(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアーガスとして希ガスを含有する水素混合ガスの雰囲気下で、高周波電力が印加される印加電極とIII族窒化物半導体の表面との間に水素プラズマを発生させ、前記水素プラズマによって前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記水素混合ガスの圧力を大気圧〜２気圧に設定し、かつ前記水素混合ガス中の水素ガスの割合を５〜５０体積％に設定することを特徴とするIII族窒化物半導体の加工方法。
【請求項２】
前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記印加電極をIII族窒化物半導体の表面に対して相対的に平行方向に移動させる請求項１に記載のIII族窒化物半導体の加工方法。
【請求項３】
前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記印加電極とIII族窒化物半導体の表面との間隔を一定に保持する請求項１または２に記載のIII族窒化物半導体の加工方法。
【請求項４】
前記印加電極が、円盤型回転電極部と、この回転電極部に取り付けられた前記III族窒化物半導体の表面と平行な回転軸部とを有し、III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記回転電極部を回転させる請求項１〜３のいずれか１つに記載のIII族窒化物半導体の加工方法。
【請求項５】
前記III族窒化物半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮまたはＡｌＧａＩｎＮである請求項１〜４のいずれか１つに記載のIII族窒化物半導体の加工方法。
【請求項６】
前記III族窒化物半導体がウェハ状に形成されてなる請求項１〜５のいずれか１つに記載のIII族窒化物半導体の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体の加工方法に関し、さらに詳しくは、水素プラズマを用いてIII族窒化物半導体の表面をエッチング加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮといったIII族窒化物半導体は、１．９ｅＶから６．２ｅＶまで広域のバンドギャップを持つため、紫外域から可視光全域をカバーする発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子材料として有望な半導体である。また、これらのIII族窒化物半導体はウルツ鉱型という安定な結晶構造を持ち、熱伝導率も比較的高いという特徴から、III族窒化物半導体を用いたデバイスは、シリコンを用いた半導体デバイスに比較して、高温等の過酷な環境下での動作が可能であるため、トランジスタといった電子デバイスへの応用も期待されている。
【０００３】
III族窒化物半導体を材料とするデバイス作製のためには、所望の組成のIII族窒化物半導体薄膜を、III族窒化物半導体バルクウェハーの表面にホモエピタキシャル成長させて作製する場合と、例えばサファイアウェハー上にヘテロエピタキシャル成長させて作製する場合があり、デバイス性能の観点からは、III族窒化物半導体バルクウェハー上へIII族窒化物半導体薄膜をホモエピタキシャル成長させることが好ましい。このホモエピタキシャル成長の際に、III族窒化物半導体バルクウェハー表面の結晶状態がエピタキシャル成長層に大きく影響し、その結果、作製したデバイスの性能にも大きな影響を及ぼすこととなる。したがって、III族窒化物半導体バルクウェハーの表面を、高速かつダメージを与えることなく加工する技術の開発が必要不可欠である。すなわち、いかに結晶学的に乱れのない表面を実現するかということに集約される。
【０００４】
III族窒化物半導体の加工方法としては、水酸化カリウム等のアルカリ性溶液、もしくはリン酸や硫酸等の酸性溶液中で高温に加熱するという方法、いわゆるウェットエッチング法がある。この方法は化学的作用を用いた加工法であるため表面へのダメージは小さいが、III族窒化物半導体は化学的にきわめて安定であるため、エッチングレートが小さく実際のプロセスへの適用は困難である。
【０００５】
また、高速加工が可能な方法として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）がある。ＣＭＰはIII族窒化物半導体表面に研磨液を流しながら研磨パッドを接触させ表面を加工する技術であり、表面の高速平坦化加工が可能であるが、化学的作用と物理的作用を組み合わせた方法であるため、純粋に物理的な作用による加工よりはダメージは小さいが、加工後のIII族窒化物半導体表面には、結晶学的に僅かなダメージ層が残る。
【０００６】
また、ドライエッチング法としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）が一般的である。ＲＩＥは低圧下で塩素（Ｃｌ2）等によるプラズマを発生させ、III族窒化物半導体の表面側に負のバイアスを印加することによりプラズマ中のイオンを加速させて、III族窒化物半導体表面に作用させる加工法である。この方法では高速加工および平坦化が可能であるが、イオンの衝突という物理的作用を利用しているため、ＣＭＰ同様、加工後のIII族窒化物半導体表面にはダメージ層が形成されてしまい、原理的にダメージ層の形成を避けることはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
III族窒化物半導体は化学的安定性が高い物質であり、プラズマ等によるドライエッチングを行う際には、エッチングガスとしてＣｌ2やＢＣｌ3等の塩素系ガスが一般的に使用される。しかし、塩素は腐食性の高いガスであり、印加電極、装置本体、真空ポンプ等に耐食性を高めるための処理が必要となる。また、塩素は毒性の高いガスであるため、排気の際には除害装置が必要となる。よって塩素系ガス以外のエッチングガスを用いIII族窒化物半導体の加工を行うことができれば、危険性を低減し、尚且つ、大幅なコストダウンが可能である。
【０００８】
従来の減圧プラズマ処理においては、エッチングガスの種類に関して様々な検討が行われている。例えば、Ｃｌ2とＨ2の混合ガスを用いた方法等も報告されている（例えば、非特許文献１参照）。この場合、プラズマ中のＨラジカルは、III族窒化物半導体中の窒素と反応しＮＨ3を形成することによりエッチングを促進する効果が期待されている。しかし、III族窒化物半導体中のIII族元素はＣｌラジカルとの反応により塩化物となって除去されており、水素ガスのみによるIII族窒化物半導体の加工は困難であると言える。
【０００９】
特許文献１にはハロゲンガスと水素ガスの混合ガスおよび水素化ハロゲンガスによるＧａＮの処理の効果等が開示されている。例えばＣｌ2を用いた場合、下記の式（ａ）および式（ｂ）に示すように、ＧａはＣｌとの反応により化合物を形成し、ＮはＨとの反応によりＮＨ3を形成しエッチングが進行すると記述されており、ハロゲンガスを混合しなければエッチングは進行しないものと考えられる。
ＧａＮ＋３Ｃｌ＋３／２Ｈ2  →  ＧａＣｌ3＋ＮＨ3  （ａ）
ＧａＮ＋３ＨＣｌ  →  ＧａＣｌ3＋ＮＨ3  （ｂ）
【００１０】
また、水素ガス単体のプラズマによるIII族窒化物半導体の処理例もあり、特許文献２、特許文献３等にその効果が開示されている。しかし、この場合、水素ガスに期待される効果は、基板表面のクリーニング効果、またはレーザ素子構造におけるｐ型半導体層内の不純物をパッシベーションすることによる高抵抗化などであり、水素ガスをエッチングガスとして積極的に使用した例は存在しない。
【００１１】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４（１７）
【特許文献１】特開平９−４５６７０号公報
【特許文献２】特開平９−２７０４１５号公報
【特許文献３】特開平８−２０３８６２号公報
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑み、Ｃｌ2やＢＣｌ3等の腐食性の高い塩素系ガスを使用することなく、III族窒化物半導体の表面を良好な結晶面にエッチング加工可能なIII族窒化物半導体の加工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】
かくして、本発明によれば、キャリアーガスとして希ガスを含有する水素混合ガスの雰囲気下で、高周波電力が印加される印加電極とIII族窒化物半導体の表面との間に水素プラズマを発生させ、前記水素プラズマによって前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記水素混合ガスの圧力を大気圧〜２気圧に設定し、かつ前記水素混合ガス中の水素ガスの割合を５〜５０体積％に設定するIII族窒化物半導体の加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｃｌ2やＢＣｌ3等の腐食性の高い塩素系ガスを使用する必要がないため、水素プラズマ加工処理を行う装置本体、印加電極、真空ポンプ等に耐腐食性を高める特殊な処理を施す必要がなく、また、排気の際に除害装置を設置する必要がなくなるため、作業現場での危険性を低減し、かつ、加工処理にかかるコストを大幅に低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のIII族窒化物半導体の加工方法は、キャリアーガスとして希ガスを含有する水素混合ガスの雰囲気下で、高周波電力が印加される印加電極とIII族窒化物半導体の表面との間に水素プラズマを発生させ、前記水素プラズマによって前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する。具体的には、プラズマＣＶＭ（Chemical Vaporization Machining）法により水素プラズマを発生させてIII族窒化物半導体の表面をエッチング加工する。
【００１６】
本発明は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの他に、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮといった３元混晶やＡｌＧａＩｎＮといった４元混晶などのIII族窒化物半導体を加工対象とする。本発明によって加工されるIII族窒化物半導体は、III族窒化物半導体デバイスを作製するためのバルクウェハ状に形成されたものが主であるが、ウェハを分割したチップ状であってもよく、さらには、他の材料からなるウェハ上に膜状に形成されたIII族窒化物半導体であってもよい。
【００１７】
本発明において、前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記印加電極をIII族窒化物半導体の表面に対して相対的に平行方向に移動させてもよい。このようにすれば、表面の面積が大きいIII族窒化物半導体を加工する場合であっても表面全体を均一に加工することができる。
また、前記III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記印加電極とIII族窒化物半導体の表面との間隔を一定に保持することが、III族窒化物半導体の表面の加工ばらつきを低減することができる上で好ましい。
【００１８】
また、前記印加電極が、円盤型回転電極部と、この回転電極部に取り付けられた前記III族窒化物半導体の表面と平行な回転軸部とを有し、III族窒化物半導体の表面をエッチング加工する際に、前記回転電極部を回転させてもよい。このようにすれば、水素混合ガスが回転する回転電極２の表面に沿って流動し、水素混合ガスが水素プラズマの領域内に均一に供給される。その結果、大気圧乃至大気圧付近の圧力下でプラズマ加工処理を行う場合であっても、III族窒化物半導体への加工処理を高速化できる。
【００１９】
また、本発明は、前記水素混合ガスの圧力を１０Ｔｏｒｒ〜５気圧に設定してIII族窒化物半導体の表面をプラズマ処理可能であるが、品質良好にかつ低コストにて加工できる観点から１００Ｔｏｒｒ〜２気圧が好ましく、大気圧〜２気圧がより好ましい。
水素混合ガスが大気圧以上（７６０Ｔｏｒｒ程度以上）でのプラズマ処理は、III族窒化物半導体の加工に寄与する水素ラジカル（中性ラジカル）の絶対数が多く、水素ラジカルとIII族窒化物半導体構成原子との化学反応を増加させることができ、III族窒化物半導体の表面の高速加工（エッチングレート１００〜１０００ｎｍ／分）が可能である。つまり、プラズマ中に存在する中性ラジカルの絶対数の少ない減圧プラズマ処理（１０Ｔｏｒｒ未満）では、水素ガスによる水素プラズマ処理効果を期待することはできないが、水素混合ガスが１０Ｔｏｒｒ以上のプラズマ中においてIII族窒化物半導体の表面加工に寄与する量の水素ラジカルを生成することができ、１００Ｔｏｒｒ以上、さらに大気圧以上とすることにより、高密度の水素プラズマを発生させることができ、III族窒化物半導体の表面エッチング加工を良好に行うことができる。
【００２０】
また、大気圧以上の雰囲気下でのプラズマ中には多数の水素分子や希ガス原子が存在することから、プラズマ中の水素イオンや希ガスイオンはIII族窒化物半導体の表面に衝突する前に前記原子や分子と衝突し、プラズマ中のイオンが直接III族窒化物半導体の表面に衝突することが減少するため、加工の際にIII族窒化物半導体の表面にダメージを与えることがない。すなわち、結晶学的に乱れのない表面が実現できる。さらに、低圧雰囲気を形成するために必要とされるような強度を有する反応容器や強力な排気システムなどが必要でなくなり、装置コストを低下させることができるので、最終製品のコストダウンを図ることもできる。なお、高圧雰囲気に耐え得る強度を必要としない装置にてプラズマ処理が行える観点から、水素混合ガスの圧力は高くても２気圧までが好ましい。
【００２１】
また、前記水素混合ガス中の水素ガスの割合としては、５〜５０体積％、好ましくは１０体積％である。このようにしても、反応容器１内の水素ラジカルの絶対数が十分となり、III族窒化物半導体の表面の高速加工（エッチングレート１００〜１０００ｎｍ／分）が可能である。なお、水素混合ガス中の水素ガスの割合が５体積％よりも小さい場合、水素ラジカルの絶対数が少な過ぎるため加工速度が遅くなる傾向にある。また、水素混合ガス中の水素ガスの割合が５０体積％を越えると、加工速度は速くなるが、プラズマの維持が困難になることや、危険性が高まるといった不利点がある。
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。なお、本発明は実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明のIII族窒化物半導体の加工方法に用いられるプラズマＣＶＭ装置を示す概略構成図であり、図２は図１の装置の一部を示す模式的な斜視図である。
このプラズマＣＶＭ装置は、図１に示すように、III族窒化物半導体をプラズマ加工処理する反応場となる内部空間を有する反応容器１と、この反応容器１の内部空間に反応容器１の底面に対して水平に設けられた基板ステージ４と、この基板ステージ４の上方に設けられ、基板ステージ４に対して平行な回転軸３を有する円盤型回転電極２とを備える。
【００２３】
円盤型回転電極２は、高周波電力が印加される印加電極であり、その回転軸３が図示しない支持部材にて回転可能に支持されると共に、回転軸３が反応容器１の外部に設けられた高周波電源７と回転を阻害されないよう接続されている。
【００２４】
基板ステージ４は、その上面に載置される被加工物であるIII族窒化物半導体６を加熱するためのヒータ５を内有すると共に、反応容器１の外部において接地されている。また、基板ステージ４は、図１の矢印Ａ、Ｂで示すように、水平方向に往復スライド可能に構成されると共に、上下方向にも移動可能に構成されている。基板ステージ４が上下方向に移動することにより、上方の回転電極２との距離を適宜変更することができる。また、基板ステージ４は、上載されるIII族窒化物半導体６を吸着固定するための図示しない真空チャックを有しており、基板ステージ４の水平移動によって、プラズマ加工処理中のIII族窒化物半導体６を位置ずれしないように固定することができる。なお、基板ステージ４と回転電極２とは相対的に水平移動および上下移動すればよく、回転電極２を水平方向と上下方向の少なくとも一方向に移動可能としてもよい。上下移動および水平移動させる機構は特に限定されず、例えばシリンダ機構やリンク機構等を採用することができる。
【００２５】
反応容器１は、その一方の側部に、水素ガスと希ガスとを導入するためのガス導入ライン８が設けられており、このガス導入ライン８は反応容器１内に外部から水素混合ガスを供給するためのガスボンベ（図示せず）に接続されている。なお、希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンガスといった不活性ガスのうちのいずれか１種または複数種を用いることができる。また、反応容器１の他方の側部には、反応容器１内のガスを排出するためのガス排気ライン９が設けられており、このガス排気ライン９は外部の吸引ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００２６】
次に、このような構成のプラズマＣＶＭ装置を用いて、III族窒化物半導体６の表面をプラズマ加工処理する方法の一例について説明する。
まず、反応容器１内の基板ステージ４に、半導体デバイスの基板となるIII族窒化物半導体６を設置し、反応容器１の内部の空気をガス排気ライン９から外部へ十分に排気する。その後、ガス導入ライン８から水素ガスと希ガスとを混合した水素混合ガスを、反応容器１の内部圧力が所定圧力となるように反応容器１内に導入する。このとき、反応容器１の内部圧力は、ガス排気ライン９から反応容器１内のガスを排気することにより調整する。
【００２７】
水素混合ガスを前記圧力で反応容器１の内部に導入した後、基板ステージ４を上下方向に移動させて、円盤型回転電極２と基板ステージ４上のIII族窒化物半導体６との間の距離を２００〜１５００μｍ、好ましくは４００〜１０００μｍに調整する。また、基板ステージ４の内部のヒータ５を２００〜５００℃、好ましくは２５０〜３００℃で発熱させてIII族窒化物半導体６を加熱する。
その後、基板ステージ４を水平方向に０．０００１〜０．１ｍ／ｓ、好ましくは０．００１〜０．０１ｍ／ｓのスライド速度で往復移動させ、かつ円盤型回転電極２を０．１〜  １００ｍ／ｓ、好ましくは０．５〜５０ｍ／ｓの回転周速度で回転させる。
【００２８】
そして、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７から高周波電力を１０００〜１００００Ｗｃｍ3、好ましくは２０００〜６０００Ｗｃｍ3の電力密度で回転軸３を介して回転電極２に印加する。この高周波電力が回転電極２に印加されると、回転電極２と基板ステージ４との間に電場が生じる。
【００２９】
回転電極２と基板ステージ４との間に形成された電場は、回転電極２とIII族窒化物半導体６の表面との間に供給された水素ガスを分解および励起して、回転電極２とIII族窒化物半導体６の表面との間に、水素ラジカルを有する水素プラズマ１０（図１〜３中の点線内領域）を形成する。この水素プラズマ１０（水素ラジカル）がIII族窒化物半導体６の表面に作用して水素化物を生成し気相中に気化・拡散することによって、III族窒化物半導体６のエッチング加工が進展する。このとき、III族窒化物半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＩｎＮからなる場合、水素ラジカルが作用してＧａＨ3、ＡｌＨ3、ＩｎＨ3といった水素化物とＮＨ3を生成し、エッチングが進行すると考えられる。
【００３０】
また、水素プラズマによるIII族窒化物半導体の表面加工の間、反応容器１内の水素混合ガスの圧力が大気圧〜２気圧であることにより、III族窒化物半導体の表面にダメージを与えることなくエッチング加工することができる。
【００３１】
さらに詳しく説明すると、中性ラジカルである水素ラジカルはプラズマ中の電界による影響を受けないが、水素イオンおよび希ガスイオン（例えばヘリウムイオン）は電界の影響を受ける。反応容器１内の圧力が低い状態では、プラズマ中の水素イオンおよび希ガスイオンが、水素分子および希ガス原子（例えばヘリウム）と衝突する確率が低くなる。そのため、電界により加速された水素イオンや希ガスイオンがIII族窒化物半導体の表面に高いエネルギーをもって衝突しやすくなるため、III族窒化物半導体の表面が大きなダメージを受けやすくなる。しかし、上記圧力とすることにより、水素イオンおよび希ガスイオンの水素分子および希ガス原子への衝突確率が高くなるため、電界により加速された水素イオンおよび希ガスイオンは、水素分子および希ガス原子と衝突して加速エネルギーを吸収された後にIII族窒化物半導体の表面に接触する傾向にあるため、III族窒化物半導体の表面がダメージを受け難くなる。
【００３２】
大気圧〜２気圧に設定することに加え、水素混合ガス中の水素ガスの割合を５〜５０    体積％（好ましくは１０体積％）とすることにより、反応容器１内の水素ラジカルの絶対数が十分となり、III族窒化物半導体の表面の高速加工（エッチングレート１００〜１０００ｎｍ／分）が可能である。
【００３３】
また、回転電極２は、図２に示すように高速回転していることから、水素混合ガスが回転する回転電極２の表面に沿って流動し、水素混合ガスが水素プラズマ１０の領域内に均一に供給される。その結果、大気圧乃至大気圧付近の圧力下でプラズマ加工処理を行う場合であっても、III族窒化物半導体６への加工処理を高速化できる。また、加工の際に生成する水素プラズマ１０中の水素化物をガス排気ライン９からの外部へ排出することができるので、水素化物がIII族窒化物半導体６の表面加工に悪影響を与えることがなくなり、加工品質を向上させることができる。つまり、生成物（水素化物）が付着した箇所は、加工の進行が阻害されるため、面内で加工速度が不均一になり表面粗さが悪化するといった悪影響が生じるが、本発明ではこのような悪影響を生じさせない。
【００３４】
さらに、III族窒化物半導体６が載置された基板ステージ４を水平方向に前記スライド速度でスライドさせることによって、回転電極２をIII族窒化物半導体６の表面に対して平行方向に相対的に移動させながら、水素プラズマ１０をIII族窒化物半導体６と接触させているため、表面の面積が大きいIII族窒化物半導体６を加工する場合であっても表面全体を均一に加工することができる。また、円盤型回転電極２とIII族窒化物半導体６の表面との間の距離を一定とした状態で、円盤型回転電極２をIII族窒化物半導体６の表面に対して平行方向に相対的に移動させるため、III族窒化物半導体６の表面の加工ばらつきを低減することができる。
【００３５】
なお、図１および図２では、回転電極２および基板ステージ４を回転およびスライドさせた場合を説明したが、回転電極２を停止させ、基板ステージ４のみをスライドさせることによって、III族窒化物半導体６と回転電極２とを相対的に移動させてプラズマ加工処理を行ってもよい。また、III族窒化物半導体６の表面が水素プラズマ１０の領域と同程度の大きさである場合や、大きいIII族窒化物半導体６の一部のみを加工する場合は、基板ステージ４を停止させ、回転電極２のみを回転させてプラズマ加工処理を行ってもよい。
【実施例】
【００３６】
水素プラズマ処理による単結晶ＧａＮ基板の水素プラズマ加工を以下のごとく検討した。
図３および図４に示すように、表面（上面）に幅５．５ｍｍ、膜厚０．１ｍｍのＳｉＯ2マスク１１を予め形成した１０ｍｍ角の単結晶ＧａＮ基板６を、図１のプラズマＣＶＭ装置の基板ステージ４上に設置し、反応容器１の内部に１０体積％の水素ガスと９０体積％のヘリウムガスとからなる混合ガスを導入し、反応容器１の内部圧力を７６０Ｔｏｒｒ（１気圧）に調整した。また、円盤型回転電極２と露出した単結晶ＧａＮ基板６の表面との間の距離を４００μｍに設定し、回転電極２を回転周速度０．８４ｍ／ｓで回転させ、ヒータ５により単結晶ＧａＮ基板６を２５０℃に加熱した。そして、反応容器１の外部に設けられた高周波電源７から高周波電力を電力密度２０００Ｗ／ｃｍ3で回転軸３を介して回転電極２に印加することによって、回転電極２と単結晶ＧａＮ基板６との間に水素プラズマ１０を形成し、単結晶ＧａＮ基板６の表面加工を５分間行った。加工後、単結晶ＧａＮ基板６の表面における水素プラズマ処理部分と、ＳｉＯ2マスク１１の下の未処理部分との境界部分Ｂ（図４中の楕円内領域）を評価し、その結果として、加工後の単結晶ＧａＮ基板６の断面プロファイルを図５に示した。なお、図５において、位置（ｍｍ）は単結晶ＧａＮ基板６のＳｉＯ2マスク１１側の端面からの距離を表し、高さ（μｍ）は前記位置の部分における単結晶ＧａＮ基板６の表面の高さを表し、未処理部分を基準の０μｍとしている。
【００３７】
図５に示すように、単結晶ＧａＮ基板６の表面における水素プラズマ処理部分と未処理部分の境界に約８００ｎｍの段差が形成されていることから、水素プラズマのみによるＧａＮの高速加工が可能であることが分かる。なお、この加工条件におけるエッチングレートは１６０ｎｍ／分であり、従来の塩素系ガスを使用したＲＩＥ加工等と同等のエッチングレートが得られている。また、プラズマ中に存在する水素ラジカルの絶対数の少ない減圧プラズマ処理では、水素ガスのみによるエッチング効果を期待することはできないが、大気圧プラズマ中で高密度に生成された水素ラジカルをＧａＮ表面に作用させる本発明の加工方法を実プロセスへの適用することにより、III族窒化物半導体の表面の高速加工が実現可能である。
【００３８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮといったIII族窒化物半導体の加工方法に適用可能であり、本発明にて表面加工したIII族窒化物半導体は、例えば発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子や、自動車、鉄道、家電など様々な分野に利用されている電力変換用のパワーデバイス(ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ、サイリスタなど)等に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のIII族窒化物半導体の加工方法に用いられるプラズマＣＶＭ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の装置の一部を示す模式的な斜視図である。
【図３】実施例において、マスクを有する単結晶ＧａＮ基板をプラズマＣＶＭ装置内に設置した状態を示す模式的な斜視図である。
【図４】実施例における回転電極、単結晶ＧａＮ基板、マスクの位置関係を示す模式的な正面図である。
【図５】実施例において加工された単結晶ＧａＮ基板の断面プロファイルを示したグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  反応容器
２  印加電極（円盤型回転電極）
３  回転軸
４  基板ステージ
５  ヒータ
６  III族窒化物半導体（単結晶ＧａＮ基板）
７  高周波電源
８  ガス導入ライン
９  ガス排気ライン
１０  水素プラズマ
１１  ＳｉＯ2マスク
Ｂ  境界部分
【図１】
0004445927.tif 000002
【図２】
0004445927.tif 000003
【図５】
0004445927.tif 000004
【図３】
0004445927.tif 000005
【図４】
0004445927.tif 000006