(57)【要約】【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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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請求項１に記載のエッチング液。
【請求項３】
前記錯化剤がクエン酸である請求項１または２に記載のエッチング液。
【請求項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である請求項１〜３のいずれか一項に記載のエッチング液。
【請求項５】
請求項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。
【請求項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、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請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項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、請求項１〜４のいずれか一項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。
【請求項８】
前記マスクパターンが、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請求項７に記載のエッチング方法。
【請求項９】
請求項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。
【請求項１０】
請求項８に記載のエッチング方法により形成されたメサ形状の段差を有する半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【特許文献１】特開平６−１９６８０１号公報（請求項３３〜３９）
【非特許文献１】F. Stern and J.M. Woodall, J.Appl.Phys. 45(1974) p3904-3906
【非特許文献２】L.A. Coldren and J.L. Merz, ELECRONICS LETTERS, 21(1985) p558-559
【非特許文献３】Y. Komatsu, S. Isozumi, T. Kotani, FUJITSU Scientific and Technical Journal (1976 March) p125-139
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【実施例】
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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を示す説明図である。
【図１】
2005191285.tif 000002