JPS6220326A - 半導体デバイスの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体デノ＼イスの製造法、特にヒ化ガリウ
ム単結晶層の（０（月）または均等配向面上にフォトラ
ッカーマスクを設け、しかる後に層を過酸化水素の塩基
性溶液中でエツチングする半導体デバイスの製造法に関
する。ｒ（００１）または均等配向面上」なる語句は、
本書中ではヒ化ガリウムの用結晶層の結晶面（００１）
、　　（０１０）および（１００）の−・つに平行に延
びる面の意と解するものとする。

例えば、ジャーナル・オブ・アブリケーンヨン・７　イ
シクス（，１，Ａｐｐｌｎ、円＋ｙｓ、　）第４４巻、
第９号（１９７３年９月号）　、　４１７２〜４１７６
頁から明かな通り、過酸化水素の（ｐＨ＞６の）塩基性
溶液により、ヒ化ガリウムのエピタキシャル層を、ヒ化
ガリウム層に関する高度の選択性を以ってエツチングす
ることができる。このような高度のエツチング選択性は
、例えば半導体レーザーまたはレーザーダイオートの製
造に頗る望ましい。

ジャーナル・オフ゛・エレクトロケミカル・ソサイエテ
イ（」、旧ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、）第１３０巻
、第１２号（１９８３年１２月号）　２４２７−２４３
５頁「ソリッド−ステー１・・ザイエンス・アンド・テ
クノＬコシ−」（“５ｏｌｉｄ−８ｔａｔｅ　５ｃｉｅ
ｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　”　）から、
字部に述べた種類の方法は公知であり、その方法ではｐ
Ｈ＞９の強塩基性溶液を使用している。

こ５ではエツチング溶液の酸度を、苛性ソーダまたは苛
性カリ或いはアンモニア添加によって定めろ。ヒ化ガリ
ウｌ、の（００１）配向層をエツチングする方法は、選
択的に実施されるが、それは、［１１０〕方向に平行に
延ひる溝をエツチングするときには、蟻はぞ形断面形状
の溝が得られ、〔１１０〕方向に平行に延びる溝をエッ
チングするときには、■形断面形状の溝が得られること
を意味ずろ。

エツチング溶液のか５る選択的エツチング挙動は、字部
に述べた方法が極めて限られた数の半導体デバイスの製
造に対してのみ適することを意味する。

本発明の目的は特に、エツチング溶液の有用性を拡大す
ることにより、該方法の有用性を著しく拡大するにある
。

本発明によれば、字部に述べた種類の方法は」−記目的
のために、〔１１０〕または均等方向に平行に延びる溝
を層中にエツチングしたとぎ該溝が■形横断面となるよ
うに定めた酸度の溶液中で層をエツチングすることを牛
肩救とする。ｒ　Ｃ１］、Ｏ）または均等方向」なる語
句は、本書中では、溝を（００１，）配向面でエツチン
グするときには［〕、１０〕方向を、それが（１，００
）配向面の場合にはＣＯｌ、１１方向を、またそれが（
０１０）配向面の場合には（１０１〕方向を、すなわち
、ヒ化ガリウム層の可能な配向の各々において、ｒ　（
００１）配向面を有する層における［：１１０］方向」
に対応する方向を意味すると解するものとする。■形溝
とは下方へ向かって先細りの溝を意味し、それと対跳的
に蟻はぞ形溝は下方へ向かって光拡がりの溝を意味する
と解するものとする。

本発明に従って酸度を選択することにより、■形横断面
の溝が公知の強塩基性エツチング溶液で得られる方向と
交叉する方向において■形横断面の溝をエツチングなし
得るということが達成されろ。この場合には、■形溝は
［１１０）方向に延びた。］ｌＯ〕方向においては、本
発明方法により蟻はぞ形の溝を得ることもできる。

過酸化水素溶液の酸度の適宜な選択によって、字部に延
べた方法の有用性が著しく拡大されることが確認された
のは驚くべきことである。

本発明方法の好ましい態様は、やはりｌ：１１０　）ま
たは均等方向に平行に延びる溝を層にエツチングする際
に、この溝もまた■形横断面となるように溶液の酸度を
定めることを特徴とする。かくして、字部に述べた種類
の方法の有用性は更に拡大される。

■形溝を〔１１０〕方向にエツチングし得る事実は、半
導体レーザーの製造上頗る重要である一方、■形溝を（
１１０〕および〔１１０〕方向双方に同時にエツチング
し得る事実は、ヒ化ガリウムの相互に絶縁された島が存
在する集積回路の製造」−に極めて重要である。

こＳに添付図面と若干の具体例とを参照し、本発明を実
施例により更に詳細に説明する。

第１図および第２図は、本発明方法によって得られた半
導体レーザー製造の若干の工程の概要を示す断面図であ
る。通常の方法で、ドーピンク濃度約１０１０１８ａｔ
Ｏ／ｃｍ３のヒ化ガリウムの約２μｍ厚さのｎ型層３と
、組成がＧａｏ、６５八ｆｆｏ、３ｓＡｓでドーピング
濃度的ＩＱ１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ”のヒ化ガリウムアル
ミニウムの約２μｍ厚さの層４と、約０．１　μｍ厚さ
の所謂活性非ドープのヒ化ガリウム層５と、組成がＧａ
ｏ、　６５　Ａ　１２　ｏ、　３５　Ａｓでドーピング
濃度的５、　ＩＱ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のヒ化ガリウム
アルミニウムの約０．４　μｍ厚さのｎ型層６と、ドー
ピング濃度的３、１０１０１８ａｔｏ／ｃｍ３のヒ化ガ
リウムの約０．５　μｍ厚さのｎ型層７とを、ｎ型ヒ化
ガリウム基板２の（００１）配向面１上に、すなわちヒ
化ガリウム基板２の（００１）結晶面に平行に延びる面
１１に、液相エピタキシー（１，ＰＢ）　によって相次
いで形成する。

かくして、ヒ化ガリウム層７は、また（００１）結晶曲
（、−・［ｆｌに延ひ／１）曲（（４子］シ；（の結甲
、二〇）曲８１−）ｔＪだ（００１）配、向るなす５．
５ニーの、態様に、ｌンい−（１は、出発＋」利は、ヒ
化ガリウｚ−，（：ｌ’）　（０旧）　［’１１’向ｆ
ｉ”’ｆ　’ｉ’不ｆｉ−５１ろ（０（＋１）配向）ｉ
（板１ヒ（゛あっゾどが、同Ｆｆυ−）状況は（０１０
）　−ｊ、八は（ｌ　Ｏｎ　）配向ｊ−１−も（（反、
とヒ化ガリ「〕／、１ビｊ、）′から出“πずろ、−１
によ−、１’（−”ｒ”ｉ’Ｊ能ご上゛あった５、ヒ化
ガリウｌ−（：’）中結晶Ｉｔ”ｌ　’（’）Ｘ（１（
１１）配向面、８−［（、゛７第１・ランｌノーマーク
［）４−１１賃ｊ１、しかる後に層１ｉ−ｊＪｌ酸化水
木Ｃノ）塩基・１４溶液中で上り−Ｉ゛・り−Ｉ−ろ。

、か＼イ）溶液に６１、−ｐ−１’、７、ヒ化ガリウ２
．１σドｌ−＾、［−化・″ノリ＋ｊ）　ｌ、“〆ルミ
、Ｓウノ、層にに関し、高Ｈｌ、ｔｏ）選択・Ｉ・１す
る−１こＪ、、７−トソチ〕ツクずろことツバ−（き６
．３、二の−１−ツ１−ング処叩に、Ｌす、ｉ＋！ｉｉ
　１１旧こ）゛１角］ｔう向の約（ｉｌｉｍ幅の、ｊ／
口１］がヒ化ツノ゛リウム層Ｙ中にエツーｆングされ乙
。

−との際、ヒ化ガリウムアルミ、：げｒ　ｉ＞層０は実
ｖＬ［侵３＼れない。

本発明（、−よ才ｌば、［１１０１または均等方向に）
１２行１１延びる溝を１−化カリ９１．層７中に」ツＪ
ングーＪ霧−）、−う、−の溝がＶ形横断［ｒ「１とな
るよう１一定めた酸度（＋、＋ｔｌ）　５有“・Ｊ“る
溶液中−Ｃヒ化ガリウ１、層７４エソ−１−゛・力ずイ
、５、ピｃｌ１０１−＝［八（Ｌ均等Ｊ〕向１なイ）語
句は、（０旧）配向面ｓ＋＝対１．−（−は（ｌ　ｌ　
ＯＪ　Ｉｉ　ｌｉ’１峻意味）７、・Ｊ、ノ（ｉＯｎ）
　お。１、ひ（［１１０＞　配向面８にり１（−７ては
ぞれ−ず：ｎ　ｃｏ１ｎ主〕６Ｊ、び［ＨＩＩ］、ｘｒ
ｉｌ’ｉへ味−４−＜ど）、■−の袋、１．二解さ（〕
はｒ、ｉ：らない５１．−の態様にｊ−）い−（−は、
溝１１）は（、’　ｌ　Ｈ）　：’］　’、、、’、、
、Ｆｉ向にＧｌｆｉ　（川−１−）溝１０にいノ＋＋＜
？Ｊａ　ｌｌｉ　曲’ｉ　１”ｉす６１、Ｉ　Ｖ　Ｊｆ
Ｘ、ｈｑ凹断面１な６５１）旬ハートツノ＼向か一、−
Ｃ−古細１ｇｔノ）＋Ｉ＋覧１１１丁曲のＣ（３り解ず
イ′、０１′））１１：ずλち５、 溝１ｆ）＜ｉ［化／Ｊ’　ＩＪ　ｒ′）　−１、Ｉｔ”
ｊ　７中１、’、、　エラｊ＞４１，７戸、′後（、て
、−、、／　、ｌ−）ラッカー・２にり（］イ除去し７
−（＼約２μｍ（ゾさ−（ニド−ピング、’ｊＮｊ度約
５．　Ｈ）”ａｔｏｍｓ１０Ｈ３のＬ化ツノＪｌ　、：
ノノ、アルミニラ２、「）型層１１と約（）？　　μｍ
１ワさの［）月１′１１″：化ｔノ゛リウｌ、接触層１
．）ｙ・夕、金ｆｉｇｉｋ匹ガス（））ガス混合物から
１丁し°タキ・、・Ｎ、ル成り智７ｉ（Ｍｌｌｌｌｉ］
）にまり通阜（り、〜法て相次いＣ形成ずろ０、［１１
０］方向（、二直角に延びる鏡面を、例ズば層３．４．
５．ｆｉ、７．１１，１２４設けた７ｉ（扱２の隼合体
を襞間する５ニ課−によって形成、（また後に、層１２
と入（穀２とに最終的に電気的な接続（図示しない）４
なず。、溝１０は′ｔ１１流が１．・−リ゛゛−を涌−
Ｊ７流イ′１１１つその結果１ノ−リ゛−光力＜Ｖ占付
層５で先年すン）領域を画成する１゜ 第３および第４図は、ヒ住ガリウｌ、アルミニラｌ、層
２０と４の十に設けたヒ化ガリウＡ　ｒＢ結晶層；２１
と−と石を覆ろフ、ｌトラッカーマスク２２２−を示ず
１、ヒ化力゛リウＡＸ２１は（００１）配向し−（゛お
り、第３図におい一ζ（１１０１ノフ向は画面に直角に
延び、　一方第４図に−１，誓い−（は、ｃＴｌｏ〕方
向が、ニーの面に直角に☆１１；ひる。本発明によるｊ
−ツチンク処理（、−よっで、１：１１０〕方向にＶ形
横断曲の溝２；（がエツチングされ、ｃｎｆ−１］方向
では情はく形（か断面のｉＡ　２４がエツチングされろ
。ずなわら１、−の溝の幅はＩ・方・＼向かってそれぞ
れ減少（２３）　したり増大（２４）したりずろ３．尚
明瞭に述べろならば、酸度は比較的低く（ｐｌｌ＜８．
２）しなけ才１．ばならない。酸度を１［二中交１白高
（（ｐＨ＞９）なるように調節するならば、全く異なっ
た溝が得られ、その場合（１，１０’ｌ方向に延びろ溝
は情はぞ形横断面を有し、一方［１１０’ｌ方向に延び
る溝は■形横断面を有する。

強塩斌性溶液（ｐｆｌ＞９）でエツヂンイノしたｖ　ｈ
［ｑ溝は（ＴＴＩｊ面で構成さ才Ｉた５１・面を有ｊ２
、ガリウｌ、原子−〇占められでおり、社較的弱塩桔溶
液（ｐＨ＜８．２）でエツチングした＼ノル溝は僅か（
、］彎曲した［；、！をイＪし、ｌＬ較的杉枚のヒ素原
子を１〜ｆｊずろ。、゛。

ｔｌｌ、−ｉ若ｌ、も金属有機成分のガス混合物からの
成長ブ）法（Ｍ　Ｅｌ巳１１］）によ−って［メトり設
けな（１れはならないとすれば極めて市せ−Ｃ゛ある。

、ＩＬ較的多数のヒ素原了を含イ」する面トへの沈着は
、ガリウム原子のめしか含有しない山ｉ−１，へ。Ｌす
も；丸か（、′中、羊屯な−ｈ法でｊ−１なわれろ。、
−れはガリウ／、酸化物／バヒ素酸化物よりも格段に安
定てあ−、で、珪較的低温−（行なわねろ蒸着二［］稈
の間に徐々にしか破壊り、　ｉｆいのに対し、ヒ素酸化
物はその場合蒸発ず乙とい）１１実によろ。

本発明方法の好Ｊニジ、い態様においでは、ヒ化ガリウ
ト層７．２１中に（１１０〕方向に溝をエツチングした
ときに、１−の溝が、［１１，［ｌ　：ｌ方向の溝のよ
うに、■形横断面となるように溶液の酸度を定めろ。そ
の場合、酸度は７．５乃至８．２５の範囲にある。

この好都合な特性のために、この方法は、ヒ化ガリウム
の相互に絶縁された島が存在する集積回路の製造に特に
好適となる■形溝は、蟻はぞ形横断面の溝よりも絶縁材
料をもって幕かに容易に満たずことができろ。

以下の実施例においては、ヒ化ガリウムの（００１）配
向非ドープ層を、過酸化水素の３０％溶液中室温でエツ
チングした。異なった物質をこの溶液に、就中酸度を定
めるために添加した。ヒ化ガリウム層にスオトラッカー
マスクを設けたが、それには、ヒ化ガリウｌ、層中に［
：１１０）方向と〔１１０〕方向との両方において溝を
エツチングし碍るように溝形開口部を設けた。

夫流側１ 過酸化水素の３０％溶液のｐ＋＋を水酸化す）　ＩＪウ
ムの１０％溶液の添加によって調節した。第１表は、溝
をエツチングした両方向に対して、エツチングした溝の
形状がエツチング溶液のｐＨによって如何様であったか
を示す。

同表中、■形溝を■と表示し、蟻はぞ形溝を７と表示し
た。ｐＨが８．２５以下の溶液中でエツチングすると〔
１，１，［１〕方向で■形溝が得られ、またｐ＋＋が７
．８０乃至８．２５の溶液中でエツチングすると［〕１
０’：１方向および［１，１０’：１方向の両方で■形
溝が得られる。

第　　１　　表 実施例２ 過酸化水素の３０％溶液のｐＨをアンモニアの２５％溶
液の添加によって調節した。エツチング結果は実施例１
と同等であった。

上述の具体例においてはエツチングした溝の形状はＶ形
から蟻はぞ形へ突如として変化するものではないことに
注目すべきである。表中にはＶ形の性質を有する混合形
態を■と表示し、蟻はぞ形の性質を有する混合形態をＺ
と表示している。

本発明は上述の態様に限定されることなく、本発明の範
囲を逸脱せずに多くの変更をなすことが、当業者にとっ
ては可能であることが理解されよう。

例えば、エツチング溶液の酸度は例えば水酸化カリウム
のような他の塩基によって定めてもよい。

あらゆるこれらの場合において、対応する結果が得られ
ろ。またエツチング溶液に弱酸を加え、しかる後に酸度
を塩基によって調節してもよい。例えば過塩素酸を酸と
して添加したならば、そして酸度をアンモニアによって
調節したならば、エツチング工程は、アンモニアのみを
添加した同じ酸度の溶液中よりも更に迅速に行なわれる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明方法によって得られた半
導体レーザー製造の若干の工程の概要を示す断面図であ
り、また 第１３図および第４図は、イーれぞれ［：　１　］　０
　］方向および［１１０１方向において、ヒ化ガリウト
の（ｆｌｏｌ）配向層のエッチ２２４行な−、　−（（
珪だ溝のＪ［？ろ］示す断面図−Ｃある。 １　＝−（００１）配向面　　　７−＝ｎ型（ｉ　ａ　
Ａ　８基（（９３・・Ｉｌ型ＧａＡｓ層　　　　４　　
（＋ａＡ　ｆ！　Ａｓ層”、＋　−ＧａＡｓン古１生層
　　　　　　　　　ｆｉ　　、　　２１”ｌｌ〕　ノ１
１リ　Ｇａ八、ｆｆＡｓ層７　、２１−−−　ｎ型Ｇａ
Ａｓｊ＄ｊ結晶層８・・面 １→、　２２・・・フＡトラッカーマスク１０・・・溝
２３・・・＼／ｌじ溝 ２４・・・憎はぞ形溝 ノー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＮＣ′ｒ
′＞　　　　　　　　　　ぐ ω　　　　　　　Ｏ ＬＬ　　　　　　　　　　ＬＬ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ヒ化ガリウムの単結晶層の（００１）または均等配
   向面上にフォトラッカーマスクを設け、しかる後に該層
   を過酸化水素の塩基性溶液中でエッチングする半導体デ
   バイスの製造法において、〔１１０〕または均等方向に
   平行に延びる溝を層中にエッチングしたとき該溝がＶ形
   横断面となるように定めた酸度の溶液中で前記層をエッ
   チングすることを特徴とする半導体デバイスの製造法。 ２、〔１１０〕または均等方向に平行に延びる溝を層中
   にエッチングしたときにもまたこの溝がＶ形横断面とな
   るように溶液の酸度を定める特許請求の範囲第１項記載
   の半導体デバイスの製造法。 ３、過酸化水素の溶液の酸度が８．２５以下である特許
   請求の範囲第１項記載の半導体デバイスの製造法。 ４、過酸化水素の溶液の酸度が７．５〜８．２５である
   特許請求の範囲第２項記載の半導体デバイスの製造法。