(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓエッチング液の調整方法であって、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムのいずれか一方、若しくは両方を、超純水と過酸化水素水に溶解させたことを特徴とするＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓエッチング液の調整方法。
【請求項２】
過酸化水素、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウムからなり、前記クエン酸二アンモニウムと前記クエン酸三アンモニウムの比が異なる複数種類のエッチング液を作成する工程と、
前記各エッチング液を用いて、ＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層をエッチングすることによって、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとのエッチング比を求める工程とを有することを特徴とする、ＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓエッチング液の調整方法。
【請求項３】
前記エッチング比を求める工程は、前記ＡｌＧａＡｓ層の上に所定の膜厚の前記ＧａＡｓが形成された半導体基板を用いて行うことを特徴とする、請求項２記載のＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓエッチング液の調整方法。
【請求項４】
前記エッチング比を求める工程は、前記ＧａＡｓ層を前記所定の膜厚分エッチングし、さらに前記ＡｌＧａＡｓ層をエッチングし、
前記ＧａＡｓ層の前記所定の膜厚と、前記ＡｌＧａＡｓ層がエッチングされた厚さと、前記エッチングを行った時間から前記エッチング比を求めることを特徴とする請求項３記載のＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓエッチング液の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体のエッチング液、特にGaAsのエッチングにおいてAlGaAsとのエッチング選択比を高くとることのできるエッチング液の調製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のエッチング液は、特開平7-7004、USP5,419,808等の文献に記載されたものがあり、有機酸/過酸化水素系混合溶液に、塩基性化合物を添加しpHを調整するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記エッチング液の調製方法においては、有機酸/過酸化水素系混合溶液に、塩基性化合物を添加しpH調整を行う必要があった。pH調整の方法は、塩基性化合物を少量づつ添加して長時間撹拌し、溶液が均一化した後にpH測定を行い、この作業を所望のpH値になるまで繰り返すというものであり、長時間かかるうえに作業者の習熟度も必要とされるため、工業的なエッチング液の調製方法としては、到底満足できるものではなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明では、上記課題を解決するため、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムのいずれか一方、若しくは両方を、超純水と過酸化水素水に溶解させてエッチング液を調製するようにしたものである。本発明の第２の発明では、上記課題を解決するためクエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムを、超純水と過酸化水素水に溶解させてエッチング液を調製するようにしたものである。
【０００５】
【作用】
本発明では、エッチング液が、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムのいずれか一方、若しくは両方を単に計量し、超純水並びに過酸化水素水を所望の分量だけ加えて混合し撹拌するだけで作成できるので、多くの工数と作業者の習熟度を要するpH調整なしで簡便な方法でエッチング液が得られるという作用がある。
【０００６】
【実施例】
【０００７】
【第１の実施例】
まず、本発明の各種のエッチング液の作成方法を示す。
【０００８】
（ａ）クエン酸二アンモニウム100mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸二アンモニウム（JIS K8284,関東化学（株）製,特級品,以下同じ）を、22.6g(0.100mol）を入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水（JIS K8230,関東化学（株）製,30.0〜35.5％,特級品,以下同じ）42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸二アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【０００９】
（ｂ）クエン酸二アンモニウム50mol％,クエン酸三アンモニウム50mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸二アンモニウム11.3g（0.050mol）とクエン酸三アンモニウム（関東化学（株）,特級品,以下同じ）12.2g（0.050mol）を入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００１０】
（ｃ）クエン酸二アンモニウム30mol％,クエン酸三アンモニウム70mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸二アンモニウム6.8g（0.030mol）と、クエン酸三アンモニウム17.0gを入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００１１】
（ｄ）クエン酸二アンモニウム15mol％,クエン酸三アンモニウム85mol％溶液
３ｌビーカにクエン酸二アンモニウム3.4g（0.015mol）とクエン酸三アンモニウム20.7gを入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００１２】
（ｅ）クエン酸二アンモニウム10mol％,クエン酸三アンモニウム90mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸二アンモニウム2.3g（0.010mol）とクエン酸三アンモニウム21.9g（0.090mol）を入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００１３】
（ｆ）クエン酸三アンモニウム100mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸三アンモニウム24.3g(0.100mol）を入れた後、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用いて、クエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００１４】
以上に説明した、本発明の第１の実施例の各種エッチング液（ａ）〜（ｆ）を用意し、実際にエッチングをする場合の説明をする。説明を簡単にするため、（ｄ）のクエン酸二アンモニウム15mol％,クエン酸三アンモニウム85mol％溶液を用いた場合について詳細に記述する。
【００１５】
ＭＢＥ装置により、(100)GaAs基板上に、AlGaAsを500Å、GaAsを750Å成長させた基板を準備する（図１(a)参照）。次にこの基板に対しレジスト膜を塗布した後、公知のフォトリソグラフィー技術を用い露光・現像を行い、エッチングする部分を開口させたレジストパターン４を形成する（図１(b)参照）。
【００１６】
レジストパターン４を形成した基板をまず流水洗浄した後、前述したエッチング液（ｄ）に浸し、エッチングを行う。エッチングを行う時間は、10秒、20秒、30秒、40秒、60秒、180秒、300秒の７種類について行う。エッチング終了後、超純水で洗浄し、窒素により乾燥を行う（図２（c)参照）。次に、乾燥させた基板をアセトンに浸し、超音波をかけて３分間洗浄した後、再度超純水で洗浄し、窒素により乾燥を行う（図２(d)参照）。次に、図２(d)に示した段差部の段差高さの測定を、例えばアルファステップ500（テンコール・インスツルメンツ・ジャパン製,段差・荒さ・表面形状測定器）にて行う。この段差部分の測定値をエッチング膜厚とし、各エッチング時間に対するエッチング膜厚を測定する。
【００１７】
次に、横軸をエッチング時間（秒）とし、縦軸をエッチング膜厚として、エッチング時間に対するエッチング膜厚の依存性のグラフを作成する（図３参照）。750ÅまではGaAsで、750Å以上のエッチング量はAlGaAsをエッチングしていることになる。そのため、図３で示すように直線の傾きにより、GaAs、AlGaAsのエッチングレート（Å/秒）を求めることができる。
【００１８】
この方法を上述した各エッチング液（ａ）〜（ｆ）を用いて行い、各々GaAs、AlGaAsのエッチングレート（Å/秒）を求めることにより、図４に示すGaAsとAlGaAsの選択性のグラフが得られた。
【００１９】
本発明における第１の実施例にかかるエッチング液は、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムのいずれか一方、若しくは両方を単に計量し、超純水並びに過酸化水素水を所望の分量だけ加えて混合し撹拌するだけで作成できるので、多くの工数と作業者の習熟度を要するpH調整なしでGaAsとAlGaAsとの選択比の高いエッチング液が得られる。
【００２０】
【第２の実施例】
まず、本発明第２の実施例の、各種のエッチング液の作成方法を示す。
【００２１】
（ａ）クエン酸一水和物25mol％,クエン酸三アンモニウム75mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸一水和物5.25g（0.025mol）と、クエン酸三アンモニウム5.7g（0.075mol）を入れた後に、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用い、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００２２】
（ｂ）クエン酸一水和物15mol％,クエン酸三アンモニウム85mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸一水和物3.15g（0.015mol）と、クエン酸三アンモニウム20.7g（0.085mol）を入れた後に、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用い、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００２３】
（ｃ）クエン酸一水和物7.5mol％,クエン酸三アンモニウム92.5mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸一水和物1.6g（0.0075mol）と、クエン酸三アンモニウム22.5g（0.0925mol）を入れた後に、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用い、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００２４】
（ｄ）クエン酸一水和物5mol％,クエン酸三アンモニウム95mol％溶液
３ｌビーカに、クエン酸一水和物1g（0.005mol）と、クエン酸三アンモニウム23.1g（0.095mol）を入れた後に、超純水2200cc、過酸化水素水42ccを加え、スターラー及び回転子を用い、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムが完全に溶解し、溶液が均一になるまで撹拌する。
【００２５】
以上、本発明における第２の実施例にかかるエッチング液は、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムを単に計量し、超純水並びに過酸化水素水を所望の分量だけ加えて混合し撹拌するだけで作成できるので、多くの工数と作業者の習熟度を要するpH調整なしでGaAsとAlGaAsとの選択比の高いエッチング液が得られる。
【００２６】
【第３の実施例】
次に、クエン酸二アンモニウム15mol％,クエン酸三アンモニウム85mol％の溶液を、実際のデバイス作製に使用する例（ここではHEMT）について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
まず、GaAs基板上に、アンドープGaAsを4500Å、次にアンドープInGaAsを180Å、アンドープAlGaAsを20Å堆積させ、更に不純物を1.0×1018cm-2ドーピングしたn+AlGaAsを400Å、最後に不純物を2.5×1018cm-3ドーピングしたn+GaAsを500Å堆積させる。堆積させる方法は、ＭＢＥ装置により連続的に成長させる方法の他、ＭＯＣＶＤ装置などでも良い（図５(a)参照）。この基板に対し、SiN膜を1000ÅをプラズマＣＶＤ装置や、光ＣＶＤ装置等により堆積させる（図５(b)参照）。ここではSiN膜の例で説明するが、SiO2膜のような絶縁膜やTi、W等の金属膜でも良い。
【００２８】
次に、ＥＢレジストをスピンコータにより塗布し（図６(c)参照）、ＥＢ露光装置でレジストパターンの露光をし、現像を行う（図６(d)参照）。ここでもＥＢレジストの代わりに、i線レジスト、g線レジストでも可能であり、公知のフォトリソグラフィー法を用いて露光・現像が可能である。
【００２９】
次に、ＲＩＥ装置によりSiN膜をエッチングすることにより、レジストパターンをSiN膜に転写する（図７(e)参照）。ＲＩＥ装置の他にも、ＥＣＲ装置やＩＣＰ-ＲＩＥ装置、イオンミリング装置等でもエッチングが可能である。そして基板をアセトンに浸して、ＥＢレジストを溶解除去する（図７(f)参照）。アセトン以外のレジスト除去液の他、O2アッシング装置などのドライエッチング方法でもレジストの除去が可能である。
【００３０】
次に、公知のリフトオフ法用のレジストを塗布する（図８(g)参照）。このリフトオフ用レジストを公知のフォトリソグラフィー法により逆テーパー状にパターン形成する（図８(h)参照）。
【００３１】
次に、以上の工程で得られた基板を、クエン酸二アンモニウム15mol％とクエン酸三アンモニウム85mol％溶液に１分間浸してエッチングする。その後、超純水で洗浄し窒素により乾燥を行う（図９(i)参照）。ここでのエッチングは、第１の実施例及び第２の実施例で示したエッチング液であれば、どの溶液でも使用が可能である。
【００３２】
次に、基板の全面にＥＢ蒸着装置などにより、Tiを500Å、Alを7000Å順次堆積を行う。この金属膜の膜厚は、Tiが1000Å、Alが4000Åでも良い。また、Tiを500Å、Ptを500Å、Auを7000Å順次堆積させても良い。そして、ＤＭＦ等のリフトオフ用レジスト除去溶液に浸し、余分の金属膜を除去する。最後に超純水で洗浄し、窒素で乾燥させてHEMT素子が、完成する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の第１の発明によれば、エッチング液は、クエン酸二アンモニウムとクエン酸三アンモニウムのいずれか一方、若しくは両方を単に計量し、超純水並びに過酸化水素水を所望の分量だけ加えて混合し撹拌するだけで作成できるので、多くの工数と作業者の習熟度を要するpH調整なしでGaAsとAlGaAsとの選択比の高いエッチング液が得られるため、工業用に量産することが容易で、大幅なコストダウンに寄与するという効果を奏する。
【００３４】
また、本発明の第２の発明によれば、エッチング液は、クエン酸一水和物とクエン酸三アンモニウムを各々計量し、超純水並びに過酸化水素水を所望の分量だけ加えて混合し撹拌するだけで調製できるので第１の発明と同等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を示す断面図（１）
【図２】第１の実施例を示す断面図（２）
【図３】クエン酸二アンモニウム15mol％,クエン酸三アンモニウム85mol％溶液のGaAs,AlGaAsのエッチング量の、エッチング時間に対する依存性を示す図
【図４】  GaAs,AlGaAsのエッチングレート（Å/秒）より求めた選択比を示す図
【図５】第３の実施例を示す断面図（１）
【図６】第３の実施例を示す断面図（２）
【図７】第３の実施例を示す断面図（３）
【図８】第３の実施例を示す断面図（４）
【図９】第３の実施例を示す断面図（５）
【図１０】第３の実施例を示す断面図（６）
【符号の説明】
１……GaAs
２……AlGaAs
３……GaAs基板
４……レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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