(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ層又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦０．３）層から成る層と、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ≧０．４）から成る層とが順次積層されて複数の層を有する化合物半導体デバイスにおいて、評価を行なうべき層を露出させるための評価用サンプルを作製する方法であって、
上記ＧａＡｓ層又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦０．３）層を除去するために、アンモニア水（２９重量％）、過酸化水素水（３０重量％）、及び水を、０．５〜２：３．５〜４．５：４〜６の容量割合で混合して成るエッチング液を使用し、
上記ＧａＡｓ層又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦０．３）層を除去した後には、上記ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ≧０．４）層の表面に生成された酸化膜を、塩酸（３６重量％）が、０．５〜１．５：水が２．５〜３の容量割合で混合されて成る塩酸エッチング液により除去し、
上記ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ≧０．４）層を除去するために、フッ酸（４７重量％）、硝酸（６１重量％）及び水を、４〜７：０．５〜２：５〜７の容量割合で混合して成るエッチング液を使用し、
上記評価を行なうべき層の上に位置する層を上方から順次エッチング除去することを特徴とする、化合物半導体層の評価用サンプル作製方法。
【請求項２】
前記エッチングが、１８℃乃至２８℃の温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の化合物半導体層の評価用サンプル作製方法。
【請求項３】
請求項１に記載の化合物半導体層の評価用サンプル作製方法を利用する、化合物半導体層の評価方法。
【請求項４】
前記評価が化合物半導体層の不純物密度の評価であって、この不純物密度の評価装置がキャリアプロファイラーである、請求項３に記載の化合物半導体層の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓから成る複数の層を有する化合物半導体デバイスの所定の層の不純物密度を評価するために、当該層を露出させるための評価用サンプルを作製する方法及び評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような化合物半導体デバイスは、例えば図３に示すように構成されている。即ち、図３において、化合物半導体デバイス１は、ｎ−ＧａＡｓから成る基板２上に、例えば気相エピタキシャル法により、複数のＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓから成る複数の半導体層、図示の場合、ｎ−ＧａＡｓから成る第一層３、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから成る第二層４、Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓから成る第三層５、ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから成る第四層６、そしてｐ−ＧａＡｓから成る第五層７を順次に積層させることにより、構成されている。
【０００３】
このような構成の化合物半導体デバイス１に関して、例えば上記第二層４の不純物密度評価を行なう場合、第二層４が表面に露出していないことから、従来は例えばキャリアプロファイラーを使用して、化合物半導体デバイス１を最上面から下方に向かって電解エッチングを行なうことにより、不純物密度を測定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したキャリアプロファイラーは、化合物半導体デバイス１を最上層である第五層７から順次に下方に向かって電解エッチングしながら、そのとき表面に位置する層の不純物密度の測定を行なうように構成されている。
したがって、評価を行なうべき第二層４の不純物密度の測定を行なうためには、第二層４の上方に位置するすべての層、即ち第三層５，第四層６，第五層７を電解エッチングする必要があるが、電解エッチング速度が比較的遅いことから、第二層４の不純物密度測定を行なうためには、約３時間という長い測定時間がかかってしまう。
【０００５】
この発明は、以上の点にかんがみて、短時間で中間層の不純物密度評価等の評価が行なわれ得るようにした、化合物半導体層の評価用サンプル作製方法及び評価方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、化合物半導体デバイスを構成する複数の層の内、評価を行うべき層の上に位置する各層を、その構成する材料に応じて、適切なエッチング液を作製し使用することによって短時間で評価対象層までのエッチングを行い、かつそのままキャリアプロファイラー等の不純物密度評価等を引き続き行うことができるように、鋭意検討した結果成されたものである。すなわち、本発明によれば、ＧａＡｓまたは組成比の異なるＡｌＧａＡｓから成る複数の層を有する化合物半導体デバイスに関して、不純物密度評価等の評価を行なうべき層を露出させるための評価用サンプルの作製方法において、上記評価を行なうべき層の上に位置する各層に対して、上方から順次に当該層を構成する材料に選択性を有するエッチング液を使用して、選択エッチングによりエッチング除去することを特徴としている。
【０００７】
この発明による化合物半導体デバイスの評価用サンプルの作製方法は、好ましくは、ＧａＡｓ層又はＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０＜ｘ≦０．３）層に対応するエッチング液が、０．５〜２：３．５〜４．５：４〜６の混合比のアンモニア水（２９重量％），過酸化水素水（３０重量％）及び水から成る。
【０００８】
この発明による化合物半導体の評価用サンプル作製方法は、好ましくは、上記エッチング液によるＧａＡｓ層又はＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０＜ｘ≦０．３）層の除去後、表面に生成された酸化膜を、０．５〜１．５：２〜３の混合比の塩酸（３６重量％），水から成るエッチング液により除去する。
【０００９】
この発明による化合物半導体層の評価用サンプルの作製方法は、好ましくは、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ≧０．４）層に対応するエッチング液が４〜７：０．５〜２：５〜７の混合比のフッ酸（４７重量％），硝酸（６１重量％）及び水から成る。
【００１０】
上記構成によれば、化合物半導体デバイスを構成する複数の層のうち、評価を行なうべき層の上に位置する各層が、それぞれ当該層を構成する材料に対応して、適宜のエッチング液によってエッチング除去されることにより、各層を短時間で除去することができる。
【００１１】
これにより、中間の所定の層についてキャリアプロファイラー等を使用して不純物密度評価等の評価を行なう場合には、評価前に、当該所定の層の上に位置する各層をエッチング除去しておくことにより、これらの層をキャリアプロファイラーによって電解エッチングで除去する必要がなく、すぐに当該層の評価を行なうことができる。
したがって、この発明によれば、化合物半導体の評価すべき層を表面に露出させた評価用サンプルを短時間で作製することができ、当該層の評価を直ちに行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１及び図２はこの発明による化合物半導体デバイスの評価用サンプル作製方法の一実施形態を示している。
図１（Ａ）において、化合物半導体デバイス１０は、図３に示した化合物半導体デバイスと同様に、ｎ−ＧａＡｓから成る基板１１上に、例えば気相エピタキシャル法により、複数のＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓから成る複数の半導体層、即ちｎ−ＧａＡｓから成る第一層１２，ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから成る第二層１３，Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓから成る第三層１４，ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから成る第四層１５、そしてｐ−ＧａＡｓから成る第五層１６を順次に積層させることにより構成されている。
【００１３】
このような化合物半導体デバイス１０に対して、例えば第二層１３の不純物密度評価を行なう場合、図２のフローチャートに示すようにして評価用サンプルが作製される。
【００１４】
図２のフローチャートにおいて、ステップＡで、最上層である第五層１６が選択エッチングにより除去される。この第五層１６のエッチング除去においては、エッチング液として、０．５〜２：３．５〜４．５：４〜６の混合比のアンモニア水（２９重量％），過酸化水素水（３０重量％），水から成る第一のエッチング液が使用され、例えば１８乃至２８℃のエッチング液温でエッチングが行なわれる。これにより、第五層１６が良好な選択性でエッチング除去される。なお、エッチング液の作製は、最終的に上記混合比内とすれば良く、どのような順序で混合してもかまわない。ここで、このエッチングは、化合物半導体デバイス１０の表面が干渉色から銀色に変化したとき終了される。
【００１５】
次に、ステップＢにて、上記表面の酸化膜がエッチングにより除去される。
この酸化膜のエッチング除去においては、エッチング液として、０．５〜１．５：２．５〜３の混合比の塩酸，水から成る第二のエッチング液が使用され、１８乃至２８℃のエッチング液温でエッチングが行なわれる。これにより、酸化膜が良好にエッチング除去され、図１（Ｂ）に示すように、第四層１５が表面に露出する。
【００１６】
その後、ステップＣにて、表面に露出している第四層１５が選択エッチングにより除去される。この第四層１５のエッチング除去においては、エッチング液として、４〜７：０．５〜２：５〜７の混合比のフッ酸，硝酸，水から成る第三のエッチング液が使用され、１８乃至２８℃のエッチング液温でエッチングが行なわれる。これにより、第四層１５が良好な選択性でエッチング除去され、図１（Ｃ）に示すように、第三層１４が表面に露出する。なお、エッチング液の作製は、最終的に上記混合比内とすれば良く、どのような順序で混合してもかまわない。ここで、このエッチングは、化合物半導体デバイス１０の表面が干渉色から銀色に変化したとき終了される。
【００１７】
続いて、ステップＤにて、表面に露出している第三層１４が選択エッチングにより除去される。
この第三層１４のエッチング除去においては、エッチング液として、上述した第一のエッチング液が使用され、例えば１８乃至２８℃のエッチング液温でエッチングが行なわれる。これにより、第三層１４が良好な選択性でエッチング除去される。
ここで、このエッチングは、化合物半導体１０の表面が干渉色から銀色に変化したとき終了される。
【００１８】
最後に、ステップＥにて、上記表面の酸化膜が選択エッチングにより除去される。
この酸化膜のエッチング除去においては、エッチング液として、上述した第二のエッチング液が使用され、例えば１８乃至２８℃のエッチング液温でエッチングが行なわれる。これにより、酸化膜が良好にエッチング除去され、図１（Ｄ）に示すように、第二層１３が表面に露出する。
【００１９】
このようにして、不純物密度評価を行なうべき第二層１３は、上述した工程により各層１４，１５，１６がそれぞれ構成材料に対応した適宜のエッチング液により選択エッチングされ除去されるので、結果として短時間で、かつ、再現性良く表面が露出する。
そして、この状態から、例えばキャリアプロファイラーを使用して、直ちに第二層１３の不純物密度評価を行なうことができるので、従来のように第二層１３の上に位置する各層１４，１５，１６を電解エッチングにより除去する必要がなく、短時間で不純物密度評価を行なうことができる。なお、上記各エッチング液は、上述した混合比の範囲外では、対応する各層のエッチングの選択性が低下したり、あるいはエッチング速度が低下してしまう。
【００２０】
以下、具体的な実験例を説明する。
第５層１６が０．５μｍ、第４層１５が１．３μｍ及び第３層１４が０．１μｍの場合に、第２層１３の表面を露出させる実施例を説明する。
第一のエッチング液として、１：４：５の混合比のアンモニア水（２９重量％），過酸化水素水（３０重量％），水から成るエッチング液を使用し、また第二のエッチング液として、１：２．５の混合比の塩酸（３６重量％），水から成るエッチング液を使用し、さらに第三のエッチング液として、６：１：６の混合比のフッ酸（４７重量％），硝酸（６１重量％），水から成るエッチング液を使用して、各ステップにおけるエッチング温度が２０℃とした場合、各ステップＡからＥにおけるエッチング時間は、順次に１５秒，１０秒，３分，１０秒，１０秒である。
このようなエッチング条件により、化合物半導体デバイス１０の第二層１３の不純物密度評価に要する時間は、従来の約３時間程度から、約３０分程度まで大幅に短縮することができた。
【００２１】
上述した実施形態においては、化合物半導体デバイスとして、図１（Ａ）に示した構成のものが使用されているが、これに限らず、ＧａＡｓまたは組成比の異なるＡｌＧａＡｓから成る複数の層を有する化合物半導体に対して、本発明を適用し得ることは明らかである。
また、上述した実施形態においては、各エッチング液は、一定の範囲内の組成比の混合物が使用されており、この混合比は、選択エッチングすべき各層のＡｌＧａＡｓの組成比に対応して、エッチングの選択性が良好になるように適宜に選択される。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、化合物半導体を構成する複数層のうち、評価を行なうべき層の上に位置する各層が、それぞれ当該層を構成する材料に対応して適宜のエッチング液によって選択エッチング除去されることにより、各層を再現性良く短時間で除去することができる。
これにより、中間の所定の層についてキャリアプロファイラー等を使用して不純物密度評価等の評価を行なう場合には、評価前に、当該所定の層の上に位置する各層をエッチング除去しておくことにより、これらの層をキャリアプロファイラーによって電解エッチングにより除去する必要がなく、すぐに当該層の評価を行なうことができる。
したがって、この発明によれば、化合物半導体デバイスの評価すべき層を表面に露出させた評価用サンプルを短時間で作製することができ、当該層の評価を直ちに行なうことができる。
このようにして、本発明によれば、短時間で中間層の不純物密度評価等の評価が行なわれ得るようにした、極めて優れた化合物半導体の評価用サンプルの作製方法並びに評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による化合物半導体の評価用サンプル作製方法の一実施形態による化合物半導体のエッチング除去の状態を順次に示す概略断面図である。
【図２】図１の化合物半導体の評価用サンプル作製方法を示すフローチャートである。
【図３】従来の化合物半導体の構成例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０    化合物半導体
１１    基板
１２    第一層
１３    第二層
１４    第三層
１５    第四層
１６    第五層
【図１】
0004501127.tif 000002
【図２】
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【図３】
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