JP2005191285A - Etching solution for AlGaAs compound semiconductor layer, etching method, and semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】 エッチング層が酸化されにくく、かつエッチングにより段差を形成する場合においても、形状やエッチング幅の制御が容易であるAlGaAs系化合物半導体層用のエッチング液、エッチング方法および段差を有する半導体基板の提供。
【解決手段】 フッ化水素酸および錯化剤を含有する溶液からなり、AlxGa1-xAs(0≦x<0.45)からなる第1の化合物半導体層と、AlxGa1-xAs(0.45≦x≦1)からなる第2の化合物半導体層とを有するAlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の前記第2の化合物半導体層を選択的にエッチングする。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching solution for an AlGaAs-based compound semiconductor layer, an etching method, and a semiconductor substrate having a step, in which the etching layer is hardly oxidized and a step is formed by etching, and the shape and etching width can be easily controlled. Provided.
A first compound semiconductor layer made of a solution containing hydrofluoric acid and a complexing agent and made of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x <0.45), Al x Ga 1- The second compound semiconductor layer of the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) based compound semiconductor layer having the second compound semiconductor layer made of x As (0.45 ≦ x ≦ 1) is selected. Etch.
[Selection figure] None
Description
本発明は、発光ダイオードや半導体レーザーなどの発光素子や高周波素子などの半導体デバイスを形成するAlGaAs系化合物半導体層のうち、所定のAl組成以上の化合物半導体層の選択的なエッチングを行えるエッチング液、エッチング方法および半導体基板に関する。 The present invention is an etching solution capable of selectively etching a compound semiconductor layer having a predetermined Al composition or higher among AlGaAs-based compound semiconductor layers forming a semiconductor device such as a light emitting element such as a light emitting diode or a semiconductor laser or a high frequency element, The present invention relates to an etching method and a semiconductor substrate.
従来、AlGaAs系化合物半導体層をエッチングする場合には、比較的高いAl組成の化合物半導体層をエッチングし、比較的低いAl組成の化合物半導体層でエッチングをストップさせる選択性エッチング方法が採用されている。 Conventionally, when etching an AlGaAs compound semiconductor layer, a selective etching method has been employed in which a compound semiconductor layer having a relatively high Al composition is etched and etching is stopped at a compound semiconductor layer having a relatively low Al composition. .
上記選択性エッチング方法は、比較的低いAl組成を有するAlxGa1-xAs系化合物半導体層をエッチングストップ層として用いる。このため、上記選択性エッチング方法には、エッチングの深さを制御でき、かつ低いAl組成からエッチングを停止した部分の酸化を防止できるという利点がある。 The selective etching method uses an Al x Ga 1-x As-based compound semiconductor layer having a relatively low Al composition as an etching stop layer. For this reason, the selective etching method has an advantage that the etching depth can be controlled and oxidation of the portion where the etching is stopped from a low Al composition can be prevented.
選択性エッチング液に関し、Al組成がx≧0.6であるAlxGa1-xAs化合物半導体層をエッチングする場合、塩酸が使用可能であることが報告されている(非特許文献1:F. Stern and J.M. Woodall, J.Appl.Phys. 45(1974) p3904-3906)。しかし、実際には、塩酸のみではエッチング速度が遅く、Al組成がx≧0.7でないと十分なエッチング速度が得られないという欠点があった。このため、塩酸をエッチング液として用いる場合、デバイスにおけるエッチング層は、Al組成をx≧0.7にしなければならず、このような高Al組成のエッチング層は酸化されやすく、使い難いという問題があった。 Regarding a selective etching solution, it has been reported that hydrochloric acid can be used when etching an Al x Ga 1-x As compound semiconductor layer having an Al composition of x ≧ 0.6 (Non-patent Document 1: F). Stern and JM Woodall, J. Appl. Phys. 45 (1974) p3904-3906). However, in practice, hydrochloric acid alone has a drawback that the etching rate is slow, and a sufficient etching rate cannot be obtained unless the Al composition is x ≧ 0.7. For this reason, when hydrochloric acid is used as an etching solution, the etching layer in the device must have an Al composition of x ≧ 0.7, and such an etching layer with a high Al composition is easily oxidized and difficult to use. there were.
また、フッ化水素酸を用いたエッチング液も知られている(非特許文献2:L.A. Coldren and J.L. Merz, ELECRONICS LETTERS, 21(1985),p558-559)。このエッチング液は、Al組成がx≦0.4のAlxGa1-xAs系化合物半導体層をほとんどエッチングしないが、液温21℃において、Al組成がx=0.6であるAlxGa1-xAs化合物半導体層を3.5μm/minと非常に速いエッチング速度でエッチング可能であることが報告されている。しかし、LDやLED等のデバイスを作製する場合、膜厚1μm以下のAlGaAs系化合物半導体層をエッチングすることが多く、このような速いエッチング速度ではエッチングの制御が困難であるという問題があった。 An etching solution using hydrofluoric acid is also known (Non-Patent Document 2: LA Coldren and JL Merz, ELECRONICS LETTERS, 21 (1985), p558-559). The etching solution is Al composition hardly etched Al x Ga 1-x As-based compound semiconductor layer of x ≦ 0.4, in liquid temperature 21 ° C., the Al composition is x = 0.6 Al x Ga It has been reported that a 1-x As compound semiconductor layer can be etched at a very high etching rate of 3.5 μm / min. However, when a device such as an LD or LED is manufactured, an AlGaAs compound semiconductor layer having a thickness of 1 μm or less is often etched, and there is a problem that it is difficult to control etching at such a high etching rate.
さらに、上記のような速いエッチング速度を改善するために、フッ化水素酸と水との混合液からなるエッチング液も提案されている(非特許文献3:Y. Komatsu, S. Isozumi, T. Kotani, FUJITSU Scientific and Technical Journal (1976 March) p125-139)。しかし、実際にこの液を用いてエッチングする場合、エッチングするAlxGa1-xAs系化合物半導体層のAl組成はx≧0.6とし、かつエッチングをストップする化合物半導体層のAl組成はx≦0.4にする必要があった。さらに、適当なマスクを用いて段差を形成するエッチングを行う場合、エッチング後の段差断面には凹凸が多くみられ、かつ横方向へのエッチングの広がりスピードが速いため、エッチング幅の制御が困難である。このように、フッ化水素酸と水との混合液からなるエッチング液は、エッチング幅および深さの制御が要求される高周波素子やLDなどのプロセスにおけるエッチング液としては使用し難いという問題があった。 Furthermore, in order to improve the fast etching rate as described above, an etchant composed of a mixture of hydrofluoric acid and water has also been proposed (Non-patent Document 3: Y. Komatsu, S. Isozumi, T. Kotani, FUJITSU Scientific and Technical Journal (1976 March) p125-139). However, when etching is actually performed using this solution, the Al composition of the Al x Ga 1-x As-based compound semiconductor layer to be etched is x ≧ 0.6, and the Al composition of the compound semiconductor layer that stops the etching is x It was necessary to make ≦ 0.4. Furthermore, when performing etching to form a step using an appropriate mask, it is difficult to control the etching width because the step cross section after etching has many irregularities and the spreading speed of the etching in the lateral direction is high. is there. As described above, an etching solution composed of a mixture of hydrofluoric acid and water has a problem that it is difficult to use as an etching solution in a process such as a high-frequency element or LD that requires control of the etching width and depth. It was.
さらに、フッ化水素酸と酸(塩酸等)との混合液からなるエッチング液も提案されている(例えば、特許文献1:特開平6−196801号公報)。しかし、このエッチング液は、エッチング断面を非常に滑らかにエッチングできるが、エッチング速度が依然速く、エッチング幅の制御が困難であるという欠点があった。 Furthermore, an etching solution made of a mixed solution of hydrofluoric acid and an acid (hydrochloric acid or the like) has also been proposed (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 6-196801). However, this etching solution can etch the etching cross section very smoothly, but has a drawback that the etching rate is still high and it is difficult to control the etching width.
このように、AlGaAs系化合物半導体層をエッチングする場合、エッチング層が酸化されにくく、かつエッチングにより段差を形成する場合においても、形状やエッチング幅の制御が容易であるエッチング液およびエッチング方法の開発が望まれていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、Al組成差を用いた選択的エッチングを行って段差を形成する場合においても、形状やエッチング幅の制御が容易であるAlGaAs系化合物半導体層用のエッチング液を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to control the shape and etching width even when a step is formed by performing selective etching using an Al composition difference. It is an object to provide an etching solution for an AlGaAs compound semiconductor layer that is easy.
さらに、本発明の第2の目的は、前記エッチング液を用いたAlGaAs系化合物半導体層のエッチング方法を提供することにある。 Furthermore, the second object of the present invention is to provide a method for etching an AlGaAs compound semiconductor layer using the etching solution.
さらに、本発明の第3の目的は、前記エッチング方法により形成された段差を有する半導体基板を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide a semiconductor substrate having a step formed by the etching method.
本発明者らは、上記課題を解決するために、フッ化水素酸をベースとした新規なエッチング液の開発に鋭意検討した。その結果、フッ化水素酸と錯化剤とを組み合わせることによりAl組成の高低によりAlGaAs化合物半導体層のエッチング制御可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied to develop a novel etching solution based on hydrofluoric acid. As a result, it has been found that the etching of the AlGaAs compound semiconductor layer can be controlled by combining the hydrofluoric acid and the complexing agent depending on the Al composition level, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1の目的は、以下のエッチング液により達成される。
(1)フッ化水素酸および錯化剤を含有する溶液からなる、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層用エッチング液。
(2)前記AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層が、AlxGa1-xAs(0≦x<0.45)からなる第1の化合物半導体層と、AlxGa1-xAs(0.45≦x≦1)からなる第2の化合物半導体層とを有し、前記第2の化合物半導体層を選択的にエッチングする(1)に記載のエッチング液。
(3)前記錯化剤がクエン酸である(1)または(2)に記載のエッチング液。
(4)前記フッ化水素酸の濃度が3〜12mol/lであり、かつ前記錯化剤の濃度が1〜5mol/lである(1)〜(3)のいずれかに記載のエッチング液。
That is, the first object of the present invention is achieved by the following etching solution.
(1) An etching solution for an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) -based compound semiconductor layer comprising a solution containing hydrofluoric acid and a complexing agent.
(2) the first compound semiconductor layer in which the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) -based compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x <0.45); An etching solution according to (1), wherein the second compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 1), and the second compound semiconductor layer is selectively etched. .
(3) The etching solution according to (1) or (2), wherein the complexing agent is citric acid.
(4) The etching solution according to any one of (1) to (3), wherein the concentration of hydrofluoric acid is 3 to 12 mol / l and the concentration of the complexing agent is 1 to 5 mol / l.
さらに、本発明の第2の目的は、以下のエッチング方法により達成される。
(5)(1)〜(4)のいずれか一項に記載のエッチング液を用いてAlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
(6)前記AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層として、AlxGa1-xAs(0≦x<0.45)からなる第1の化合物半導体層と、AlxGa1-xAs(0.45≦x≦1)からなる第2の化合物半導体層とを有する化合物半導体層を用い、前記第2の化合物半導体層を選択的にエッチングする(5)に記載のエッチング方法。
(7)AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の表面の一部にマスクパターンを形成した後、(1)〜(4)のいずれかに記載のエッチング液を用いて前記化合物半導体層のエッチングを行い、前記化合物半導体層に段差を形成することを特徴とするエッチング方法。
(8)前記マスクパターンが、前記AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の(111)面をGa面とした場合に、(100)面上の<011>方向にストライプ状に形成され、かつエッチング後の前記化合物半導体層に形成された段差が順メサ形状である(7)に記載のエッチング方法。
Furthermore, the second object of the present invention is achieved by the following etching method.
(5) Etching characterized by etching an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer using the etching solution according to any one of (1) to (4). Method.
(6) As the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) -based compound semiconductor layer, a first compound semiconductor layer made of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x <0.45); Using the compound semiconductor layer having a second compound semiconductor layer made of Al x Ga 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 1), the second compound semiconductor layer is selectively etched (5) The etching method as described.
(7) After forming a mask pattern on part of the surface of the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer, the etching solution according to any one of (1) to (4) is used. And etching the compound semiconductor layer to form a step in the compound semiconductor layer.
(8) The <011> direction on the (100) plane when the mask pattern is a Ga plane on the (111) plane of the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer (7) The etching method according to (7), wherein the step formed on the compound semiconductor layer after etching is a forward mesa shape.
さらに、本発明の第3の目的は、以下の半導体基板により達成される。
(9)(7)に記載のエッチング方法により形成された段差を有する半導体基板。
(10)(8)に記載のエッチング方法により形成された順メサ形状の段差を有する半導体基板。
Furthermore, the third object of the present invention is achieved by the following semiconductor substrate.
(9) A semiconductor substrate having a step formed by the etching method according to (7).
(10) A semiconductor substrate having a forward mesa-shaped step formed by the etching method according to (8).
本発明のエッチング液は、フッ化水素酸および錯化剤を含有する溶液からなり、本発明のエッチング方法では、本発明のエッチング液を用いる。このため、本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、AlGaAs系化合物半導体層のエッチングを行う場合、エッチング幅の制御が容易に行え、滑らかな面を有する段差を容易にかつ安定して形成することができる。さらに本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、適度なエッチング速度が得られるため、エッチング作業を容易に再現性よく安定して行うことができる。
さらに、本発明のエッチング液及びエッチング方法を用いれば、(111)面をGa面とした場合において、(100)面上の<011>方向にマスクパターンを形成したAlGaAs系化合物半導体層に順メサ形状の段差を形成することができる。
The etching solution of the present invention comprises a solution containing hydrofluoric acid and a complexing agent, and the etching solution of the present invention is used in the etching method of the present invention. Therefore, according to the etching solution and etching method of the present invention, when the AlGaAs compound semiconductor layer is etched, the etching width can be easily controlled, and a step having a smooth surface can be formed easily and stably. be able to. Furthermore, according to the etching solution and etching method of the present invention, an appropriate etching rate can be obtained, so that the etching operation can be easily performed with good reproducibility and stability.
Further, when the etching solution and etching method of the present invention are used, when the (111) plane is a Ga plane, a forward mesa is formed on the AlGaAs compound semiconductor layer in which the mask pattern is formed in the <011> direction on the (100) plane. A step of the shape can be formed.
さらに、本発明の半導体基板であれば、平滑な側壁を有する導波路が形成されているため、ストライプ幅の面内均一性をいっそう向上した半導体基板を提供できる。 Furthermore, if the semiconductor substrate of the present invention is formed with a waveguide having smooth side walls, a semiconductor substrate in which the in-plane uniformity of the stripe width is further improved can be provided.
[本発明のエッチング液]
本発明のエッチング液は、フッ化水素酸および錯化剤を含有する溶液からなる。
[Etching solution of the present invention]
The etching solution of the present invention comprises a solution containing hydrofluoric acid and a complexing agent.
本発明のエッチング液で用いられるフッ化水素酸は、フッ化水素を任意の割合で水に混合した溶液であり、HF−H2O、2HF−H2O、4HF−H2Oが含まれる。 The hydrofluoric acid used in the etching solution of the present invention is a solution in which hydrogen fluoride is mixed with water at an arbitrary ratio, and includes HF-H 2 O, 2HF-H 2 O, and 4HF-H 2 O. .
本発明のエッチング液中におけるフッ化水素酸の濃度は、エッチング液全体を1リットルとした場合(すなわち、フッ化水素酸と錯化剤とを混合して溶媒を加えて全体を1リットルに調製した場合)、3〜12mol/lであることが適当であり、7〜12mol/lであることが好ましく、10〜11.5mol/lであることがさらに好ましい。フッ化水素酸の濃度が3mol/l以上であれば、適度なエッチング速度が得られるため、エッチング速度が遅すぎてエッチング部分がガタつき、側壁に凹凸が発生することはない。またフッ化水素酸の濃度が12mol/l以下であれば、適度なエッチング速度が得られるため、エッチング速度が速すぎてエッチング幅の制御が困難になることもない。 The concentration of hydrofluoric acid in the etching solution of the present invention is adjusted to 1 liter when the entire etching solution is 1 liter (ie, the mixture is mixed with hydrofluoric acid and a complexing agent and a solvent is added). 3) to 12 mol / l, preferably 7 to 12 mol / l, and more preferably 10 to 11.5 mol / l. If the concentration of hydrofluoric acid is 3 mol / l or more, an appropriate etching rate can be obtained. Therefore, the etching rate is too slow, and the etched portion does not rattle and unevenness is not generated on the side wall. In addition, when the concentration of hydrofluoric acid is 12 mol / l or less, an appropriate etching rate can be obtained, so that the etching rate is not too high and it is not difficult to control the etching width.
本発明のエッチング液には錯化剤が含まれる。上記フッ化水素酸と錯化剤とを所定の濃度で組み合わせることにより、エッチング速度を制御しやすい範囲に調整でき、さらにエッチングにより形成される段差部分の凹凸を低減できる。 The etching solution of the present invention contains a complexing agent. By combining the hydrofluoric acid and the complexing agent at a predetermined concentration, the etching rate can be adjusted to a range that can be easily controlled, and the unevenness of the stepped portion formed by etching can be reduced.
本発明のエッチング液で用いられる錯化剤(金属封止剤)は、Alとの錯安定度定数が1以上であれば特に限定されないが、好ましくは3以上である。ここで、錯安定度定数とは、例えば、AXからなる錯体において、そのイオン状態を考慮せず、AX=A+Xで表わす場合、K=−log10([A] [X] / [AX])の値をいう。錯安定度定数が1以上であれば、錯イオンとしてエッチング液中で安定して存在するため好ましい。 The complexing agent (metal sealant) used in the etching solution of the present invention is not particularly limited as long as the complex stability constant with Al is 1 or more, but is preferably 3 or more. Here, the complex stability constant is, for example, K = −log 10 ([A] [X] / [AX]) in a complex composed of AX, when the ionic state is not taken into consideration and expressed as AX = A + X. The value of A complex stability constant of 1 or more is preferable because it is stably present in the etching solution as complex ions.
上記錯化剤としては、例えば、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸系化合物(EDTA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)などが挙げられるが、Alとの錯安定度係数が高いクエン酸が好ましい。
なお、本発明の錯化剤にはAlと錯安定度定数を持たない酒石酸、リン酸、塩酸、硫酸、酢酸等は含まれない。
Examples of the complexing agent include citric acid, ethylenediaminetetraacetic acid compound (EDTA), triethylenetetraminehexaacetic acid (TTHA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), and the like. High citric acid is preferred.
The complexing agent of the present invention does not include tartaric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, etc., which do not have a complex stability constant with Al.
本発明のエッチング液中における錯化剤の濃度は、溶液全体を1リットルとした場合、1〜5mol/lであることが適当であり、1.5〜3mol/lであることが好ましく、1.8〜2.5mol/lであることがさらに好ましい。錯化剤の濃度が1〜5mol/lの範囲であれば、エッチング速度を維持したまま、エッチング部分の凹凸の発生を抑えることができる。 The concentration of the complexing agent in the etching solution of the present invention is suitably 1 to 5 mol / l, preferably 1.5 to 3 mol / l, when the total solution is 1 liter. More preferably, it is 8-2.5 mol / l. When the concentration of the complexing agent is in the range of 1 to 5 mol / l, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the etched portion while maintaining the etching rate.
本発明のエッチング液で用いられる溶媒は、一般的には水を用いることができるが、不純物の混合を防ぐ観点からは、濾過水、精製水、蒸留水などを用いることが好ましい。また、エチルアルコール、グリセリンなどのアルコール系の溶媒を用いることもできる。 As the solvent used in the etching solution of the present invention, water can be generally used, but filtered water, purified water, distilled water and the like are preferably used from the viewpoint of preventing mixing of impurities. An alcohol solvent such as ethyl alcohol or glycerin can also be used.
次に、本発明のエッチング液でエッチングする化合物半導体層について説明する。
本発明のエッチング液でエッチングする化合物半導体層はAlGaAs系化合物半導体層である。AlGaAs系化合物半導体は、一般式AlxGa1-xAs(0≦x≦1)で表すことができる。
Next, the compound semiconductor layer etched with the etching solution of the present invention will be described.
The compound semiconductor layer etched with the etching solution of the present invention is an AlGaAs compound semiconductor layer. An AlGaAs compound semiconductor can be represented by a general formula Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1).
本発明のエッチング液を用いてエッチングを行う場合、AlGaAs系化合物半導体層のAlの組成の高低によりエッチングを制御できる。すなわち、AlGaAs系化合物半導体を一般式AlxGa1-xAsで表した場合、0.45≦x≦1のときにAlGaAs系化合物半導体層をエッチングでき、0≦x<0.45のときはAlGaAs系化合物半導体層をエッチングしない。すなわち、AlGaAs系化合物半導体層は、Al組成が0.45≦x≦1のときにエッチング層として機能し、0≦x<0.45のときにエッチングストップ層として機能することができる。 When etching is performed using the etching solution of the present invention, the etching can be controlled depending on the Al composition level of the AlGaAs compound semiconductor layer. That is, when the AlGaAs compound semiconductor is represented by the general formula Al x Ga 1-x As, the AlGaAs compound semiconductor layer can be etched when 0.45 ≦ x ≦ 1, and when 0 ≦ x <0.45. The AlGaAs compound semiconductor layer is not etched. That is, the AlGaAs-based compound semiconductor layer can function as an etching layer when the Al composition is 0.45 ≦ x ≦ 1, and can function as an etching stop layer when 0 ≦ x <0.45.
AlxGa1-xAs系化合物半導体層がエッチング層として機能する場合、Alの組成は0.45≦x≦1であり、0.5≦x≦0.8であることが好ましく、0.6≦x≦0.7であることがさらに好ましい。特に0.6≦x≦0.7である場合には、適度なエッチング速度が維持でき、かつ酸化の進行を抑えることができる。 When the Al x Ga 1-x As-based compound semiconductor layer functions as an etching layer, the composition of Al is 0.45 ≦ x ≦ 1, preferably 0.5 ≦ x ≦ 0.8. More preferably, 6 ≦ x ≦ 0.7. In particular, when 0.6 ≦ x ≦ 0.7, an appropriate etching rate can be maintained and the progress of oxidation can be suppressed.
AlxGa1-xAs系化合物半導体層がエッチング層として機能する場合のエッチング速度は、使用する錯化剤の種類、フッ化水素酸と錯化剤の混合モル比、およびAl組成により異なるが、エッチング制御が容易なエッチング速度であることが好ましい。例えば、錯化剤としてクエン酸を用い、かつAl組成を0.6≦x≦0.65とした場合、0.3〜2μm/min、好ましくは0.5〜1.5μm/min、さらに好ましくは0.7〜1.3μm/minの範囲のエッチング速度を有することができる。
なお、錯化剤の替わりに無機酸又は有機酸を用いた場合は以下のようになる。塩酸を用いた場合には、例えばAl組成がx=0.65の場合、エッチング速度は3μm/min以上となり、x=0.6の場合にはエッチング速度は1.8μm/min以上となるため、エッチング制御が困難である。またその他の無機酸又は有機酸を用いた場合には、エッチングした段差側壁に凸凹を生じる。
The etching rate when the Al x Ga 1-x As-based compound semiconductor layer functions as an etching layer varies depending on the type of complexing agent used, the mixing molar ratio of hydrofluoric acid and complexing agent, and the Al composition. It is preferable that the etching rate is such that etching control is easy. For example, when citric acid is used as the complexing agent and the Al composition is 0.6 ≦ x ≦ 0.65, 0.3 to 2 μm / min, preferably 0.5 to 1.5 μm / min, more preferably Can have an etching rate in the range of 0.7 to 1.3 μm / min.
In addition, when an inorganic acid or an organic acid is used instead of the complexing agent, it is as follows. When hydrochloric acid is used, for example, when the Al composition is x = 0.65, the etching rate is 3 μm / min or more, and when x = 0.6, the etching rate is 1.8 μm / min or more. Etching control is difficult. When other inorganic acid or organic acid is used, unevenness is generated on the etched step side wall.
一方、AlxGa1-xAs系化合物半導体層がエッチングストップ層として機能する場合には、0≦x<0.45であり、0≦x≦0.4であることが好ましく、0≦x≦0.2であることがさらに好ましい。特にAl組成を0≦x≦0.2にすると、酸化の問題もなく、かつ非常に薄層であってもエッチングを抑えることができるため好ましい。 On the other hand, when the Al x Ga 1-x As compound semiconductor layer functions as an etching stop layer, 0 ≦ x <0.45, preferably 0 ≦ x ≦ 0.4, and 0 ≦ x More preferably, it is ≦ 0.2. In particular, it is preferable to set the Al composition to 0 ≦ x ≦ 0.2 because there is no problem of oxidation and etching can be suppressed even with a very thin layer.
なお、エッチングストップ層に関しては、AlGaAs系化合物半導体以外の化合物半導体からなる層であってもよい。例えば、GaInP系化合物半導体層やInP系化合物半導体層などのAlを含まない化合物半導体層、およびIII族元素中のAl組成が低い層、特にAl組成が0.45より小さい化合物半導体層もエッチングストップ層として用いることができる。 The etching stop layer may be a layer made of a compound semiconductor other than an AlGaAs compound semiconductor. For example, etching stop for Al-free compound semiconductor layers such as GaInP-based compound semiconductor layers and InP-based compound semiconductor layers, and layers with a low Al composition in group III elements, especially compound semiconductor layers with an Al composition of less than 0.45 Can be used as a layer.
本発明のエッチング液は、上記のエッチング特性を利用することにより、例えば、前記AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層をAlxGa1-xAs(0≦x<0.45)からなる第1の化合物半導体層と、AlxGa1-xAs(0.45≦x≦1)からなる第2の化合物半導体層とで形成した場合、前記第2の化合物半導体層を選択的にエッチングすることができる。特に、本発明のエッチング液を用いて化合物半導体レーザーを形成する場合には、このような選択的なエッチングを行うことが好ましい。 The etching solution of the present invention utilizes the above-described etching characteristics, for example, to convert the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) -based compound semiconductor layer into Al x Ga 1-x As (0 ≦ x When formed with a first compound semiconductor layer made of <0.45) and a second compound semiconductor layer made of Al x Ga 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 1), the second compound The semiconductor layer can be selectively etched. In particular, when a compound semiconductor laser is formed using the etching solution of the present invention, it is preferable to perform such selective etching.
[本発明のエッチング方法]
次に、本発明のエッチング方法について説明する。
本発明のエッチング方法は、上記のエッチング液を用いてAlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層をエッチングする。
[Etching method of the present invention]
Next, the etching method of the present invention will be described.
In the etching method of the present invention, an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) based compound semiconductor layer is etched using the above etching solution.
エッチングを行う際に、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層として、AlxGa1-xAs(0≦x<0.45)からなる第1の化合物半導体層と、該第1の化合物半導体層と接触するAlxGa1-xAs(0.45≦x≦1)からなる第2の化合物半導体層とを有するAlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層を用い、該化合物半導体層に上記のエッチング液を接触させることにより、第2の化合物半導体層を選択的にエッチングできる。 When performing etching, the first compound semiconductor layer made of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x <0.45) is used as the Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer. And an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x) having a second compound semiconductor layer made of Al x Ga 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 1) in contact with the first compound semiconductor layer ≦ 1) The second compound semiconductor layer can be selectively etched by using a system compound semiconductor layer and bringing the etching liquid into contact with the compound semiconductor layer.
本発明のエッチング方法は、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の表面の一部分に本発明のエッチング液によりエッチングされないマスクパターンを形成した後、本発明のエッチング液を用いて前記化合物半導体層のエッチングを行い、前記化合物半導体層の表面に段差を形成することができる。 The etching method of the present invention comprises forming a mask pattern that is not etched by the etching solution of the present invention on a part of the surface of an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer, and then etching the etching solution of the present invention. A step can be formed on the surface of the compound semiconductor layer by performing etching of the compound semiconductor layer using.
マスクパターンの形成方法は、特に限定されず、一般的な手法を用いてマスクパターンを形成できる。マスクパターンは、例えば、表面にレジストを塗布した後、作製したい形状やストライプ幅にあったフォトマスクを用いて露光を行うことにより形成できる。また、マスクパターンは、フッ化水素酸の侵食を受けにくい材料、例えばタングステン、金などの金属を用いても形成できる。さらに、本発明では、上記のエッチングストップ層を形成する、Alを含まないGaAs化合物半導体やAl組成の低い(x<0.45)AlxGa1-xAs系化合物半導体などの材料を用いてマスクパターンを形成することもできる。 The method for forming the mask pattern is not particularly limited, and the mask pattern can be formed using a general method. The mask pattern can be formed, for example, by applying a resist on the surface and then performing exposure using a photomask having a shape to be produced and a stripe width. The mask pattern can also be formed using a material that is not easily eroded by hydrofluoric acid, for example, a metal such as tungsten or gold. Furthermore, in the present invention, a material such as an Al-free GaAs compound semiconductor or a low Al composition (x <0.45) Al x Ga 1-x As compound semiconductor that forms the etching stop layer is used. A mask pattern can also be formed.
図1に本発明のエッチング液でエッチングを行った後に形成されるAlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の段差形状を示す。図1に示されるように、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層の(111)面をGa面とした場合、従来のフッ化水素酸と水、またはフッ化水素酸と塩酸との混合液でエッチングを行い、(100)面上の<011>方向(図1(a))にマスクパターンを形成したときのエッチング部分の形状は、逆メサ形状であり(図1(b))、<0−11>方向(図1(d))にマスクパターンを形成したときのエッチング部分の形状は、順メサ形状である(図1(e))。これに対し、本発明のエッチング液でエッチングを行った場合、(100)面上のエッチング部分の形状は、従来のエッチング液を用いた場合のように逆メサ形状(図1(b))とはならず、エッチング部分の側壁がやや丸みをもった順メサ形状(図1(c))である。これにより本発明のエッチング方法によれば、<0−11>方向にマスクパターンを形成してエッチングを行った場合(図1(f))とほぼ同様の順メサ形状の段差を形成できる。
なお、本明細書において「順メサ形状」とは、エッチングの開口部がエピタキシャル成長方向側にハの字状に広がる形状をいい、側辺が多少湾曲した形状(例えば図1(c))も含まれる。
FIG. 1 shows a step shape of an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) -based compound semiconductor layer formed after etching with the etching solution of the present invention. As shown in FIG. 1, when the (111) plane of an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer is a Ga plane, conventional hydrofluoric acid and water, or fluoride When etching is performed with a mixed solution of hydrogen acid and hydrochloric acid, and the mask pattern is formed in the <011> direction (FIG. 1A) on the (100) plane, the shape of the etched portion is an inverted mesa shape ( The shape of the etched portion when the mask pattern is formed in the <0-11> direction (FIG. 1 (d)) is a forward mesa shape (FIG. 1 (e)). On the other hand, when etching is performed with the etching solution of the present invention, the shape of the etched portion on the (100) plane is the reverse mesa shape (FIG. 1B) as in the case of using the conventional etching solution. In other words, the side wall of the etched part has a slightly mesa shape (FIG. 1C). As a result, according to the etching method of the present invention, it is possible to form a step having a forward mesa shape that is substantially the same as that when the mask pattern is formed in the <0-11> direction and etching is performed (FIG. 1 (f)).
In this specification, the “forward mesa shape” refers to a shape in which an etching opening extends in a square shape toward the epitaxial growth direction, and includes a shape whose side is slightly curved (for example, FIG. 1C). It is.
本発明のエッチング液を用いてエッチングを行った場合に形成される、(111)面をGa面としたときにおける(100)面上の<011>方向に形成されるマスクパターンは、ストライプ状であるが、<011>方向のストライプから±45°以内、好ましくは±30°以内、さらに好ましくは±15°以内のずれも含まれる。 The mask pattern formed in the <011> direction on the (100) plane when the (111) plane is a Ga plane, which is formed when etching is performed using the etching solution of the present invention, is a stripe shape. However, a deviation within ± 45 °, preferably within ± 30 °, more preferably within ± 15 ° from the stripe in the <011> direction is also included.
[本発明の半導体基板]
本発明の半導体基板は、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)系化合物半導体層を本発明のエッチング液でエッチングして形成される段差を有する。この段差は、従来のエッチング液で形成される段差と比較して、エッチング部分の側壁面に凹凸がなく平滑な面が得られる。段差の形状は特に制限されるものではないが、順メサ形状であることが好ましい。さらに、本発明で用いられる半導体基板のオフ角度は、±20°以下であることが好ましく、±15°以下であることがさらに好ましく、±10°以下であることが最も好ましい。
[Semiconductor substrate of the present invention]
The semiconductor substrate of the present invention has a step formed by etching an Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) compound semiconductor layer with the etching solution of the present invention. Compared with the step formed with the conventional etching solution, this step has a smooth surface with no unevenness on the side wall surface of the etched portion. The shape of the step is not particularly limited, but is preferably a forward mesa shape. Further, the off-angle of the semiconductor substrate used in the present invention is preferably ± 20 ° or less, more preferably ± 15 ° or less, and most preferably ± 10 ° or less.
以下に具体例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
The materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.
(実施例1)
1.エッチング液の調製
6.4mol/lのフッ化水素酸(HF49重量%)225mlとクエン酸一水和物270g(1.3mol)と水とを混合し、全体で600mlになるように調製してエッチング液を調製した。
(Example 1)
1. Preparation of etching solution 225 ml of 6.4 mol / l hydrofluoric acid (HF 49 wt%), 270 g (1.3 mol) citric acid monohydrate and water were mixed to prepare a total of 600 ml. An etching solution was prepared.
2.サンプルの作製
MOCVDを用いてGaAs基板の(100)面上に、厚さ1.0μmのGaAsバッファー層、厚さ1.6μmのAl0.52Ga0.48As層、厚さ3nmのGaAs層、厚さ0.7μmのAl0.62Ga0.38As層をこの順に積層してサンプルを作製した。
なお、Al0.52Ga0.48As層は、エッチングの停止が効果的に行われているか否かを確認するためにGaAsエッチングストップ層の下層に形成した。
次いで、Al0.62Ga0.38As層上に通常のフォトリソグラフィーを用いて<0−11>方向にレジストにより、幅1.5μmのストライプ形状のエッチングマスクパターンを形成した。
2. Sample Preparation Using MOCVD, a GaAs buffer layer with a thickness of 1.0 μm, an Al 0.52 Ga 0.48 As layer with a thickness of 1.6 μm, a GaAs layer with a thickness of 3 nm, a thickness of 0 on a (100) surface of a GaAs substrate. A sample was prepared by laminating 0.7 μm Al 0.62 Ga 0.38 As layers in this order.
The Al 0.52 Ga 0.48 As layer was formed below the GaAs etching stop layer to confirm whether or not the etching was effectively stopped.
Next, an etching mask pattern having a stripe shape with a width of 1.5 μm was formed on the Al 0.62 Ga 0.38 As layer with a resist in the <0-11> direction using ordinary photolithography.
3.エッチング
上記エッチング液を用いて、上記サンプルのエッチングを行った。その結果、約40秒でGaAs層に到達した。この時、エッチングした部分の形状は順メサ形状であり、段差底部分の幅は1.8μmであった。
さらに、形成された段差断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、段差側壁には凹凸は見られず、非常に平滑な平面が形成されていた。また、エッチング幅は面内で安定していた。
3. Etching The sample was etched using the etching solution. As a result, the GaAs layer was reached in about 40 seconds. At this time, the shape of the etched portion was a normal mesa shape, and the width of the step bottom portion was 1.8 μm.
Furthermore, when the formed step cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM), no unevenness was found on the side wall of the step, and a very smooth plane was formed. The etching width was stable in the plane.
上記エッチング液でエッチングを行ったサンプルは、GaAs層でエッチングが停止され、その下のAl0.52Ga0.48As層がまったくエッチングされていなかった。また、上記エッチング液でエッチングされたAl0.62Ga0.38As層には、順メサ形状の段差が形成されていた。
これより本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、Al組成の高いAl0.62Ga0.38As層のみを選択的にエッチングでき、かつエッチングによりAl0.62Ga0.38As層において順メサ形状の段差を形成できることが分かる。
In the sample etched with the above etchant, the etching was stopped at the GaAs layer, and the Al 0.52 Ga 0.48 As layer below it was not etched at all. Further, a forward mesa-shaped step was formed in the Al 0.62 Ga 0.38 As layer etched with the etching solution.
Thus, according to the etching solution and the etching method of the present invention, only the Al 0.62 Ga 0.38 As layer having a high Al composition can be selectively etched, and a forward mesa-shaped step can be formed in the Al 0.62 Ga 0.38 As layer by etching. I understand.
(実施例2)
1.エッチング液の調製
実施例1と同様の方法で、エッチング液を調製した。
(Example 2)
1. Preparation of Etching Solution Etching solution was prepared in the same manner as in Example 1.
2.サンプルの作製
MOCVDを用いてGaAs基板の(100)面上に、厚さ1.0μmのGaAsバッファー層、厚さ1.6μmのAl0.52Ga0.48As層、厚さ3.0nmのGaAs層、厚さ0.7μmのAl0.55Ga0.45As層をこの順に積層してサンプルを作製した。なお、Al0.52Ga0.48As層は、エッチングの停止が効果的に行われているか否かを確認するためにGaAs層の下層に形成した。
次いで、Al0.55Ga0.45As層上に通常のフォトリソグラフィーを用いて<0−11>方向にレジストにより幅1.5μmのストライプ形状のエッチングマスクパターンを形成した。
2. Sample Preparation Using MOCVD on a (100) surface of a GaAs substrate, a 1.0 μm thick GaAs buffer layer, a 1.6 μm thick Al 0.52 Ga 0.48 As layer, a 3.0 nm thick GaAs layer, A sample was prepared by laminating 0.7 μm thick Al 0.55 Ga 0.45 As layers in this order. The Al 0.52 Ga 0.48 As layer was formed below the GaAs layer in order to confirm whether or not the etching was effectively stopped.
Next, a stripe-shaped etching mask pattern having a width of 1.5 μm was formed on the Al 0.55 Ga 0.45 As layer with a resist in the <0-11> direction using ordinary photolithography.
3.エッチング
実施例1で作製したエッチング液を用いて、上記サンプルのエッチングを行った。その結果、約190秒でGaAs層に到達したが、GaAs層でエッチングは停止し、その下のAl0.52Ga0.48As層はまったくエッチングされなかった。形成されたAl0.55Ga0.45As層のエッチングした部分の形状は順メサ形状であり、底の部分の幅は約1.9μmであった。
さらに、形成された段差の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、Al0.55Ga0.45As層の段差の側壁には非常に滑らかな平面が形成されていた。また、エッチング幅は面内で安定していた。
3. Etching of the sample was performed using the etching solution prepared in Etching Example 1. As a result, the GaAs layer was reached in about 190 seconds, but the etching was stopped at the GaAs layer, and the Al 0.52 Ga 0.48 As layer below it was not etched at all. The shape of the etched portion of the formed Al 0.55 Ga 0.45 As layer was a normal mesa shape, and the width of the bottom portion was about 1.9 μm.
Further, when the cross section of the formed step was observed with a scanning electron microscope (SEM), a very smooth plane was formed on the side wall of the step of the Al 0.55 Ga 0.45 As layer. The etching width was stable in the plane.
これより本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、Alを含まないGaAs層はエッチングせずに、Al組成の高いAl0.55Ga0.45As層のみのエッチングを行い、かつ滑らかな平面を有する順メサ形状の段差を形成できることが分かる。 Thus, according to the etching solution and etching method of the present invention, the Al GaAs layer containing no Al is not etched, only the Al 0.55 Ga 0.45 As layer having a high Al composition is etched, and a forward mesa having a smooth plane is obtained. It can be seen that a step of the shape can be formed.
(実施例3)
1.エッチング液の調製
実施例1と同様の方法で、エッチング液を調製した。
(Example 3)
1. Preparation of Etching Solution Etching solution was prepared in the same manner as in Example 1.
2.サンプルの作製
MOCVDを用いてGaAs基板の(100)面上に、厚さ1.0μmのGaAsバッファー層、厚さ1.6μmのAl0.52Ga0.48As層、厚さ3.0nmのGaAs層、厚さ0.7μmのAl0.42Ga0.58As層をこの順に積層してサンプルを作製した。
次いで、Al0.42Ga0.58As層上に通常のフォトリソグラフィーを用いて<0−11>方向にレジストにより幅1.5μmのストライプ形状のエッチングマスクパターンを形成した。
2. Sample Preparation Using MOCVD on a (100) surface of a GaAs substrate, a 1.0 μm thick GaAs buffer layer, a 1.6 μm thick Al 0.52 Ga 0.48 As layer, a 3.0 nm thick GaAs layer, A sample was prepared by laminating 0.7 μm thick Al 0.42 Ga 0.58 As layers in this order.
Next, a stripe-shaped etching mask pattern having a width of 1.5 μm was formed on the Al 0.42 Ga 0.58 As layer with a resist in the <0-11> direction using ordinary photolithography.
3.エッチング
実施例1で作製したエッチング液を用いて、上記サンプルのエッチングを行ったところ、Al0.42Ga0.58As層はまったくエッチングされなかった。
3. When the sample was etched using the etching solution prepared in Etching Example 1, the Al 0.42 Ga 0.58 As layer was not etched at all.
これより本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、Al組成が0.45未満のAlGaAs系化合物半導体層をエッチングせずに、Al組成が0.45以上のAlGaAs系化合物半導体層のみを選択的にエッチングすることが分かる。 Thus, according to the etching solution and etching method of the present invention, only the AlGaAs compound semiconductor layer having an Al composition of 0.45 or more is selectively etched without etching the AlGaAs compound semiconductor layer having an Al composition of less than 0.45. It turns out that it etches.
(実施例4)
1.エッチング液の調製
実施例1と同様の方法で、エッチング液を調製した。
Example 4
1. Preparation of Etching Solution Etching solution was prepared in the same manner as in Example 1.
2.サンプルの作製
MOCVDを用いてGaAs基板の(100)面上に、厚さ1.0μmのGaAsバッファー層、厚さ1.6μmのAl0.52Ga0.48As層、厚さ3.0nmのGaAs層、厚さ1.0μmのAl0.65Ga0.35As層をこの順に積層してサンプルを作製した。なお、Al0.52Ga0.48As層は、エッチングの停止が効果的に行われているか否かを確認するためにGaAs層の下層に形成した。
次いで、Al0.65Ga0.35As層上に通常のフォトリソグラフィーを用いて<011>方向にレジストにより幅1.5μmのストライプ形状のエッチングマスクパターンを形成した。
2. Sample Preparation Using MOCVD on a (100) surface of a GaAs substrate, a 1.0 μm thick GaAs buffer layer, a 1.6 μm thick Al 0.52 Ga 0.48 As layer, a 3.0 nm thick GaAs layer, A 1.0 μm thick Al 0.65 Ga 0.35 As layer was laminated in this order to prepare a sample. The Al 0.52 Ga 0.48 As layer was formed below the GaAs layer in order to confirm whether or not the etching was effectively stopped.
Next, a stripe-shaped etching mask pattern having a width of 1.5 μm was formed on the Al 0.65 Ga 0.35 As layer with a resist in the <011> direction by using ordinary photolithography.
3.エッチング
実施例1で作製したエッチング液を用いて、上記サンプルのエッチングを行ったところ、約40秒でGaAs層に到達したが、GaAs層でエッチングは停止し、その下のAl0.52Ga0.48As層はまったくエッチングされなかった。この時、Al0.65Ga0.35As層の段差の形状は、側壁が少し丸みを帯びたメサ形状であり、エッチングした底部分の幅は約2.4μmであった。
3. When the above sample was etched using the etching solution produced in the etching example 1, it reached the GaAs layer in about 40 seconds, but the etching stopped at the GaAs layer, and the Al 0.52 Ga 0.48 As layer below it. Was not etched at all. At this time, the step shape of the Al 0.65 Ga 0.35 As layer was a mesa shape with slightly rounded side walls, and the width of the etched bottom portion was about 2.4 μm.
これより本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、Alを含まないGaAs層はエッチングせずに、Al組成の高いAl0.65Ga0.35As層のみを選択的にエッチングできることが分かる。また、従来のエッチング液およびエッチング方法では<011>方向にストライプ状のマスクパターンを形成した場合、エッチング部分の段差が逆メサ形状になるのとは異なり、本発明のエッチング液であれば段差の形状をメサ形状にできる。 Thus, according to the etching solution and the etching method of the present invention, it is understood that only the Al 0.65 Ga 0.35 As layer having a high Al composition can be selectively etched without etching the GaAs layer not containing Al. Further, in the case of forming a striped mask pattern in the <011> direction in the conventional etching solution and the etching method, the step of the etched portion is different from the reverse mesa shape. The shape can be a mesa shape.
(比較例1)
エッチング液として、6.4mol/lのフッ化水素酸(49重量%):水=1:10(体積比)の混合液600mlを用いたことを除き、実施例1と同様の方法でサンプルのエッチングを行った。その結果、約240秒でGaAs層に到達した。この時のエッチング部の底部分の幅は2.1μmであった。
(Comparative Example 1)
The sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that 600 ml of a mixture of 6.4 mol / l hydrofluoric acid (49 wt%): water = 1: 10 (volume ratio) was used as the etching solution. Etching was performed. As a result, the GaAs layer was reached in about 240 seconds. At this time, the width of the bottom portion of the etched portion was 2.1 μm.
上記エッチング液により形成された段差の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、段差側壁には凹凸が形成されていた。また、エッチング部の幅は面内で一定ではなく、ばらつきがあった。また、横方向へのエッチングの広がりが大きかった。
これより、比較例で用いたフッ化水素酸−水からなるエッチング液では、エッチング幅の広いものは容易に形成できるが、幅の細いものはエッチング幅の制御が困難であることが分かる。
When the cross section of the step formed by the etching solution was observed with a scanning electron microscope (SEM), irregularities were formed on the side wall of the step. In addition, the width of the etched portion was not constant in the plane and varied. Further, the etching spread in the lateral direction was large.
From this, it can be seen that the etching solution composed of hydrofluoric acid-water used in the comparative example can be easily formed with a wide etching width, but it is difficult to control the etching width with a thin etching liquid.
(比較例2)
比較例1で使用したエッチング液と実施例4で作製したサンプルを用いたことを除き、比較例1と同様の方法でサンプルのエッチングを行った。その結果、約230秒でGaAs層に到達したが、その下のAl0.52Ga0.48As層はまったくエッチングされなかった。形成された段差形状は逆メサ形状であり、エッチング部分の底幅は3.0μmであった。
(Comparative Example 2)
The sample was etched in the same manner as in Comparative Example 1 except that the etching solution used in Comparative Example 1 and the sample prepared in Example 4 were used. As a result, the GaAs layer was reached in about 230 seconds, but the underlying Al 0.52 Ga 0.48 As layer was not etched at all. The formed step shape was an inverted mesa shape, and the bottom width of the etched portion was 3.0 μm.
これより従来のエッチング液を用いてエッチングを行うと形成される段差の形状は逆メサ形状であり、順メサ形状は形成されないことが分かる。 From this, it can be seen that when etching is performed using a conventional etching solution, the shape of the step formed is an inverted mesa shape, and a forward mesa shape is not formed.
本発明のエッチング液及びエッチング方法は、AlGaAs系化合物半導体層のAl組成を調整することにより、エッチングを制御し、かつエッチング部分を凹凸のない平滑な面にすることができるため、AlGaAs系化合物半導体を用いた発光ダイオードや半導体レーザーなどの発光素子や高周波素子などの半導体デバイスのエッチングに利用できる。 The etching solution and etching method of the present invention can control the etching by adjusting the Al composition of the AlGaAs compound semiconductor layer and make the etched portion a smooth surface without unevenness. It can be used for etching of light emitting elements such as light emitting diodes and semiconductor lasers and semiconductor devices such as high frequency elements.
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| JP (1) | JP2005191285A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7863061B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface emitting laser manufacturing method, surface emitting laser array manufacturing method, surface emitting laser, surface emitting laser array, and optical apparatus including surface emitting laser array |
| WO2011086876A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社Sumco | Surface cleaning method for silicon wafer |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003430905A patent/JP2005191285A/en active Pending
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| US8068529B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface emitting laser manufacturing method, surface emitting laser array manufacturing method, surface emitting laser, surface emitting laser array, and optical apparatus including surface emitting laser array |
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