JP7254639B2 - 素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造体の製造方法および中間構造体に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物は、発光素子、トランジスタ等の半導体装置を製造するための材料として用いられている。

ＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物に各種構造を形成するためのエッチング技術として、光電気化学（ＰＥＣ）エッチングが提案されている（例えば非特許文献１参照）。ＰＥＣエッチングは、一般的なドライエッチングと比べてダメージが少ないウェットエッチングであり、また、中性粒子ビームエッチング（例えば非特許文献２参照）、アトミックレイヤーエッチング（例えば非特許文献３参照）等のダメージの少ない特殊なドライエッチングと比べて装置が簡便である点で好ましい。

J. Murata et al., "Photo-electrochemical etching of free-standing GaN wafer surfaces grown by hydride vapor phase epitaxy", Electrochimica Acta 171 (2015) 89-95 S. Samukawa, JJAP, 45(2006)2395. T. Faraz, ECS J. Solid Stat. Scie.&Technol., 4, N5023 (2015).

本発明の一目的は、ＩＩＩ族窒化物に対するＰＥＣエッチングを良好に進行させるための技術を提供することである。

本発明の一態様によれば、
導電性のＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング面を有し、前記被エッチング面上に被エッチング領域が配置されたエッチング対象物、および、前記エッチング対象物の、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられた導電性部材、を備える処理対象物を準備する工程と、
前記処理対象物が、電子を受け取る酸化剤を含むアルカリ性または酸性のエッチング液に浸漬され、前記被エッチング領域および前記導電性部材が、前記エッチング液と接触した状態で、前記被エッチング面に、前記エッチング液を介して紫外光を照射することにより、前記被エッチング領域を構成する前記ＩＩＩ族窒化物をエッチングする工程と、
を有し、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁のみによって構成されてはいない、構造体の製造方法
が提供される。

本発明の他の態様によれば、
導電性のＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング面を有し、前記被エッチング面上に被エッチング領域が配置されたエッチング対象物と、
前記エッチング対象物の、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられた導電性部材と、
を備え、
電子を受け取る酸化剤を含むアルカリ性または酸性のエッチング液に、前記被エッチング領域および前記導電性部材が接触した状態で浸漬され、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁のみによって構成されてはいない、中間構造体
が提供される。

ＩＩＩ族窒化物に対するＰＥＣエッチングを良好に進行させるための技術が提供される。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態による処理対象物を例示する概略断面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態によるエッチング対象物の一例を示す概略断面図であり、図１（ｃ）は、第１実施形態によるＰＥＣエッチング工程を例示する、ＰＥＣエッチング装置の概略図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は、カソードパッドの形成方法の第１例を示す概略断面図である。 図３（ａ）～図３（ｃ）は、カソードパッドの形成方法の第２例を示す概略断面図である。 図４（ａ）～図４（ｆ）は、第１実施形態のＰＥＣエッチングに係る実験例の第１～第６の処理対象物を示す写真である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、実験例におけるＰＥＣエッチングの結果を示すグラフである。 図６（ａ）は、第２実施形態による構造体を例示する概略断面図であり、図１（ｂ）は、第２実施形態によるエッチング対象物の一例を示す概略断面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ、第２実施形態による処理対象物を例示する概略断面図および概略平面図であり、図７（ｃ）は、第２実施形態によるＰＥＣエッチング工程を例示する、ＰＥＣエッチング装置の概略図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、カソードパッドを、エッチング対象物の外周に沿って配置した例を示す、処理対象物の概略平面図である。 図９は、導電性の基板を有するエッチング対象物にカソードパッドを設ける態様を概念的に例示する概略断面図である。 図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、予備実験における、処理対象物を示す概略断面図である。 図１１は、予備実験におけるＰＥＣエッチングの結果を示すグラフである。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、カソードパッドの縁が、被エッチング領域を画定するマスクの縁となるように、カソードパッドが配置されている態様を例示する、概略的な断面図および平面図である。 図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、非導電性マスクの縁が、被エッチング領域を画定するマスクの縁となるように、非導電性マスクおよびカソードパッドが配置されている態様を例示する、概略的な断面図および平面図である。 図１４は、Ｔｉマスクを用いたＰＥＣエッチングの結果を示す写真である。 図１５（ａ）は、非導電性マスクおよびカソードパッドが形成された処理対象物を示す写真であり、図１５（ｂ）および図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の右上の円内に示す領域の一部を拡大した写真である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による、構造体の製造方法について説明する。本製造方法は、当該構造体の材料となるエッチング対象物１０（以下、ウエハ１０ともいう）に対する、光電気化学（ＰＥＣ）エッチングを用いたエッチング工程（以下、ＰＥＣエッチング工程ともいう）を有する。ＰＥＣエッチングを、以下単に、エッチングともいう。

ウエハ１０は、基板１１と、基板１１上に形成されたＩＩＩ族窒化物層１２（以下、エピ層１２ともいう）と、を有する（図１（ａ）参照）。エピ層１２の上面が、エッチングされるべき被エッチング面２０を構成する。被エッチング面２０は、導電性のＩＩＩ族窒化物で構成されている。被エッチング面２０上に、エッチングされるべき被エッチング領域２１が配置されている。

ＰＥＣエッチング処理の対象物、つまり、エッチング液２０１に浸漬される（接触する）対象物を、処理対象物１００と称する。処理対象物１００は、最終的な構造体を得るための、中間段階の構造体（中間構造体）として捉えることができる。処理対象物１００は、少なくともウエハ１０を有し、さらに、ＰＥＣエッチング処理に要する部材として、マスク５０等を有してよい。マスク５０は、ウエハ１０の被エッチング面２０上に、被エッチング領域２１が開口したパターンで、形成されている。つまり、マスク５０は、被エッチング領域２１を画定する位置に配置されている。

本実施形態による、構造体の製造方法の詳細について説明する前に、まず、予備的な検討のために行った実験（以下、予備実験ともいう）について説明する。予備実験では、処理対象物１００の構造、配置等を変化させることにより、ＰＥＣエッチングの進行状態がどのように変化するかを検討した。ＰＥＣエッチング工程の詳細（図１（ｃ）参照）、および、ＰＥＣエッチングの機構の詳細（（化１）～（化７）参照）については、後述する。

図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、予備実験における、処理対象物１００を示す概略断面図である。予備実験では、容器２１０に収容されたエッチング液２０１に処理対象物１００を浸漬した状態で、ＰＥＣエッチングを行った。

エッチング液２０１としては、０．１Ｍのリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）水溶液と、０．０５ＭのＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液と、を１：１で混合した酸性のものを用いた。被エッチング面２０上に、エッチング液２０１を介して紫外（ＵＶ）光２２１を照射した。ＵＶ光２２１の照射波長は２６０ｎｍとし、照射強度（Ｉ）は４ｍＷ／ｃｍ^２とした。被エッチング面２０からエッチング液２０１の上面２０２までの距離Ｌ（ｄ_{ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ}）は、５ｍｍとした。マスク５０は、非導電性材料である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で形成した。

図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、それぞれ、第１～第４予備実験の状況を示す。第１、第２および第４予備実験では、ウエハ１０の基板１１として、ｎ型導電性の窒化ガリウム（ＧａＮ）基板を用いた。第３予備実験では、ウエハ１０の基板１１として、半絶縁性のサファイア基板を用いた。ここで、「導電性」とは、例えば、比抵抗が１０^５Ωｃｍ未満である状態をいい、「半絶縁性」とは、例えば、比抵抗が１０^５Ωｃｍ以上である状態をいう。第１～第４予備実験のいずれも、エピ層１２として、基板１１上にｎ型導電性のＧａＮ層を成長させた。

エピ層１２の上面である被エッチング面２０のうち、エッチング液２０１に露出した部分として、被エッチング領域２１が画定されている。被エッチング領域２１は、後述のように、ＰＥＣエッチングのアノードとして機能すると考えられる。

被エッチング領域２１と電気的に接続された、処理対象物１００の導電性領域の表面のうち、エッチング液２０１に露出した部分は、後述のように、ＰＥＣエッチングのカソードとして機能しうると考えられる。ＰＥＣエッチングのカソードとして機能しうる領域を、以下、カソード領域４０という。カソード領域４０を、図１０（ａ）～図１０（ｄ）において太線で示す。なお、カソード領域４０を太線で示すことは、後述の図１（ａ）および図９でも同様である。

図１０（ａ）を参照する。第１予備実験では、導電性ＧａＮ基板１１の底面がエッチング液２０１に露出する態様で、処理対象物１００を支持部材（スペーサ）２４０上に配置した。第１予備実験では、基板１１およびエピ層１２の側面と、基板１１の底面とが、カソード領域４０を構成する。

図１０（ｂ）を参照する。第２予備実験では、導電性ＧａＮ基板１１の底面がエッチング液２０１に露出しない態様で、処理対象物１００を容器２１０の底面上に配置した。第２予備実験では、基板１１およびエピ層１２の側面が、カソード領域４０を構成する。

図１０（ｃ）を参照する。第３予備実験では、第２予備実験と同様に、処理対象物１００を容器２１０の底面上に配置した。第３予備実験では、半絶縁性サファイア基板１１を用いているため、基板１１の表面はエッチング液２０１に露出していてもカソード領域４０とならず、エピ層１２の側面のみが、カソード領域４０を構成する。

図１０（ｄ）を参照する。第４予備実験では、第２予備実験と同様に、処理対象物１００を容器２１０の底面上に配置した。第４予備実験の処理対象物１００は、ウエハ１０およびマスク５０に加え、レジストコート６０を有する。レジストコート６０は、ウエハ１０の側面、つまり基板１１およびエピ層１２の側面と、ウエハ１０の底面、つまり基板１１の底面と、を覆うように形成されている。なお、アルカリ性のエッチング液２０１を用いるとレジストコート６０が剥離してしまうため、本予備実験では、酸性のエッチング液２０１を用いている。

第４予備実験では、第１および第２予備実験と同様に、導電性ＧａＮ基板１１を用いているが、レジストコート６０が形成されているために、基板１１およびエピ層１２の側面と、基板１１の底面とが、いずれもエッチング液２０１に露出しない。このため、第４予備実験では、カソード領域４０が存在しない。

第１、第２および第４予備実験では、６ｍｍ角で厚さが０．４ｍｍのＧａＮ基板１１を用い、ＧａＮ基板１１上に、エピ層１２として、ｎ型不純物濃度が１×１０^１６／ｃｍ^３であり厚さが１０μｍのＧａＮ層（ｎ－ＧａＮ）を形成した。第１、第２および第４予備実験のそれぞれにおけるカソード領域４０の面積は、０．４５６ｃｍ^２、０．０９６ｃｍ^２、および、０ｃｍ^２となる。なおここで、エピ層１２はＧａＮ基板１１と比べて非常に薄いため、近似的に、エピ層１２の側面によるカソード領域４０の面積を０としている。第３予備実験では、６ｍｍ角で厚さが０．４ｍｍのサファイア基板１１を用い、サファイア基板１１上に、エピ層１２として、不純物が添加されない厚さ３μｍのＧａＮ層（ｕｎ－ＧａＮ）と、ｎ型不純物濃度が１．２×１０^１６／ｃｍ^３であり厚さが２μｍのＧａＮ層（ｎ－ＧａＮ）と、の積層を形成した（後述の図１（ｂ）に示す構造と同様）。第３予備実験におけるカソード領域４０の面積は、０．０００４８ｃｍ^２（エピ層１２のうち、導電性部分であるｎ－ＧａＮの側面の面積）となる。

エッチング液２０１を介した被エッチング面２０上へのＵＶ光２２１の照射により、硫酸イオンラジカル（ＳＯ_４ ^－＊ラジカル）を生成させることができる。ＳＯ_４ ^－＊ラジカルは、エッチング液２０１中で、被エッチング面２０からある程度下方まで広がって存在すると推測される。カソード領域４０（ＰＥＣエッチングのカソードとして機能しうる領域）のうち、ＳＯ_４ ^－＊ラジカルが存在する領域が、実効的にカソードとして機能する領域（実効的なカソード領域）になると考えられる。

第１および第２予備実験において、エピ層１２の側面および基板１１の側面は、実効的なカソード領域であると考えられる。また、第３予備実験において、エピ層１２の側面は、実効的なカソード領域であると考えられる。ただし、第１予備実験において、ＳＯ_４ ^－＊ラジカルは、基板１１の底面中心近傍までは到達せずに、基板１１の底面の外周部に存在すると推測される。つまり、第１予備実験において、基板１１の底面における実効的なカソード領域は、基板１１の底面の外周部であると推測される。以下の図１１に示す結果を踏まえると、第１予備実験では、基板１１の底面の、幅０．４ｍｍ程度の外周部が、実効的なカソード領域であると考えられる。第１予備実験における実効的なカソード領域の面積は、０．１９２ｃｍ^２と見積もられる。第２～第４予備実験における実効的なカソード領域の面積は、それぞれ、上記のカソード領域４０の面積と等しく、０．０９６ｃｍ^２、０．０００４８ｃｍ^２、および、０ｃｍ^２となる。

図１１は、予備実験におけるＰＥＣエッチングの結果を示すグラフである。横軸が、実効的なカソード領域の面積（Ｃａｔｈｏｄｅ ａｒｅａ）を示し、縦軸が、エッチングレートを示す。第１予備実験の結果を「ｗｉｔｈ ｓｐａｃｅｒ」と示し、第２予備実験の結果を「ｗ／ｏ ｓｐａｃｅｒ」と示し、第３予備実験の結果を「ｏｎ ＳＡＰ」と示し、第４予備実験の結果を「Ｓｉｄｅ＆ｂａｃｋ ｒｅｓｉｓｔ ｃｏａｔ」と示す。

この結果より、実効的なカソード領域の面積が広いほど、エッチングレートが高いことがわかる。またこのことから、アノードである被エッチング領域２１のＰＥＣエッチングを良好に進行させるには、電気的なバランスを向上させるために、実効的なカソード領域の面積を広くすること、したがって、カソードとして機能しうる領域であるカソード領域４０を広く設けておくこと、が好ましいと考えられる。

第１および第２予備実験では、導電性の基板１１を用いることで、基板１１の側面または底面を利用してカソード領域４０を広く設けることができるため、エッチングレートを高めることが容易である。これに対し、第３予備実験では、半絶縁性の基板１１を用いることで、カソード領域４０が、エピ層１２の側面のみの狭い領域で構成されるため、エッチングレートを高めることが難しい。図１１からわかるように、第３予備実験では、カソード領域４０が存在しない第４予備実験と同様に、エッチングがほとんど進行していない。

なお、半絶縁性の基板１１を用いる場合であっても、マスク５０が導電性材料で形成されている場合は、マスク５０の表面が、カソード領域４０として働く。マスク５０は、被エッチング領域２１と電気的に接続されているからである。このような場合、マスク５０が非導電性材料で形成されている場合よりも、エッチングレートを高めることは可能である。

ＩＩＩ族窒化物を用いた半導体装置を製造するための材料として、サファイア基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、半絶縁性ＧａＮ基板等の半絶縁性の基板１１上に、エピ層１２を成長させたウエハ１０を利用したい場合がある。また、このような場合に、マスク５０を、レジスト、酸化シリコン等の非導電性材料で形成したい場合がある。

第３予備実験の結果からわかるように、半絶縁性の基板１１を用い、さらに、マスク５０を非導電性材料で形成する場合、ＰＥＣエッチングを良好に進行させることは困難である。本願発明者は、このような場合であっても、ＰＥＣエッチングを良好に進行させることができる技術を提案する。

以下、第１実施形態による、構造体の製造方法の詳細について説明する。図１（ａ）は、第１実施形態による処理対象物１００を例示する概略断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、処理対象物１００を準備する。本実施形態による処理対象物１００は、ウエハ１０と、マスク５０と、に加えて、カソードパッド（導電性部材）３０を有する。

本実施形態では、基板１１として、半絶縁性の基板、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、（半絶縁性の）ＧａＮ基板等が用いられる。マスク５０は、非導電性材料、例えば、レジスト、酸化シリコン等で形成される。被エッチング領域２１の形状、広さ、エッチングされる深さ、等は、必要に応じ適宜選択されてよい。マスク５０は、被エッチング領域２１を画定する位置に配置されている（被エッチング領域２１を画定する縁が、マスク５０の縁を含んで構成されている）。

カソードパッド３０は、導電性材料で形成された導電性部材である。カソードパッド３０は、被エッチング領域２１と電気的に接続された、ウエハ１０の導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられている。図１（ａ）に例示するカソードパッド３０は、被エッチング面２０上の、平面視でマスク５０に内包される領域に、好ましくはマスク５０と接する状態で（マスク５０とカソードパッド３０との隙間に被エッチング面２０が露出しない状態で）、配置されている。カソードパッド３０は、被エッチング領域２１を画定する位置に配置されていない。

カソードパッド３０が「被エッチング領域２１を画定する位置に配置されていない」とは、カソードパッド３０の少なくとも一部分が、「被エッチング領域２１を画定する位置に配置されていない」こと、つまり、カソードパッド３０は、被エッチング領域２１を画定するマスクとして機能しない部分を有すること（被エッチング領域２１は、カソードパッド３０のみをマスクとして画定されてはおらず、被エッチング領域２１を画定する縁が、カソードパッド３０の縁のみによって構成されてはいないこと）を意味する。なお、カソードパッド３０の配置態様は、必要に応じて適宜調整されてよい。例えば、平面視でマスク５０に内包されない領域に、カソードパッド３０が配置される場合があってもよい。カソードパッド３０の縁は、被エッチング領域２１を画定する縁に含まれる部分を有してもよく、被エッチング領域２１を画定する縁に含まれない部分を有してもよい。

カソードパッド３０の材料としては、被エッチング面２０に対するショットキー障壁高さが低く、エッチング液２０１に対する（アルカリまたは酸に対する）耐性を有する材料が好ましく用いられる。具体的には、金属、例えばチタン（Ｔｉ）が好ましく用いられる。また、Ｔｉ以外に例えば、Ｔｉ上に金（Ａｕ）が積層されたＴｉ／Ａｕ、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、単層のＡｕ等を用いることも可能である。

処理対象物１００が、エッチング液２０１に浸漬された際、カソードパッド３０の上面が、エッチング液２０１に露出する。したがって、カソードパッド３０の上面は、カソード領域４０として働く。このように、本実施形態では、エピ層１２の側面に加えて、カソードパッド３０の上面も、カソード領域４０を構成する。

本実施形態では、カソードパッド３０を設けたことにより、カソードパッド３０を設けない場合と比べて、カソード領域４０が広くなる。これにより、カソードパッド３０を設けない場合と比べて、ＰＥＣエッチングを良好に進行させることができる。

本実施形態のカソードパッド３０は、カソードパッド３０の上面を、カソード領域４０として利用できるため、カソード領域４０を広く設けることが容易である。また、カソードパッド３０が被エッチング面２０上に設けられていることで、被エッチング面２０上にＵＶ光２２１を照射することで生成されるＳＯ_４ ^－＊ラジカルを、より確実にカソードパッド３０の上面近傍に存在させることができる。これにより、カソードパッド３０の上面を実効的なカソード領域として利用することが容易になる。

図１（ｂ）は、ウエハ１０の構造の一例（後述の実験例に用いたもの）を示す概略断面図である。基板１１は、サファイア基板である。エピ層１２は、不純物が添加されない厚さ３μｍのＧａＮ層（ｕｎ－ＧａＮ）と、ｎ型不純物が添加されキャリア濃度（正味のドナー濃度）が１．２×１０^１６／ｃｍ^３であり厚さが２μｍのＧａＮ層（ｎ－ＧａＮ）と、の積層で構成される。

図１（ｃ）は、ＰＥＣエッチング工程を示す、ＰＥＣエッチング装置２００の概略断面図である。ＰＥＣエッチング装置２００は、エッチング液２０１を収容する容器２１０と、紫外（ＵＶ）光２２１を出射する光源２２０と、を有する。

ＰＥＣエッチング工程では、処理対象物１００がエッチング液２０１に浸漬され、被エッチング領域２１およびカソードパッド３０がエッチング液２０１と接触した状態で、被エッチング面２０に、エッチング液２０１を介してＵＶ光２２１を照射することにより、被エッチング領域２１を構成するＩＩＩ族窒化物をエッチングする。エッチング液２０１、ＵＶ光２２１、および、ＰＥＣエッチングの機構の詳細については、後述する。

なお、構造体の製造方法は、必要に応じ、その他の工程として、電極形成、保護膜形成等の工程を有してもよい。

次に、カソードパッド３０の形成方法について、例示的に説明する。図２（ａ）～図２（ｃ）は、カソードパッド３０の形成方法の第１例を示す概略断面図である。第１例では、マスク５０の形成の前に、カソードパッド３０を形成する。マスク５０の材料としては、レジストが例示される。

まず、図２（ａ）に示すように、ウエハ１０の被エッチング面２０上に、リフトオフ等を用いて、例えばＴｉによりカソードパッド３０を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、カソードパッド３０を覆うよう、被エッチング面２０の全面上に、レジスト膜５１を成膜する。次に、図２（ｃ）に示すように、レジスト膜５１をパターニングすることで、マスク５０を形成する。マスク５０は、被エッチング領域２１を露出させる開口を有するとともに、カソードパッド３０の上面を露出させる開口を有する。

図３（ａ）～図３（ｃ）は、カソードパッド３０の形成方法の第２例を示す概略断面図である。第２例では、マスク５０の形成の後に、カソードパッド３０を形成する。マスク５０の材料としては、酸化シリコンが例示される。

まず、図３（ａ）に示すように、ウエハ１０の被エッチング面２０の全面上に酸化シリコン膜を形成した後、当該酸化シリコン膜をフォトリソグラフィおよびエッチングによりパターニングすることで、マスク５０を形成する。マスク５０は、被エッチング領域２１を露出させる開口を有するとともに、カソードパッド３０が形成されるべき領域に開口を有する。

次に、図３（ｂ）に示すように、被エッチング領域２１を覆うとともに、カソードパッド３０が形成されるべき領域を露出するように、リフトオフ用のレジストパターン７０を形成する。そして、被エッチング面２０の全面上に、例えばＴｉ膜３１を形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、リフトオフにより、つまり、レジストパターン７０とともにＴｉ膜３１の不要部を除去することにより、カソードパッド３０が形成されるべき領域に、カソードパッド３０を形成する（残す）。

例えば酸化シリコンでマスク５０を形成する場合、マスク５０を形成する際のエッチングに、フッ酸が好ましく用いられる。これに起因して、カソードパッド３０の形成後にマスク５０を形成すると、カソードパッド３０までエッチングされる懸念がある。第２例のように、マスク５０の形成の後にカソードパッド３０を形成することで、このようなカソードパッド３０の不要なエッチングを避けることができる。

次に、エッチング液２０１、ＵＶ光２２１、および、ＰＥＣエッチングの機構の詳細について説明する。エッチングされるＩＩＩ族窒化物として、ＧａＮが例示される。

エッチング液２０１としては、被エッチング領域２１を構成するＩＩＩ族窒化物が含有するＩＩＩ族元素の酸化物の生成に用いられる酸素を含み、さらに、電子を受け取る酸化剤を含む、アルカリ性または酸性のエッチング液２０１が用いられる。当該酸化剤として、ペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ_２Ｏ_８ ^２－）が例示される。

エッチング液２０１の第１例としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８）水溶液とを混合した、エッチングの開始時点でアルカリ性を示すものが挙げられる。このようなエッチング液２０１は、例えば、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と、０．０５ＭのＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液と、を１：１で混合することで調製される。ＫＯＨ水溶液の濃度、Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液の濃度、および、これらの水溶液の混合比率は、必要に応じ適宜調整されてよい。なお、ＫＯＨ水溶液とＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液とが混合されたエッチング液２０１は、例えばＫＯＨ水溶液の濃度を低くすることで、エッチングの開始時点で酸性を示すようにすることもできる。

第１例のエッチング液２０１を用いる場合のＰＥＣエッチング機構について説明する。被エッチング面２０に波長３６５ｎｍ以下のＵＶ光２２１が照射されることによって、被エッチング領域２１を構成するＧａＮ中に、ホールと電子とが対で生成される。生成されたホールによりＧａＮがＧａ^３＋とＮ_２とに分解され（化１）、さらに、Ｇａ^３＋が水酸化物イオン（ＯＨ^－）によって酸化されることで酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）が生成する（化２）。そして、生成されたＧａ_２Ｏ_３が、アルカリまたは酸に溶解される。このようにして、ＧａＮのＰＥＣエッチングが行われる。なお、生成されたホールが水と反応して、水が分解されることで、酸素が発生する（化３）。

また、Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８が水に溶解することでペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ_２Ｏ_８ ^２－）が生成し（化４）、Ｓ_２Ｏ_８ ^２－にＵＶ光２２１が照射されることで硫酸イオンラジカル（ＳＯ_４ ^－＊ラジカル）が生成する（化５）。ホールと対で生成された電子が、ＳＯ_４ ^－＊ラジカルとともに水と反応して、水が分解されることで、水素が発生する（化６）。このように、本実施形態のＰＥＣエッチングでは、ＳＯ_４ ^－＊ラジカルを用いることで、ＧａＮ中にホールと対で生成された電子を消費させることができるため、ＰＥＣエッチングを良好に進行させることができる。なお、（化６）に示されるように、ＰＥＣエッチングの進行に伴い、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）が増加することで、エッチング液２０１の酸性は強くなっていく（ｐＨは低下していく）。

エッチング液２０１の第２例としては、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）水溶液とペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８）水溶液とを混合した、エッチングの開始時点で酸性を示すものが挙げられる。このようなエッチング液２０１は、例えば、０．０１ＭのＨ_３ＰＯ_４水溶液と、０．０５ＭのＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液と、を１：１で混合することで調製される。Ｈ_３ＰＯ_４水溶液の濃度、Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液の濃度、および、これらの水溶液の混合比率は、必要に応じ適宜調整されてよい。Ｈ_３ＰＯ_４水溶液およびＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液は、ともに酸性であるため、Ｈ_３ＰＯ_４水溶液とＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液とが混合されたエッチング液２０１は、任意の混合比率で酸性である。エッチング液２０１が酸性であることは、マスク５０としてレジストマスクの使用を容易にする観点等から好ましい。

第２例のエッチング液２０１を用いる場合のＰＥＣエッチング機構は、第１例のエッチング液２０１を用いる場合について説明した（化１）～（化３）が、（化７）に置き換わったものと推測される。つまり、ＧａＮと、ＵＶ光２２１の照射で生成されたホールと、水と、が反応することで、Ｇａ_２Ｏ_３と、水素イオン（Ｈ^＋）と、Ｎ_２と、が生成する（化７）。そして、生成されたＧａ_２Ｏ_３が、酸に溶解される。このようにして、ＧａＮのＰＥＣエッチングが行われる。なお、（化４）～（化６）に示したような、ホールと対で生成された電子がＳ_２Ｏ_８ ^２－により消費される機構は、第１例のエッチング液２０１を用いる場合と同様である。

（化１）および（化２）、または、（化７）から理解されるように、ＧａＮのＰＥＣエッチングが生じる被エッチング領域２１は、ホールが消費されるアノードとして機能すると考えられる。また、 (化６）から理解されるように、被エッチング領域２１と電気的に接続された、処理対象物１００の導電性領域の表面のうち、エッチング液２０１に露出した部分は、電子が消費される（放出される）カソードとして機能すると考えられる。

（化５）に示すように、Ｓ_２Ｏ_８ ^２－からＳＯ_４ ^－＊ラジカルを生成する手法としては、ＵＶ光２２１の照射、および、加熱の少なくとも一方を用いることができる。ＵＶ光２２１の照射を用いる場合、Ｓ_２Ｏ_８ ^２－による光吸収を大きくしてＳＯ_４ ^－＊ラジカルを効率的に生成させるために、ＵＶ光２２１の波長を、２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満とすることが好ましい。つまり、ＵＶ光２２１の照射により、ウエハ１０においてＩＩＩ族窒化物中にホールを生成させるとともに、エッチング液２０１においてＳ_２Ｏ_８ ^２－からＳＯ_４ ^－＊ラジカルを生成させることを、効率的に行う観点からは、ＵＶ光２２１の波長を、２００ｎｍ以上３１０ｎｍ未満とすることが好ましい。Ｓ_２Ｏ_８ ^２－からＳＯ_４ ^－＊ラジカルを生成することを、加熱で行う場合は、ＵＶ光２２１の波長を、（３６５ｎｍ以下で）３１０ｎｍ以上としてもよい。

ＵＶ光２２１の照射によりＳ_２Ｏ_８ ^２－からＳＯ_４ ^－＊ラジカルを生成させる場合、ウエハ１０の被エッチング面２０からエッチング液２０１の上面２０２までの距離Ｌは、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましい。距離Ｌが、例えば５ｍｍ未満と過度に短いと、ウエハ１０上方のエッチング液２０１において生成されるＳＯ_４ ^－＊ラジカルの量が、距離Ｌの変動により不安定になる可能性がある。また、距離Ｌが、例えば１００ｍｍ超と過度に長いと、ウエハ１０上方のエッチング液２０１において、ＰＥＣエッチングに寄与しない、無駄に多くのＳＯ_４ ^－＊ラジカルが生成されるため、エッチング液２０１の利用効率が低下する。

なお、ＰＥＣエッチングは、例示したＧａＮ以外のＩＩＩ族窒化物に対しても行うことができる。ＩＩＩ族窒化物が含有するＩＩＩ族元素は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１つである。ＩＩＩ族窒化物におけるＡｌ成分またはＩｎ成分に対するＰＥＣエッチングの考え方は、Ｇａ成分について（化１）および（化２）、または、（化７）を参照して説明した考え方と同様である。つまり、ＵＶ光２２１の照射によりホールを生成させることで、Ａｌの酸化物またはＩｎの酸化物を生成させ、これらの酸化物をアルカリまたは酸に溶解させることで、ＰＥＣエッチングを行うことができる。ＵＶ光２２１の波長（３６５ｎｍ以下）は、エッチングの対象とするＩＩＩ族窒化物の組成に応じて、適宜変更されてよい。ＧａＮのＰＥＣエッチングを基準として、Ａｌを含有する場合は、より短波長のＵＶ光を用いればよく、Ｉｎを含有する場合は、より長波長のＵＶ光も利用可能となる。

次に、第１実施形態のＰＥＣエッチングに係る実験例について説明する。本実験例では、図１（ｂ）を参照して説明したような積層構造を有する６ｍｍ角のウエハ１０の被エッチング面２０上に、マスク５０およびカソードパッド３０を形成し、カソードパッド３０の面積を変化させることにより、ＰＥＣエッチングの進行状態がどのように変化するかを検討した。

エッチング液２０１としては、０．０１ＭのＫＯＨ水溶液と、０．０５ＭのＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液と、を１：１で混合したものを用いた。被エッチング面２０上に、エッチング液２０１を介してＵＶ光２２１を照射した。ＵＶ光２２１の照射波長は２６０ｎｍとし、照射強度（Ｉ）は４ｍＷ／ｃｍ^２とした。被エッチング面２０からエッチング液２０１の上面２０２までの距離Ｌ（ｄ_{ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ}）は、５ｍｍとした。

図４（ａ）～図４（ｅ）は、それぞれ、本実験例の第１～第５の処理対象物（以下、第１～第５試料ともいう）に形成したマスク５０およびカソードパッド３０のパターンを示す写真である。第１～第５試料には、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）により、同一形状の開口領域を有するマスク５０を形成した。図４（ａ）～図４（ｅ）において、マスク５０の形成領域が、暗い領域として示されている。

図４（ａ）～図４（ｅ）において、明るい領域は、マスク５０の開口領域、つまり、被エッチング領域２１を示す。ただし、図４（ａ）～図４（ｅ）の明るい領域において、「Ｔｉ」と示した部分は、Ｔｉで形成されたカソードパッド３０を示す。第１～第５試料の順で、「Ｔｉ」と示した部分の面積、つまりカソードパッド３０の面積を、広くしている。図４（ａ）～図４（ｅ）において、上部に示した数値は、６ｍｍ角の被エッチング面２０の全面積（３６ｍｍ^２）に対する、カソードパッド３０の上面の面積の比率（以下、カソード比率ともいう）を示す。第１～第５試料のカソード比率は、それぞれ、０．００５６（０．６％）、０．０１１（１．１％）、０．０２２（２．２％）、０．０４４（４．４％）、および、０．０７８（７．８％）である。

図４（ｆ）は、第６の処理対象物（以下、第６試料ともいう）のマスク５０のパターンを示す写真である。第６試料は、Ｔｉにより、第１～第５試料と同一形状の開口領域を有するマスク５０を形成した。また第６試料には、カソードパッド３０を形成しなかった。第６試料は、カソードパッド３０を有しないが、マスク５０自体がＴｉで形成されておりカソード領域４０として働くため、第１～第５試料と同一形状の開口領域を有するマスク５０において、カソードパッド３０の面積を極限まで広げたケースに対応する。第６試料は、カソード比率としては、０．５０４（５０．４％）に対応する。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、本実験例の結果を示すグラフである。図５（ａ）は、第１～第６試料の、エッチング時間に対するエッチング深さの依存性を示す。図５（ｂ）は、第１～第６試料の、カソード面積（カソード比率を面積に換算した値）に対するエッチングレートの依存性を示す。エッチングレートは、１２０分間のエッチング時間における平均値である。

図５（ａ）および図５（ｂ）より、カソードパッド３０を形成することで、単位時間当たりのエッチング深さ、つまりエッチングレートを向上させることが可能であることがわかる。また、カソード比率を高く（カソード面積を広く）することで、エッチングレートを向上させることが可能であることがわかる。

カソードパッド３０の好ましい広さの目安について、例えば以下のようにいうことができる。カソード比率、つまり、被エッチング面２０の全体の面積に対する、カソード面積（カソードパッド３０がエッチング液２０１と接触する面積）の比率は、１％以上とすることが好ましく、２％以上とすることがより好ましく、４％以上とすることがさらに好ましくは、８％以上とすることがさらに好ましい。

カソードパッド３０の好ましい広さの目安について、また例えば以下のようにいうことができる。カソード面積（カソードパッド３０がエッチング液２０１と接触する面積）は、カソードパッド３０が設けられない場合のカソード領域４０の面積、つまり、エピ層１２の（導電性部分の）側面の全体の面積よりも、広いことが好ましい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態による、構造体の製造方法について説明する。第２実施形態では、製造される構造体１５０として、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を例示する。

図６（ａ）は、第２実施形態による構造体１５０（以下、ＨＥＭＴ１５０ともいう）を例示する概略断面図である。図６（ｂ）は、ＨＥＭＴ１５０の材料として用いられるウエハ１０を例示する概略断面図である。

基板１１としては、例えば、半絶縁性のＳｉＣ基板が用いられる。エピ層１２としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成された核生成層１２ａと、ＧａＮで構成された厚さ１．２μｍのチャネル層１２ｂと、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）で構成された厚さ２４ｎｍの障壁層１２ｃと、ＧａＮで構成された厚さ５ｎｍのキャップ層１２ｄと、の積層構造が用いられる。チャネル層１２ｂと障壁層１２ｃとの積層部分に、ＨＥＭＴ１５０のチャネルとなる２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が生成されている。

ＨＥＭＴ１５０の、ソース電極１５１、ゲート電極１５２およびドレイン電極１５３が、キャップ層１２ｄの上面上に形成されている。ソース電極１５１、ゲート電極１５２およびドレイン電極１５３の上面上に開口を有するように、保護膜１５４が形成されている。

ＨＥＭＴ１５０は、隣接する素子間を分離する素子分離溝１６０を有する。素子分離溝１６０は、その底面がチャネル層１２ｂの上面よりも深い位置に配置されるように、つまり、隣接する素子間で、２ＤＥＧが素子分離溝１６０により分断されるように、設けられている。

本実施形態では、ＰＥＣエッチングにより、ＨＥＭＴ１５０の素子分離溝１６０を形成する態様を例示する。図７（ａ）は、素子分離溝１６０を形成するためのＰＥＣエッチングを行う際の、処理対象物１００を例示する概略断面図である。図７（ｂ）は、処理対象物１００の概略平面図である。図７（ｃ）は、ＰＥＣエッチング工程を示す、ＰＥＣエッチング装置２００の概略断面図である。

本例の処理対象物１００は、ウエハ１０上にソース電極１５１およびドレイン電極１５３が形成された段階の部材に、ＰＥＣエッチング用のマスク５０が形成された構造を有する。ソース電極１５１およびドレイン電極１５３が、カソードパッド３０として利用される。カソードパッド３０（ソース電極１５１およびドレイン電極１５３）は、例えば、Ｔｉ上にアルミニウム（Ａｌ）が積層され、さらにＡｌ上にＡｕが積層されたＴｉ／Ａｌ／Ａｕにより形成される。

マスク５０は、キャップ層１２ｄの上面である被エッチング面２０上に形成され、被エッチング領域２１を露出させる開口を有するとともに、カソードパッド３０（ソース電極１５１およびドレイン電極１５３）の上面を露出させる開口を有する。被エッチング領域２１は、素子分離溝１６０を形成すべき領域であり、平面視で各ＨＥＭＴ素子を取り囲むように、例えば格子状に配置される。

マスク５０は、例えばレジストで形成される。エッチング液２０１として、好ましくは（エッチング開始時点から）酸性のものが用いられる。被エッチング領域２１を構成するＩＩＩ族窒化物を、チャネル層１２ｂの上面よりも深い位置までエッチングすることで、素子分離溝１６０として用いられる凹部を形成する。当該凹部（素子分離溝１６０）を形成した後、マスク５０を除去し、ゲート電極１５２を形成し、保護膜１５４を形成する。このようにして、ＨＥＭＴ１５０が製造される。

第２実施形態によれば、ＳｉＣ基板等の半絶縁性の基板１１を有するウエハ１０を利用し、レジスト等の非導電性材料で形成されたマスク５０を用いる場合であっても、ＨＥＭＴ１５０の素子分離溝１６０を、ＰＥＣエッチングで形成することが容易である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態による、構造体の製造方法について説明する。第３実施形態では、ＰＥＣエッチングで形成される凹部の形状の制御性を高めるために好ましい、カソードパッド３０の配置態様について説明する。

第１実施形態および第２実施形態で説明したように、カソードパッド３０を設けることにより、非導電性材料で形成されたマスク５０（以下、非導電性マスク５０ともいう）を用いる場合でも、ＰＥＣエッチングを良好に進行させることができる。

ＰＥＣエッチングの進行を促進させる観点からは、被エッチング領域２１を画定するマスクの縁の一部分が、カソードパッド３０の縁で構成されていてもよい。ただし、以下に説明するように、本願発明者が得た知見によれば、ＰＥＣエッチングで形成される凹部の形状の制御性を高める観点からは、被エッチング領域２１を画定するマスクの縁の全部分が、カソードパッド３０の縁を含まずに、非導電性マスク５０の縁で構成されていることが好ましい。

このような構成は、例えば、平面視において、非導電性マスク５０の内側に（被エッチング領域２１と反対側に）カソードパッド３０を配置することにより、つまり、カソードパッド３０の全周囲が非導電性マスク５０に囲まれるようカソードパッド３０を配置することにより、得られる（例えば図７（ｂ）参照）。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、カソードパッド３０の縁３５が、被エッチング領域２１を画定するマスク８０の縁８５となるように、カソードパッド３０が配置されている態様を例示する、概略的な断面図および平面図である（マスク８０の縁８５が、カソードパッド３０の縁３５で構成されている部分を示す図である）。

カソードパッド３０を利用することで、ＰＥＣエッチングの進行が促進されるため、被エッチング領域２１に凹部２２を形成することができる。凹部２２の縁は、理想的には、マスク８０の縁８５、つまりカソードパッド３０の縁３５に沿う位置に形成される（理想的な場合における凹部２２の縁２３ａを破線で示す）。しかし、本態様のＰＥＣエッチングにより、実際には、カソードパッド３０の縁３５から外側に（被エッチング領域２１側に）離れた位置に、縁３５からの距離が一定しない乱れた形状で、凹部２２の縁２３が形成されることがわかった。この理由は、カソードパッド３０が導電性であることに起因して、カソードパッド３０近傍の被エッチング面２０に空乏層が形成されるためと推測される。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、非導電性マスク５０の縁５５が、被エッチング領域２１を画定するマスク８０の縁８５となるように、非導電性マスク５０およびカソードパッド３０が配置されている態様を例示する、概略的な断面図および平面図である。本例では、非導電性マスク５０の内側に（被エッチング領域２１と反対側に）、カソードパッド３０が配置されている。

マスク８０の縁８５、つまり非導電性マスク５０の縁５５と、カソードパッド３０の縁３５と、の（最短の）距離（以下、オフセット距離という）をＤ_ＯＦＦとする。本願発明者は、オフセット距離Ｄ_ｏｆｆをある程度以上長くすることにより、カソードパッド３０に起因する空乏層の影響を抑制して、マスク８０の縁８５（非導電性マスク５０の縁５５）に沿う位置に、凹部２２の縁２３を形成できるという知見を得た。オフセット距離Ｄ_ＯＦＦは、５μｍ以上とすることが好ましく、１０μｍ以上とすることがより好ましい。オフセット距離Ｄ_ＯＦＦの上限は、特に限定されない。

このように、被エッチング領域２１を画定するマスク８０の縁８５を、非導電性マスク５０の縁５５で構成することにより、ＰＥＣエッチングにより形成される凹部２２の縁２３の形状の制御性を高めることができる。

なお、図７（ｂ）に例示する配置態様では、非導電性マスク５０の、被エッチング領域２１を画定する閉じた形状の縁の内側に、カソードパッド３０が配置されているが、必要に応じて（作製する素子構造等に応じて）、カソードパッド３０が、当該縁の外側に配置される態様としてもよい（例えば後述の図１５（ａ）参照）。このような態様では、被エッチング領域２１を画定する非導電性マスク５０の縁からカソードパッド３０までのオフセット距離Ｄ_ＯＦＦを長く確保することが、より容易となる。

以下、第３実施形態に係る実験例の結果について説明する。図１４は、Ｔｉマスクを用いたＰＥＣエッチングの結果を示す写真である。写真に示す四角形状の領域のうち、上辺部および右辺部の明るい領域が、Ｔｉマスクを示す。Ｔｉマスクの外側（下側あるいは左側）のやや暗い領域が、Ｔｉマスクによって画定された被エッチング領域２１を示す。被エッチング領域２１内に、形成された凹部２２の、乱れた形状を有する縁２３が観察される。

図１５（ａ）は、非導電性マスク５０およびカソードパッド３０が形成された処理対象物１００を示す写真である。カソードパッド３０は、明るい領域として示され、非導電性マスク５０は、カソードパッド３０よりは暗い領域として示されている。被エッチング領域は、非導電性マスク５０により画定されており、非導電性マスク５０よりも暗い（線状の）領域として示されている。図１５（ａ）～図１５（ｃ）を参照して説明する実験例における実験条件は、エッチング液としてＫ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液を用いた以外は、第１実施形態で図４（ａ）～図４（ｆ）を参照して説明した実験例における実験条件（照射波長、照射強度および距離Ｌ）と同様である。非導電性マスク５０はＳｉＯ_２で形成し、カソードパッド３０はＴｉで形成した。

図１５（ｂ）および図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の右上の円内に示す領域の一部を拡大した写真である。当該円内には、非導電性マスク５０により、四角形の環状の被エッチング領域２１が画定されている。図１５（ｂ）および図１５（ｃ）には、当該被エッチング領域２１の右上の角部が示されている。図１５（ｂ）は、ＰＥＣエッチング前の写真であり、図１５（ｃ）は、ＰＥＣエッチング後の写真である。図１５（ｂ）に示されるように、当該被エッチング領域２１の紙面左右方向に延在する部分の幅は、７６μｍであり、当該被エッチング領域２１の紙面上下方向に延在する部分の幅は、４５μｍである。

当該被エッチング領域２１を画定するマスクの縁は、カソードパッド３０の縁を含まずに、非導電性マスク５０の縁で構成されている。つまり、カソードパッド３０は、当該エッチング領域２１を画定する位置に配置されていない。また、当該被エッチング領域２１を画定する非導電性マスク５０の縁は、カソードパッド３０から充分に（５μｍ超または１０μｍ超）離れている（図１５（ａ）参照）。

図１５（ｂ）と図１５（ｃ）とを比較してわかるように、本実験例では、非導電性マスク５０の開口形状とほぼ一致する形態で、凹部２２が形成されており、非導電性マスク５０の縁に沿う位置に、凹部２２の縁２３を形成できている。このように、被エッチング領域２１を画定する縁を、カソードパッド３０の縁を含まずに、非導電性マスク５０の縁で構成することにより、凹部２２の形状の制御性を高めたＰＥＣエッチングを行うことができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。

例えば、カソードパッド３０の形状、大きさ、配置、個数等は、必要に応じて様々に調整されてよい。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、カソードパッド３０を、ウエハ１０の外周に沿って配置した例を示す、処理対象物１００の概略平面図である。ウエハ１０の縁を、太線で示す。

一般に、ウエハ１０の外周部には、素子が形成されないことが多い。このため、ウエハ１０の外周部を利用してカソードパッド３０を配置することで、ウエハ１０の内部の広い領域を、素子形成のために利用することが容易になる。また、ウエハ１０の外周部に沿ってカソードパッド３０を配置することで、カソードパッド３０を長く形成すること、つまり、カソードパッド３０を広く形成することが、容易になる。

図８（ａ）は、ウエハ１０の外周に沿って、平面視上、ウエハ１０の内側に、カソードパッド３０を配置した例を示す。図８（ｂ）は、ウエハ１０の外周に沿って、平面視上、ウエハ１０の外側まで延在するように（庇状に突き出すように）、カソードパッド３０を配置した例を示す。図８（ｂ）に示す例のように、カソードパッド３０をウエハ１０の外側まで配置することで、カソードパッド３０がエッチング液２０１と接触する面積を広くすることができるため、カソード領域４０をより広く設けることができる。このような構造は、例えば、別体として準備されたカソードパッド３０をウエハ１０に接着する（あるいは接触させる）ことで形成される。

上述の第１、第２実施形態では、ウエハ１０の基板１１が半絶縁性である場合を例示したが、基板１１は、導電性であってもよい。つまり、基板１１が導電性である場合に、カソードパッド３０を設けてもよい。基板１１が導電性である場合、基板１１の表面上の任意の場所に、カソードパッド３０を配置することが可能である。

図９は、導電性の基板１１を有するウエハ１０にカソードパッド３０を設ける態様を概念的に例示する概略断面図である。基板１１が導電性である場合、ウエハ１０の上面上に（つまり被エッチング面２０上に）カソードパッド３０を配置することができるだけでなく、ウエハ１０の（基板１１の）側面上にカソードパッド３０を配置することもでき、ウエハ１０の（基板１１の）底面上にカソードパッド３０を配置することもできる。なお、このような場合、基板１１のみでも導電性であるため、エピ層１２が省略された基板１１自体をウエハ１０として、ウエハ１０の（基板１１の）上面上にカソードパッド３０を配置する態様も考えられる。導電性の基板１１の表面上のどこにカソードパッド３０を配置するかは、必要に応じて適宜選択されてよい。

エッチング液２０１としては、例えば、エッチング開始時点で酸性であるエッチング液２０１として、Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液のみを用いることも可能である。この場合、Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８水溶液の濃度は、例えば０．０２５Ｍとすればよい。

また、上述の説明では、Ｓ_２Ｏ_８ ^２－をペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８）から供給する態様を例示したが、Ｓ_２Ｏ_８ ^２－は、その他例えば、ペルオキソ二硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_８）、ペルオキソ二硫酸アンモニウム（過硫酸アンモニウム、（ＮＨ_４）_２Ｓ_２Ｏ_８）等から供給するようにしてもよい。

ＰＥＣエッチングの際、エッチング液２０１は、静止させてもよいし、流しても（動かしても）よい。エッチング液２０１を流す場合、同じエッチング液２０１を循環させる（エッチング液２０１を交換しない）態様であってもよいし、新しいエッチング液２０１を連続的に供給する（エッチング液２０１を交換する）態様であってもよい。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
導電性のＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング面を有し、前記被エッチング面上に被エッチング領域が配置されたエッチング対象物、および、前記エッチング対象物の、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられた導電性部材、を備える処理対象物を準備する工程と、
前記処理対象物が、電子を受け取る酸化剤を含むアルカリ性または酸性のエッチング液に浸漬され、前記被エッチング領域および前記導電性部材が、前記エッチング液と接触した状態で、前記被エッチング面に、前記エッチング液を介して紫外光を照射することにより、前記被エッチング領域を構成する前記ＩＩＩ族窒化物をエッチングする工程と、
を有し、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁のみによって構成されてはいない（前記導電性部材は、前記被エッチング領域を画定する位置に配置されていない）、構造体の製造方法。

（付記２）
前記処理対象物は、
前記被エッチング面上に形成され、非導電性材料で構成されたマスク、を備え、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記マスクの縁を含んで構成されている（前記マスクは、前記被エッチング領域を画定する位置に配置されている）、付記１に記載の構造体の製造方法。

（付記３）
前記マスクは、レジストで構成され、
前記エッチング液は、酸性である、付記２に記載の構造体の製造方法。

（付記４）
前記エッチング液は、酸性である、付記１～３のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記５）
前記導電性部材の、前記被エッチング面上に設けられた部分の上面が、前記エッチング液と接触した状態で、前記ＩＩＩ族窒化物をエッチングする、付記１～４のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記６）
前記エッチング対象物は、高電子移動度トランジスタの材料として用いられ、
前記導電性部材は、前記高電子移動度トランジスタの電極として用いられる、付記１～５のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記７）
前記被エッチング領域がエッチングされることで形成される凹部は、前記高電子移動度トランジスタの素子分離溝として用いられる、付記６に記載の構造体の製造方法。

（付記８）
前記導電性部材は、平面視上、前記エッチング対象物の外周に沿って配置されている、付記１～７のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記９）
前記導電性部材は、平面視上、前記エッチング対象物の外側まで延在するように配置されている、付記１～８のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記１０）
前記エッチング対象物は、半絶縁性基板を備える、付記１～９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記１１）
前記導電性部材は、前記半絶縁性基板上に形成されたＩＩＩ族窒化物層上に設けられている、付記１０に記載の構造体の製造方法。

（付記１２）
前記導電性部材が前記エッチング液と接触する面積は、前記ＩＩＩ族窒化物層の上面である前記被エッチング面の全体の面積に対して、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは４％以上、さらに好ましくは８％以上である、付記１１に記載の構造体の製造方法。

（付記１３）
前記導電性部材が前記エッチング液と接触する面積は、前記ＩＩＩ族窒化物層の側面の全体の面積よりも広い、付記１１または１２に記載の構造体の製造方法。

（付記１４）
前記エッチング対象物は、導電性基板を備える、付記１～９のいずれか１つに記載の構造体の製造方法。

（付記１５）
前記導電性部材は、前記導電性基板上に形成されたＩＩＩ族窒化物層の表面上に配置されている、付記１４に記載の構造体の製造方法。

（付記１６）
前記導電性部材は、前記導電性基板の表面上に配置されている、付記１４または１５に記載の構造体の製造方法。

（付記１７）
導電性のＩＩＩ族窒化物で構成された被エッチング面を有し、前記被エッチング面上に被エッチング領域が配置されたエッチング対象物と、
前記エッチング対象物の、前記被エッチング領域と電気的に接続された導電性領域の表面の少なくとも一部と接触するように設けられた導電性部材と、
を備え、
電子を受け取る酸化剤を含むアルカリ性または酸性のエッチング液に、前記被エッチング領域および前記導電性部材が接触した状態で浸漬され、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁のみによって構成されてはいない（前記導電性部材は、前記被エッチング領域を画定する位置に配置されていない）、中間構造体。

（付記１８）
前記被エッチング面上に形成され、非導電性材料で構成されたマスク、を備え、
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記マスクの縁を含んで構成されている（前記マスクは、前記被エッチング領域を画定する位置に配置されている）、付記１７に記載の中間構造体。

（付記１９）
前記マスクは、レジストで構成されている、付記１７または１８に記載の中間構造体。

（付記２０）
前記エッチング対象物は、高電子移動度トランジスタの材料として用いられ、
前記導電性部材は、前記高電子移動度トランジスタの電極として用いられる、付記１７～１９のいずれか１つに記載の中間構造体。

（付記２１）
前記導電性部材は、平面視上、前記エッチング対象物の外周に沿って配置されている、付記１７～２０のいずれか１つに記載の中間構造体。

（付記２２）
前記導電性部材は、平面視上、前記エッチング対象物の外側まで延在するように配置されている、付記２１に記載の中間構造体。

（付記２３）
前記エッチング対象物は、半絶縁性基板を備える、付記１７～２２のいずれか１つに記載の中間構造体。

（付記２４）
前記エッチング対象物は、導電性基板を備える、付記１７～２２のいずれか１つに記載の中間構造体。

（付記２５）
前記導電性部材は、前記導電性基板の表面上に配置されている、付記２４に記載の中間構造体。

（付記２６）
前記被エッチング面に、前記エッチング液を介して、紫外光が照射される、付記１７～２５のいずれか１つに記載の中間構造体。

（付記２７）
ＩＩＩ族窒化物で構成された結晶をエッチング液に浸漬した状態で電気化学的にエッチングを行う方法であって、
前記ＩＩＩ族窒化物の表面に被エッチング領域と、被エッチング領域以外の領域を画定する工程と、
前記表面に、前記エッチング液を介して紫外光を照射することにより、前記ＩＩＩ族窒化物をエッチングする工程と、
を有し、
前記被エッチング領域以外の領域の一部に、前記エッチング液に電子を放出するカソードとして機能する導電性部材を接続する（接触させる）ことを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物結晶の加工方法。

（付記２８）
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁を含まずに、前記マスクの縁で構成されている、付記２に記載の構造体の製造方法。

（付記２９）
前記マスクの縁と、前記導電性部材の縁と、の距離が、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である、付記２８に記載の構造体の製造方法。

（付記３０）
平面視において、前記導電性部材の全周囲が、前記マスクに囲まれるように、前記導電性部材が配置されている、付記２８または２９に記載の構造体の製造方法。

（付記３１）
前記被エッチング領域を画定する縁は、前記導電性部材の縁を含まずに、前記マスクの縁で構成されている、付記１８に記載の中間構造体。

（付記３２）
前記マスクの縁と、前記導電性部材の縁と、の距離が、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である、付記３１に記載の中間構造体。

（付記３３）
平面視において、前記導電性部材の全周囲が、前記マスクに囲まれるように、前記導電性部材が配置されている、付記３１または３２に記載の中間構造体。

１０…エッチング対象物、２０…被エッチング面、２１…被エッチング領域、３０…カソードパッド、５０…マスク、１００…処理対象物、１５０…構造体、２００…ＰＥＣエッチング装置、２０１…エッチング液、２０２…エッチング液の上面、２１０…容器、２２０…光源、２２１…ＵＶ光

Claims (15)

1. 基板上にＩＩＩ族窒化物層が積層された構造を有するウエハから素子を製造する方法であって、
   前記ウエハの表面に、導電性領域を形成する工程と、
   前記ウエハの表面に、非導電性材料からなり、前記導電性領域の少なくとも一部、および、前記ＩＩＩ族窒化物層の表面に画定された被エッチング領域に開口部を有するマスクを形成する工程と、
   前記導電性領域をカソードとして機能させて、前記ウエハに光電気化学エッチングを施すことで、前記被エッチング領域を前記ウエハの表面から均一な深さで彫り込む工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   を有し、
   前記光電気化学エッチングにおけるエッチング液は、ペルオキソ二硫酸イオンから光照射または加熱により生成された硫酸イオンラジカルを含む、
   素子の製造方法。
2. 前記導電性領域が露出している前記マスクの開口部の総面積が、前記被エッチング領域を画定する前記マスクの開口部の総面積の１％以上である、請求項１に記載の素子の製造方法。
3. 前記導電性領域は、金属材料からなる、請求項１または２に記載の素子の製造方法。
4. 前記非導電性材料は、レジストまたは酸化シリコンである、請求項１～３のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
5. 前記基板は、半絶縁性基板である、請求項１～４のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
6. 前記基板は、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板である、請求項５に記載の素子の製造方法。
7. 前記素子は、高電子移動度トランジスタである、請求項１～６のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
8. 前記導電性領域は、前記光電気化学エッチング中にカソードとして機能するとともに、前記マスクを除去した後は、前記素子の動作に用いられる導電性領域として機能する、請求項１～７に記載の素子の製造方法。
9. 前記素子は、高電子移動度トランジスタであり、
   前記素子の動作に用いられる導電性領域は、前記高電子移動度トランジスタのソースの導電性領域、および、前記高電子移動度トランジスタのドレインの導電性領域、の少なくとも一方である、請求項８に記載の素子の製造方法。
10. 前記非導電性材料からなる前記マスクは、前記導電性領域の周囲を囲繞するように形成されており、前記マスクの縁と前記導電性領域の縁との最短距離は、５μｍ以上である、請求項１～９に記載の素子の製造方法。
11. 前記導電性領域は、前記ウエハの表面に、平面視上、前記ウエハの外周に沿って形成され、製造される前記素子とは導電性領域としての機能を兼用しない、請求項１～７に記載の素子の製造方法。
12. 前記導電性領域は、前記ウエハの外側まで延在するように形成される、請求項１１に記載の素子の製造方法。
13. 前記導電性領域は、前記ウエハとは別体として準備され、前記ウエハに接着あるいは接触させることで形成される、請求項１１または１２に記載の素子の製造方法。
14. 基板上にＩＩＩ族窒化物層が積層された構造を有するウエハから素子を製造する方法であって、
    前記ウエハの表面に、導電性領域を形成する工程と、
    前記ウエハの表面に、非導電性材料からなり、前記導電性領域の少なくとも一部、および、前記ＩＩＩ族窒化物層の表面に画定された被エッチング領域に開口部を有するマスクを形成する工程と、
    前記導電性領域をカソードとして機能させて、前記ウエハに光電気化学エッチングを施すことで、前記被エッチング領域を前記ウエハの表面から均一な深さで彫り込む工程と、
    前記マスクを除去する工程と、
    を有し、
    前記非導電性材料からなる前記マスクは、前記導電性領域の周囲を囲繞するように形成されており、前記マスクの縁と前記導電性領域の縁との最短距離は、５μｍ以上である、
    素子の製造方法。
15. 基板上にＩＩＩ族窒化物層が積層された構造を有するウエハから素子を製造する方法であって、
    前記ウエハの表面に、導電性領域を形成する工程と、
    前記ウエハの表面に、非導電性材料からなり、前記導電性領域の少なくとも一部、および、前記ＩＩＩ族窒化物層の表面に画定された被エッチング領域に開口部を有するマスクを形成する工程と、
    前記導電性領域をカソードとして機能させて、前記ウエハに光電気化学エッチングを施すことで、前記被エッチング領域を前記ウエハの表面から均一な深さで彫り込む工程と、
    前記マスクを除去する工程と、
    を有し、
    前記導電性領域は、前記ウエハの表面に、平面視上、前記ウエハの外周に沿って形成され、製造される前記素子とは導電性領域としての機能を兼用せず、前記ウエハの外側まで延在するように形成される、
    素子の製造方法。

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