドーズ量を５×１０¹⁴／ｃｍ²、加速電圧を５０ｋｅＶに設定した。
【００２７】
次に、図２の（２）に示すように、上記レジストパターン３１をエッチングマスクに用いて、上記被エッチング領域４１（図面の２点鎖線で示す部分）をウエットエッチングにより選択的に除去する。このウエットエッチングは、例えば６０℃に温めた水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば１ｍｏｌ）を用いて行い、上記被エッチング領域４１を選択的に除去する。このエッチングにおけるエッチングレートは、２００ｎｍ／ｍｉｎとなった。その後、上記レジストパターン３１を除去する。
【００２８】
これによってｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１５、活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８、およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９がストライプ形状にパターニングされる。このｐ型ＧａＮコンタクト層１９の幅（ストライプ幅）は例えば２．５μｍ程度である。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１５、活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９の延在する方向と平行な方向に延在するストライプ形状を有し、その幅はｐ型ＧａＮコンタクト層１９の幅よりもやや大きくなっていてもよい。
【００２９】
次に、図２の（３）に示すように、上記説明したのと同様に、レジスト塗布、リソグラフィー技術により、上記ｐ型ＧａＮコンタクト層１９上に、上記ストライプ形状と平行な方向に延在するストライプ形状のレジストパターン３３を、形成する。このリソグラフィー技術では上記エッチングにより形成された溝内にレジストが残る。
【００３０】
次に、このレジストパターン３３をイオン注入として例えば窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入する。ここでは、上記ｐ型コンタクト層１９からｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の上層までイオン注入を行って結晶性を悪化させることにより被エッチング領域４３を形成する。このイオン注入条件としては、例えば、ドーズ量を５×１０¹⁴／ｃｍ²、加速電圧を５０ｋｅＶに設定した。なお、このイオン注入では、上記エッチングにより形成した溝内にレジストが残るため、この残ったレジストがイオン注入マスクとなってｎ型ＧａＮコンタクト層１３以下の層にはイオン注入されない。
【００３１】
次に、図２の（４）に示すように、上記レジストパターン３３をエッチングマスクに用いて、上記被エッチング領域４３（図面の２点鎖線で示す部分）をエッチングにより選択的に除去する。このエッチングは、例えば６０℃に温めた水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば１ｍｏｌ）を用いたウエットエッチングにより行い、上記被エッチング領域４３を選択的に除去する。このエッチングにおけるエッチングレートは、２００ｎｍ／ｍｉｎとなった。
【００３２】
次いで絶縁体の酸化シリコン（ＳｉＯ₂）（図示せず）を蒸着する。その後、上記イオン注入マスク３３を除去する。次に、図２の（５）に示すように、ｐ型コンタクト層１９上にオーミックコンタクトのｐ側電極２１を形成するとともに、ｎ型コンタクト層１３上にオーミックコンタクトのｎ側電極２２を形成する。上記ｐ側電極２１には例えばニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）膜が用いられ、上記ｎ型電極２２には例えばチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）膜が用いられる。
【００３３】
この後、図示はしないが、レーザ構造が形成された基板１１を薄膜化して、ストライプ状の延在する方向に垂直な方向に沿って棒状にへき開する、もしくはドライエッチングすることにより両共振器端面を形成する。さらに、この棒状体をダイシングやスライシング等の技術により分離してチップ化する。以上により、目的とするＧａＮ系半導体レーザ素子が製造される。
【００３４】
上記図２によって説明した半導体装置の製造方法では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９からｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層までの窒化物系化合物半導体層に、例えば、窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入することにより窒化物系化合物半導体層の結晶性を悪化させてウエットエッチングされやすくした被エッチング領域４１を形成している。このような状態で、窒化物系化合物半導体層をウエットエッチングすることから、被エッチング領域はイオン注入されていない領域と比較して選択的にウエットエッチングされる。また、レジストパターン３１、３３をリソグラフィー技術により形成するため、微細な所望の領域を選択的にイオン注入できるので、微細な所望の領域を選択的にエッチングできることになる
【００３５】
また、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９からｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の上層までの窒化物系化合物半導体層に、例えば、窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入することにより窒化物系化合物半導体層の結晶性を悪化させてウエットエッチングされやすくした被エッチング領域４３を形成している。このような状態で、窒化物系化合物半導体層をウエットエッチングすることから、被エッチング領域はイオン注入されていない領域と比較して選択的にウエットエッチングされる。
【００３６】
また、イオン注入深さは、一般にイオン注入の加速電圧によって制御することが可能になっている。そのため、例えば加速電圧によりイオン注入深さを制御することにより、イオン注入されない領域を被エッチング領域４１、４３の下層に残すことが可能となり、そのイオン注入されない領域がエッチングストップ層となる。したがって、従来は困難であったウエットエッチング用のエッチングストップ層を設けることも容易になる。
【００３７】
なお、ウエットエッチング後に熱処理を行うことにより、エッチングによって除去されなかったイオン注入領域に形成されているイオン注入ダメージ層（図示せず）の結晶性を回復させることが可能になる。この熱処理条件は、一例として、６００℃の不活性な雰囲気（例えば窒素雰囲気）で加熱時間を２０分に設定する。したがって、イオン注入により結晶性を悪化させた領域は、エッチングにより除去されるとともに、残った領域は熱処理により結晶性が回復されるので、結晶性を悪化させたことによるデバイス性能上の劣化は起こらない。
【００３８】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る第２の実施の形態として、ＧａＮ系へテロ接合バイポーラフォトトランジスタ受光素子の製造方法を、図３の概略構成断面図によって説明する。
【００３９】
図３の（１）に示すように、基板（例えばｃ面のサファイヤ基板）１１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により５５０℃程度の低温で、ＡｌＮバッファ層１1 ２を成長させる。引き続いて、このＡｌＮバッファ層１１２上にｎ⁺ 型ＡｌＧａＮ層１１３、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１４、ｐ型ＧａＮ層１１５、ｎ⁺ 型ＧａＮ層１１６を、例えば１０００℃程度の温度で順次エピタキシャル成長させて形成する。
【００４０】
次に、例えばＣＶＤ法により、ＳｉＮ_x膜（図示せず）を形成する。この後、前記第１の実施の形態と同様に、レジスト塗布、リソグラフィー技術によって、上記ｎ⁺型ＧａＮ層１１６上に、一方向に延在するストライプ形状のレジストパターン１３１を形成する。このレジストパターン１３１をイオン注入マスクとして、窒素、ホウ素、プロトン等うちの１種もしくは複数種を、ｎ⁺型ＧａＮ層１１６、ｐ型ＧａＮ層１１５、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１４の窒化物系化合物半導体層にイオン注入を行って、結晶性を悪化させた被エッチング領域１２１を形成する。このイオン注入では、ｎ⁺型ＡｌＧａＮ層１１３の上層までイオン注入されてもよい。
【００４１】
その後、図３の（２）に示すように、上記レジストパターン１３１をエッチングマスクとし、例えば６０℃に温めた水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば１ｍｏｌ）を用いてウエットエッチングを行い、ｎ⁺型ＧａＮ層１１６からｎ型ＡｌＧａＮ層１１４までの被エッチング領域１２１（図面の２点鎖線で示す部分）をエッチング除去することにより、リッジ１２３を形成する。なお、被エッチング領域１２１がｎ⁺型ＡｌＧａＮ層１１３の上層まで形成されている場合には、ｎ⁺型ＡｌＧａＮ層１１３の上層までエッチング除去される。この後レジストパターン１３１を除去する。
【００４２】
次に図３の（３）に示すように、例えば真空蒸着法やスパッタリング法を用いた電極形成技術により、ｎ⁺型ＧａＮ層１１６上およびｎ⁺型ＡｌＧａＮ層１１３上に電極１１７、１１８、１1９を形成する。
【００４３】
上記のように形成されたＧａＮ系へテロ接合バイポーラフォトトランジスタ受光素子１０１は、基板１１１側が光を受ける受光面となる。
【００４４】
上記図３によって説明した半導体装置の製造方法では、ｎ⁺型ＧａＮ層１１６からｎ⁺型ＡｌＧａＮ層１１３の上層までの窒化物系化合物半導体層に、例えば、窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入することにより窒化物系化合物半導体層の結晶性を悪化させることによりウエットエッチングされやすくなる被エッチング領域１２１を形成している。このような状態で、被エッチング領域１２１をウエットエッチングすることから、被エッチング領域１２１はイオン注入されていない領域と比較して選択的にウエットエッチングされる。また、レジストパターン１３１をリソグラフィー技術により形成するため、微細な所望の領域を選択的にイオン注入できるので、微細な所望の領域を選択的にエッチングできることになる。
【００４５】
また、イオン注入深さは、一般にイオン注入の加速電圧によって制御することが可能になっている。そのため、例えば加速電圧によりイオン注入深さを制御することにより、イオン注入されない領域を被エッチング領域１２１の下層に残すことが可能となり、そのイオン注入されない領域がエッチングストップ層となる。したがって、従来は困難であったウエットエッチング用のエッチングストップ層を設けることも容易になる。
【００４６】
なお、ウエットエッチング後に熱処理を行うことにより、エッチングによって除去されなかったイオン注入領域に形成されているイオン注入ダメージ層（図示せず）の結晶性を回復させることが可能になる。この熱処理条件は、一例として、６００℃の不活性な雰囲気（例えば窒素雰囲気）で加熱時間を２０分に設定する。したがって、イオン注入により結晶性を悪化させた領域は、エッチングにより除去されるとともに、残った領域は熱処理により結晶性が回復されるので、結晶性を悪化させたことによるデバイス性能上の劣化は起こらない。
【００４７】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る第３の実施の形態として、ＧａＮ系へテロ接合ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）の製造方法を、図４の概略構成断面図によって説明する。
【００４８】
図４の（１）に示すように、基板（例えばｃ面のサファイヤ基板）２１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により５５０℃程度の低温で、ＧａＮバッファ層２１２を成長させる。引き続いて、このＧａＮバッファ層２１２上にｎ^- 型ＧａＮ層２１３、ｐ⁺ 型ＡｌＧａＮ層２１４、ｐ⁺ 型ＧａＮ層２１５を、例えば１０００℃程度の温度で順次エピタキシャル成長させる。
【００４９】
次に、前記第１の実施の形態と同様に、レジスト塗布、リソグラフィー技術によって、上記ｐ⁺型ＧａＮ層２１５上に、一方向に延在するストライプ形状のレジストパターン２３１を形成する。このレジストパターン２３１をイオン注入マスクとして、窒素、ホウ素、プロトン等うちの１種もしくは複数種を、ｐ⁺型ＧａＮ層２１５、ｐ⁺型ＡｌＧａＮ層２１４にイオン注入して被エッチング領域２２１を形成する。
【００５０】
その後、図４の（２）に示すように、上記レジストパターン２３１をエッチングマスクとし、例えば６０℃に温めた水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば１ｍｏｌ）を用いてウエットエッチングを行い、ｐ⁺型ＧａＮ層２１５およびｐ⁺型ＡｌＧａＮ層２１４の被エッチング領域２２１（図面の２点鎖線で示す部分）を選択的にエッチング除去して、上記レジストパターン２３１〔前記図４の（１）参照〕下のｐ⁺型ＧａＮ層２１５およびｐ⁺型ＡｌＧａＮ層２１４からなるリッジ２２３を形成する。なお、図示はしないが、被エッチング領域２２１がｎ^-型ＧａＮ層２１３の上層まで形成されている場合には、ｎ^-型ＧａＮ層２１３の上層もエッチング除去される。その後レジストパターン２３１を除去する。
【００５１】
次に、図４の（３）に示すように、例えば真空蒸着法やスパッタリング法を用いた電極形成技術により、ｐ⁺型ＧａＮ層２１５上およびｎ^-型ＧａＮ層２１３上に、例えば金ゲルマニウム／ニッケル（ＡｕＧｅ／Ｎｉ）からなる電極２１６、２１７、２1８を形成する。
【００５２】
上記図４によって説明した半導体装置の製造方法では、ｐ⁺型ＧａＮ層２１５およびｐ⁺型ＡｌＧａＮ層２１４に、例えば、窒素、ホウ素、プロトン等のうちの少なくとも１種のイオンを注入することにより窒化物系化合物半導体層の結晶性を悪化させての被エッチング領域２２１を形成することから、この被エッチング領域２２１はウエットエッチングされやすくなる。このような状態で、被エッチング領域２２１をウエットエッチングすることから、被エッチング領域２２１はイオン注入されていない領域と比較して選択的にウエットエッチングされる。また、レジストパターン２３１をリソグラフィー技術により形成するため、微細な所望の領域を選択的にイオン注入できるので、微細な所望の領域を選択的にエッチングできることになる。
【００５３】
また、イオン注入深さは、一般にイオン注入の加速電圧によって制御することが可能になっている。そのため、例えば加速電圧によりイオン注入深さを制御することにより、イオン注入されない領域を被エッチング領域２２１の下層に残すことが可能となり、そのイオン注入されない領域がエッチングストップ層となる。したがって、従来は困難であったウエットエッチング用のエッチングストップ層を設けることも容易になる。
【００５４】
なお、ウエットエッチング後に熱処理を行うことにより、エッチングによって除去されなかったイオン注入領域に形成されているイオン注入ダメージ層（図示せず）の結晶性を回復させることが可能になる。この熱処理条件は、一例として、６００℃の不活性な雰囲気（例えば窒素雰囲気）で加熱時間を２０分に設定する。したがって、イオン注入により結晶性を悪化させた領域は、エッチングにより除去されるとともに、残った領域は熱処理により結晶性が回復されるので、結晶性を悪化させたことによるデバイス性能上の劣化は起こらない。
【００５５】
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づく各種変形が可能である。
【００５６】
例えば、上述の各実施の形態において記載した数値、構造、材料、プロセス等は一例であって、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、材料、プロセスなどを用いてもよい。
【００５７】
一例としては、上述の各実施の形態でＧａＮ層を用いているが、状況に応じて、アルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）などを含む窒化物系化合物半導体混晶を用いることもできる。また、各窒化物系化合物半導体層の膜厚や材質、ウエットエッチング液の水酸化カリウム水溶液の濃度、温度等は適宜変更することが可能である。
【００５８】
また、上述の各実施の形態においては、サファイヤ基板を用いているが、必要に応じて、このサファイヤ基板に代えて、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、スピネル基板等を用いることもできる。これらのうちＧａＮ基板やＳｉＣ基板等の導電性の基板を用いる場合には、この基板に電極を形成することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の半導体装置の製造方法によれば、エッチングによる素子性能の劣化を無くすことができ、素子性能の向上を図ることができるとともに、歩留りの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエッチング方法に係る実施の形態の一例を示す製造工程断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１の実施の形態例を示す製造工程断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法に係る第２の実施の形態例を示す製造工程断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法に係る第２の実施の形態例を示す製造工程断面図である。
【符号の説明】
２…窒化物系化合物半導体層、４…被エッチング領域

Claims

基板上に、バッファ層を介してｎ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層およびｎ ⁺ 型ＧａＮ層を順次させる工程と、
前記ｎ ⁺ 型ＧａＮ層上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをイオン注入マスクとして前記ｎ ⁺ 型ＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層にイオン注入を行って、結晶性を悪化させた被エッチング領域を形成する工程と、
前記被エッチング領域を形成したのち、前記レジストパターンをエッチングマスクとしウエットエッチングを行い、前記ｎ ⁺ 型ＧａＮ層からｎ型ＡｌＧａＮ層までの被エッチング領域を選択的に除去することによりリッジを形成する工程と、
前記レジストパターンを除去したのち、前記リッジのｎ ⁺ 型ＧａＮ層上および前記ｎ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層上にそれぞれ電極を形成することによりＧａＮ系へテロ接合バイポーラフォトトランジスタ受光素子を形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法。
基板上に、バッファ層を介してｎ ^- 型ＧａＮ層、ｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層、ｐ ⁺ 型ＧａＮ層を順次成長させる工程と、
前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをイオン注入マスクとして、前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層およびｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層にイオン注入して被エッチング領域を形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとしウエットエッチングを行い、前記ｐ ⁺ 型ＧａＮ層およびｐ ⁺ 型ＡｌＧａＮ層の被エッチング領域を選択的に除去することによりリッジを形成する工程と、
前記レジストパターンを除去したのち、前記リッジのｐ ⁺ 型ＧａＮ層上および前記ｎ ^- 型ＧａＮ層上にそれぞれ電極を形成することによりＧａＮ系ヘテロ接合ＦＥＴを形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法。
前記エッチング後に各層を熱処理する工程
を備えた請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記イオン注入は、前記被エッチング領域に、窒素、ホウ素、プロトンのうちの少なくとも１種以上のイオンを注入する
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。