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引言
本文提供一種能夠?qū)雽?dǎo)體制造工序中的濕蝕刻相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于氧化鎵單晶的氧化鎵單晶的濕蝕刻方法。一種氧化鎵單晶濕蝕刻方法，其特征在于，用HF溶液蝕刻氧化鎵單晶，例如通過(guò)將氧化鎵單晶浸漬在濃度47%以上的HF水溶液中并在室溫下進(jìn)行蝕刻，從而在深度方向上蝕刻氧化鎵單晶60nm/h以上。
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介紹
在半導(dǎo)體制造工序中，基板的形狀加工中廣泛利用了蝕刻技術(shù)。
該蝕刻是為了除去不使用部分而在氣相-固相界面進(jìn)行的化學(xué)或物理反應(yīng)大致分為利用干蝕刻和利用液相-固相界面的化學(xué)反應(yīng)的濕蝕刻。 關(guān)于前者，使蝕刻具有方向性比較容易，適合微細(xì)加工，但是需要在真空的腔室內(nèi)進(jìn)行等離子體加工等特殊的裝置，另外，需要注意對(duì)基板的損傷和雜質(zhì)污染等。 關(guān)于后者，其具有能夠一次處理的能力勝過(guò)干蝕刻等特征，但由于蝕刻各向同性地進(jìn)行，因此需要注意側(cè)蝕刻的發(fā)生等。 因此，一般在微細(xì)電路形成等情況下利用干蝕刻。 另外一方面，濕蝕刻除了上述以外，與干蝕刻相比，還具有低成本性、低損傷性、利用因材料不同而導(dǎo)致的蝕刻速度不同的選擇蝕刻性等方面具有優(yōu)勢(shì)、有性能，另外，也用作評(píng)價(jià)缺陷密度和極性等的蝕刻。而且，為了使在底部基板上生長(zhǎng)的厚膜成為自立基板，以去除底部基板的情況為首，在大面積蝕刻和微機(jī)械等的制作等情況下利用了濕蝕刻。
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實(shí)驗(yàn)
其中，在濕蝕刻中，找出最適合基板的蝕刻溶液變得重要起來(lái)。 例如，已有報(bào)道指出，在GaAs基板上生長(zhǎng)GaN膜后，使用以規(guī)定比率混合氨水和過(guò)氧化氫水的氨類蝕刻劑進(jìn)行濕蝕刻，從而除去GaAs基板，得到GaN的自立基板的方法。 但是，在藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)GaN膜時(shí)，GaN為了得到自立基板，除了從藍(lán)寶石基板背后進(jìn)行研磨而得到自立基板之外，還可以使用藍(lán)寶石對(duì)眼睛基板的背面照射激光而剝離GaN膜)、在使GaN膜生長(zhǎng)的藍(lán)寶石基板上利用溫度下降使該GaN膜產(chǎn)生裂紋，從而容易從藍(lán)寶石基板上剝離GaN膜的方法等。 也就是說(shuō)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)藍(lán)寶石基板的最佳濕蝕刻方法是上述各種研究的主要原因。
作為替代作為使氮化鎵( Ga2O3 )等III族氮化物半導(dǎo)體生長(zhǎng)的基板而公知的藍(lán)寶石和GaAs的新基板，本發(fā)明人等提出了氧化鎵( GaN)根據(jù)該基板，通過(guò)設(shè)置在表層部的氮化鎵層，與以往的藍(lán)寶石和GaAs等基板相比，可以降低晶格常數(shù)對(duì)氮化物半導(dǎo)體的失配。 另外，由于氧化鎵單晶具有4.8eV的寬帶隙，在可見(jiàn)光區(qū)域是透明的，并且由于結(jié)晶中產(chǎn)生氧缺損而顯示出作為n型半導(dǎo)體的行為，因此如果將氧化鎵單晶用于基板，則與使用垂直型發(fā)光元件等現(xiàn)有的藍(lán)寶石基板的情況不同但是，對(duì)于氧化鎵單晶的濕蝕刻，特別是塊狀的氧化鎵單晶，至今還沒(méi)有充分的研究。 例如，在GaAs基板上使用1:3 HCl:H2O混合溶液對(duì)電子束蒸鍍形成的Ga2O3薄膜進(jìn)行蝕刻，雖然有公開(kāi)的報(bào)告例，但這是針對(duì)薄膜的技術(shù)，不是本體相關(guān)的。 另外，有報(bào)道將由氧化鎵單晶構(gòu)成的基板浸漬在60℃的硝酸中，使基板的表面平滑，但這是以除去阻礙之后形成的半導(dǎo)體膜的外延生長(zhǎng)那樣的雜質(zhì)為目的的，是與所謂的基板清洗相關(guān)的技術(shù)。
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結(jié)論
對(duì)于氧化鎵單晶的濕蝕刻，特別是塊狀的氧化鎵單晶，至今還沒(méi)有充分的研究。 例如，在GaAs基板上使用1:3 HCl:H2O混合溶液對(duì)電子束蒸鍍形成的Ga2O3薄膜進(jìn)行蝕刻，雖然有公開(kāi)的報(bào)告例(參照非專利文獻(xiàn)1 )，但這是針對(duì)薄膜的技術(shù)，不是本體相關(guān)的。 另外，有報(bào)道將由氧化鎵單晶構(gòu)成的基板浸漬在60℃的硝酸中，使基板的表面平滑，但這是以除去阻礙之后形成的半導(dǎo)體膜的外延生長(zhǎng)那樣的雜質(zhì)為目的的，是與所謂的基板清洗相關(guān)的技術(shù)。
根據(jù)表1所示的結(jié)果，使用HF水溶液進(jìn)行蝕刻，由此可知，與蝕刻溶液的情況相比，蝕刻速度格外優(yōu)異。 另外，根據(jù)上述結(jié)果可知，本發(fā)明的濕蝕刻方法的蝕刻時(shí)間(浸漬時(shí)間)和蝕刻性能呈比例關(guān)系，同樣地，HF水溶液的濃度和蝕刻性能也呈比例關(guān)系。 根據(jù)這些關(guān)系，可以根據(jù)HF水溶液的濃度和浸漬時(shí)間求出蝕刻量。
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總結(jié)
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體制造工序中通常使用的濕蝕刻可以適用于氧化鎵單晶。 具體而言，在氧化鎵單晶基板上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體膜等之后，可以通過(guò)蝕刻除去基板，得到氮化物半導(dǎo)體的自立基板，另外，也可以利用濕蝕刻的選擇蝕刻性進(jìn)行圖案形成。 而且，也可以對(duì)大面積和微機(jī)械等進(jìn)行蝕刻，除此之外，本發(fā)明也可以適用于用于評(píng)價(jià)缺陷密度和極性等的蝕刻。