(57)【要約】【課題】半導体層の表面平滑性を維持しつつＢｅ酸化物を排除して、ＡｕＢｅ層を有する所定形状のｐ側電極を遅延なく安定して形成することが可能な半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１の表面処理工程によりＡｕＢｅ層４内及びその近傍に生成されたＢｅ酸化物を効率良く溶解除去することができるため、続くエッチング工程をＢｅ酸化物の影響を受けずに遅延なく行うことができる。また、エッチング工程にＫＣＮ系エッチャントを用いることにより、半導体層の表面平滑性を良好に維持しつつ、ｐ側電極を迅速かつ安定して形成することが可能となる。また更に、エッチング後の第２の表面処理工程により残留したＢｅ酸化物は完全に除去されるため、後の工程でＢｅ酸化物が悪影響を及ぼすこともない。【選択図】図１
2008140951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の製造方法において、
半導体層にＢｅ（ベリリウム）を含む電極層を形成する電極層形成工程と、
前記電極層形成工程後に、前記電極層をリン酸を含有する溶液を用いて表面処理する第１の表面処理工程と、
前記第１の表面処理工程後に、前記電極層をエッチングして所定形状の電極を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程に用いられるエッチャントは、シアン化カリウムを含有することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング工程後に、前記電極を、リン酸を含有する溶液を用いて表面処理する第２の表面処理工程と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子の製造方法に関し、特に半導体素子に設ける電極層を所定の形状で安定的に形成することが可能な半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子はダイオード、トランジスタ等の能動部品として、またメモリ等の記録デバイス、フォトダイオード等の受光デバイス、半導体レーザ等の発光デバイスなど、様々な機能を有するものが幅広く開発され、現代の電気電子機器にとって必要不可欠なものである。
【０００３】
これら半導体素子、特にＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）、ＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウムガリウムインジウムリン）、ＩｎＰ（インジウムリン）などのIII−Ｖ族の半導体材料を用いる半導体素子においては、ｐ型半導体側の電極材料としてＡｕＢｅ（金−ベリリウム）などの金属間化合物が通常用いられる。ここで、III−Ｖ族の半導体材料を用いた半導体素子のｐ型半導体層上に、ＡｕＢｅ層を有する所定形状のｐ型オーミック電極を選択的に形成する従来の電極形成方法の一例を図２を用いて説明する。
【０００４】
先ず、図２（ａ）に示す、III−Ｖ族の半導体であるＧａＡｓ基板１１上に形成されたｐ型ＧａＡｓ層１２（Ｚｎドープ濃度が５×１０１８ｃｍ−３）の表面に、既知のリン酸及び過酸化水素水を含む混合溶液等のエッチャントによりエッチングを施すことにより、ｐ型ＧａＡｓ層１２の表面上の酸化物及び異物等を除去する。
【０００５】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層１２の表面に真空蒸着法、スパッタ法等の周知の手法により厚み１５０ｎｍのＡｕＢｅ層４及び、厚み６００ｎｍのＡｕ（金）層５をｐ型ＧａＡｓ層１２側から順次成膜することで電極層７ａを形成する。
【０００６】
次に、図２（ｃ）に示すように、電極層７ａ表面上の所定の領域をフォトリソグラフィ法で形成したレジスト６によりマスキングする。
【０００７】
次に、レジスト６が形成されていない領域の電極層７ａをヨウ化アンモニウム系エッチャントでエッチングして除去した後、レジスト６を除去することで、図２（ｄ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層１２上にＡｕＢｅ層４及び、Ａｕ層５からなる所定形状のｐ側電極７を選択的に形成する。その後、所定の熱処理を施すことでｐ型ＧａＡｓ層１２のｐ側電極７と接する部分にオーミック特性を付与することで、ｐ側電極７がｐ型オーミック電極として機能する。
【０００８】
しかしながら、ｐ側電極７を形成する際のヨウ化アンモニウム系エッチャントによるエッチングは安定性に乏しいことに加え、Ｂｅ酸化物をエッチングすることができない。このため、ＡｕＢｅ層４とＡｕ層５との界面部分やＡｕＢｅ層４内に存在するＢｅ酸化物により電極層７ａのエッチングが阻害され、ｐ側電極７の形成が著しく遅延するという問題点がある。また、ｐ側電極７の形成後にｐ型ＧａＡｓ層１２上にＢｅ酸化物が残留し、後の工程で悪影響を及ぼすという問題点がある。
【０００９】
これらの問題点を回避するために、下記[特許文献１]に開示される化合物半導体素子及びその製造方法に関する発明では、ヨウ化アンモニウム系エッチャントにＢｅ酸化物もエッチング可能なバッファードフッ酸（フッ化水素酸にフッ化アンモニウムを混合した溶液）を混入したエッチャントを用いることにより、ＡｕＢｅ層４及び、Ａｕ層５を遅延なくエッチングし、所定形状のｐ側電極７をスムーズに形成することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２３２２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、[特許文献１]に開示された発明で用いられるバッファードフッ酸を混入したエッチャントは、III−Ｖ族半導体を用いた全ての半導体素子に使用できるものではない。例えば、ｐ側電極７を形成するｐ型半導体層がＡｌＧａＡｓである場合、ＡｌＧａＡｓ半導体層も上記のバッファードフッ酸によりエッチングされるため、半導体層等の表面平滑性が著しく劣化し後の工程に悪影響を及ぼすという問題がある。従って、これに替わる、半導体層の表面平滑性を損なうことなく所定形状のｐ側電極７を形成することができるような半導体素子の製造方法が望まれる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体層の表面平滑性を維持しつつＢｅ酸化物を排除して、ＡｕＢｅ層を有する所定形状のｐ側電極を遅延なく安定して形成することが可能な半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、
半導体素子の製造方法において、
半導体層にＢｅ（ベリリウム）を含む電極層７ａを形成する電極層形成工程と、
前記電極層形成工程後に、前記電極層７ａをリン酸を含有する溶液を用いて表面処理する第１の表面処理工程と、
前記第１の表面処理工程後に、前記電極層７ａをエッチングして所定形状の電極を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【００１４】
また、前記エッチング工程に用いられるエッチャントは、シアン化カリウムを含有することを特徴とする前記の半導体素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【００１５】
更に、前記エッチング工程後に、前記電極を、リン酸を含有する溶液を用いて表面処理する第２の表面処理工程と、
を有することを特徴とする前記の半導体素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記の手順により、
（１）電極層をエッチングする前に、リン酸を含有する溶液に浸漬することで、電極層中のＢｅ酸化物を除去できるため、後に行われる電極層のエッチングが遅延なく進行しｐ側電極を迅速に形成することができる。
（２）ｐ側電極形成時のエッチングに、ＫＣＮ（シアン化カリウム）系のエッチャントを用いることで、半導体層の表面平滑性を維持しつつ迅速かつ安定して所定形状のｐ側電極を形成することができる。
（３）上記の効果に加え、ｐ側電極形成後にリン酸を含有する溶液に再度浸漬することで、半導体層上にＢｅ酸化物が残留していたとしても、これを除去することができる。このため、Ｂｅ酸化物の残留による後の工程への悪影響を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る半導体素子の製造方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明を発光ダイオードの製造方法に適用して説明する図である。尚、従来例と同様の部材に関しては同符号を用いて表す。
【００１８】
先ず、図１（ａ）に示すように、半導体層形成工程として、ｎ型ＡｌＧａＡｓ基板１上に、発光層２、厚み５μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ層３（Ｚｎドープ濃度が５×１０１８ｃｍ−３）を順次ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ  分子線エピタキシャル成長）法等の周知の手法により成膜することで半導体ウエハ１０を作製する。次に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３の表面を既知のリン酸及び過酸化水素水を含むエッチャントによってエッチングすることにより、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３表面の酸化物および異物等を除去する。尚、この際用いられるエッチャントは同様の効果が得られる硫酸及び過酸化水素水を含む混合溶液、有機酸及び過酸化水素水を含む混合溶液等の他のエッチャントを用いても良い。
【００１９】
次に電極層形成工程として、図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３上に、真空蒸着法、スパッタ法等の周知の手法により厚み１５０ｎｍのＡｕＢｅ層４及び、厚み５００ｎｍのＡｕ層５をｐ型ＡｌＧａＡｓ層３側から順次成膜し電極層７ａを形成する。
【００２０】
次にマスキング工程として、図１（ｃ）に示すように、電極層７ａ上の所定の領域にレジスト６をフォトリソグラフィ法等により選択的に形成する。
【００２１】
次に第１リン酸溶液処理工程（第１の表面処理工程）として、電極層７ａが形成された半導体ウエハ１０を、室温下で所定の時間、リン酸と水との体積比が１：１のリン酸水溶液に浸漬する。これにより、リン酸水溶液がＡｕＢｅ層４に存在する欠陥を通してＡｕＢｅ層４内に浸透し、ＡｕＢｅ層４とＡｕ層５との界面部分及びＡｕＢｅ層４内に存在するＢｅ酸化物を溶解除去する。その後、半導体ウエハ１０を純水でリンスし洗浄する。尚、この第１リン酸溶液処理工程はマスキング工程前に行っても良い。
【００２２】
次にエッチング工程として、ＫＣＮを含有するＫＣＮ系エッチャント（ＫＣＮとアルカリ調整剤（市販品のエンストリップ等）との混合液）を用いてエッチングすることにより、レジスト６が形成されていない領域のＡｕＢｅ層４及び、Ａｕ層５を除去する。これにより、図１（ｄ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３上にＡｕＢｅ層４及び、Ａｕ層５からなる所定形状のｐ側電極７を形成する。尚、ＫＣＮ系エッチャントはｐ型ＡｌＧａＡｓ層３等の半導体層をエッチングすることがないため、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３の表面平滑性は良好に維持される。
【００２３】
次に、第２リン酸溶液処理工程（第２の表面処理工程）として、ｐ側電極７が形成された半導体ウエハ１０を、再度、室温下で所定の時間、リン酸と水との体積比が１：１のリン酸水溶液に浸漬した後、純水でリンスし洗浄する。これにより、ＡｕＢｅ層４及びＡｕ層５がエッチング除去されることで露出したｐ型ＡｌＧａＡｓ層３の表面に、Ｂｅ酸化物が残留していたとしても、この残留Ｂｅ酸化物は第２リン酸溶液処理工程により完全に除去される。従って、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３表面のＢｅ酸化物が後の工程に悪影響を及ぼすことはない。
【００２４】
尚、第１リン酸溶液処理工程及び第２リン酸溶液処理工程にて用いられるリン酸溶液のリン酸と水との混合比率は用途に応じて適宜変更することができる。また、リン酸溶液の溶媒は特に水に限定しなくとも良い他、リン酸溶液にはその他の化合物等を必要に応じて適宜加えることも可能である。
【００２５】
次にレジスト６を有機溶剤等で除去した後に、ｎ側電極形成工程としてｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面に真空蒸着法、スパッタ法等の周知の手法によりＡｕＧｅＮｉ層及びＡｕ層からなるｎ側電極８を形成する。
【００２６】
次に熱処理工程として、ｎ側電極８が形成された半導体ウエハ１０に所定の熱処理を施すことで、ｐ側電極７及びｎ側電極８に接する部分の各半導体層にオーミック特性を付与する。これにより、ｐ側電極７がｐ型オーミック電極として、ｎ側電極８がｎ型オーミック電極として機能する。
【００２７】
最後に半導体素子形成工程として、半導体ウエハ１０を、ダイシング法等により所定の寸法に切断することでチップ化し、図１（ｅ）に示すような発光ダイオード２０を製造する。このようにして製造された発光ダイオード２０は、ｐ側電極７を正極にｎ側電極８を負極にして電流を印加することで駆動し発光する。
【００２８】
尚、電極層形成工程にて電極層７ａを形成した後に、熱処理工程で熱処理を施すことで電極層７ａにオーミック特性を付与し、その後、エッチング工程により電極層７ａをｐ側電極７に形成する工程も考えられる。このような製造工程では、熱処理によりＡｕＢｅ層４内に存在するＢｅ元素の酸化が進み、より大きく高密度なＢｅ酸化物が発生する場合がある。このように強固なＢｅ酸化物が存在する場合には、第１リン酸溶液処理工程、エッチング工程を複数回繰り返すことで、電極層７ａのエッチングを迅速かつ安定的に行うことができる。
【００２９】
尚、前述のようにエッチング工程で用いるエッチャントはＫＣＮを含有するものが好適であるが、半導体層をエッチングしないものであれば周知のエッチャントを用いても構わない。また、ｐ側電極７は本例で示したとおり、ＡｕＢｅ層４及びＡｕ層５で構成されるものが一般的であるが、少なくともＡｕＢｅ層４を有していればＡｕ層５に換えて他のＡｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属層を電極層７ａの構成に加えても良い。更に、電極層７ａの構成には、Ｔｉ層、Ｐｔ層からなるバリア層等を加えることも可能である。
【００３０】
以上のことから、本発明に係る半導体素子の製造方法によれば、第１リン酸溶液処理工程によりＡｕＢｅ層４内及びその近傍に生成されたＢｅ酸化物を効率良く溶解除去することができるため、続くエッチング工程によるＡｕＢｅ層４及び、Ａｕ層５のエッチングをＢｅ酸化物の影響を受けずに遅延なく行うことができる。
【００３１】
また、エッチング工程に、半導体層をエッチングすることがなく、従来のヨウ化アンモニウム系のエッチャントよりも効率良く電極層７ａをエッチングすることが可能なＫＣＮ系エッチャントを用いることにより、半導体層の表面平滑性を良好に維持しつつ、ｐ側電極を迅速かつ安定して形成することが可能となる。
【００３２】
また更に、電極層７ａのエッチング後にＢｅ酸化物が半導体層の表面に残留した場合でも、第２リン酸溶液処理工程により残留したＢｅ酸化物は完全に除去されるため、後の工程でＢｅ酸化物が悪影響を及ぼすこともない。
【００３３】
尚、本形態においては半導体素子として発光ダイオードを例にして説明を行ったが、本発明は特に発光ダイオードに限定されるものではなく、ＡｕＢｅ層４を有するｐ側電極を所定の形状に形成することを必要とするＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＰなど他のIII−Ｖ族半導体材料を用いた半導体素子、例えば高周波用集積素子、高周波ダイオード、発光ダイオード、発光ダイオード・アレイ、半導体レーザ・アレイ、受光素子、発光／受光素子を有する集積素子（ＯＥＩＣ）などにも適用が可能な他、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を発光ダイオードの製造方法に適用して説明する図である。
【図２】従来の半導体素子への電極形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
３  ｐ型ＡｌＧａＡｓ層
４  ＡｕＢｅ層
５  Ａｕ層
６  レジスト
７  ｐ側電極
７ａ  電極層
１０  半導体ウエハ
【図１】
2008140951.tif 000003
【図２】
2008140951.tif 000004