專利名稱：氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物系化合物半導(dǎo)體元件(以下僅記為“氮化物半導(dǎo)體元件”)的制造方法，特別是、包括濕式蝕刻工序的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法。
背景技術(shù)：
AlxGayIn(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤1-x-y≤1)所表示的氮化物半導(dǎo)體元件從可見區(qū)域到紫外區(qū)域的帶有較寬帶隙的發(fā)光元件材料得到需求，已有藍(lán)色發(fā)光二極管或激光二極管被得以應(yīng)用。另外，氮化物半導(dǎo)體元件作為高輸出、高頻裝置的電子元件材料也得到期望。
在制造如這樣的氮化物半導(dǎo)體元件時(shí)，為形成該元件的結(jié)構(gòu)或該元件的形狀，大多是通過(guò)蝕刻來(lái)加工氮化物系化合物半導(dǎo)體層(以下僅記為“氮化物半導(dǎo)體層”)。一般，蝕刻分為濕式蝕刻和干式蝕刻，但由于氮化物半導(dǎo)體層在物理、化學(xué)上穩(wěn)定，因此很難對(duì)該半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻。因此，現(xiàn)有技術(shù)使用的是在L.T.Romano et al，”Dry and Wet Etching Group III-Nitrides”，MRS Internet Journal of Nitride SemiconductorResearch，4S1 1999 G1.4中公開的Cl2或HCI等反應(yīng)性氣體氣氛或等離子氣氛下進(jìn)行蝕刻的干式蝕刻。
但是，如對(duì)氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行干式蝕刻，則會(huì)有在干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體層表面、由于干式蝕刻的蝕刻劑生成損傷層的缺點(diǎn)。這里，損傷層是結(jié)晶結(jié)構(gòu)的缺陷部分，反映了該損傷層的電特性及帶隙等光學(xué)特性等與內(nèi)部氮化物半導(dǎo)體層的電特性及光學(xué)特性等的不同。
至此，由于該損傷層的緣故，還沒有將存在該損傷層的氮化物半導(dǎo)體層部分作為半導(dǎo)體元件使用。實(shí)際上是對(duì)該形成的損傷層置之不理。但是，最近，為實(shí)現(xiàn)高性能半導(dǎo)體元件，開始研討將經(jīng)干式蝕刻處理過(guò)的氮化物半導(dǎo)體層部分、作為半導(dǎo)體元件來(lái)利用。但是，如像現(xiàn)有技術(shù)那樣不除去損傷層情況下將形成有損傷層的氮化物半導(dǎo)體層部分作為半導(dǎo)體元件使用，則由于損傷層和內(nèi)部氮化物半導(dǎo)體層的電特性及光學(xué)特性不同，因此會(huì)有該半導(dǎo)體元件的性能不佳的可能。由此，形成有損傷層的氮化物半導(dǎo)體層部分作為半導(dǎo)體元件予以利用的情況下，為顯示該半導(dǎo)體元件在商業(yè)上可使用的性能，必須除去損傷層。另外，在形成有損傷層的氮化物半導(dǎo)體層表面，為再生長(zhǎng)其他氮化物半導(dǎo)體層以制造半導(dǎo)體元件時(shí)，再生長(zhǎng)的其他氮化物半導(dǎo)體層由于受損傷層的影響會(huì)有顯現(xiàn)高缺陷性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的可能，其結(jié)果，可能該半導(dǎo)體元件的性能不好。因此，這種情況下也必須除去損傷層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在氮化物半導(dǎo)體元件制造工序中，除去進(jìn)行干式蝕刻時(shí)在氮化物半導(dǎo)體層形成的損傷層，即，提供即便進(jìn)行干式蝕刻、也不形成損傷層的氮化物半導(dǎo)體制造方法。另外，還有其他目的，就是通過(guò)少數(shù)工序并且簡(jiǎn)單分批處理、進(jìn)行濕式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體制造方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一制造方法包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分形成作為蝕刻掩膜的導(dǎo)電性膜工序；對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行干式蝕刻工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜、從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子，對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
這里，氮化物系化合物半導(dǎo)體元件是指AlxGayIn(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤1-x-y≤1)所表示的半導(dǎo)體元件。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第二制造方法包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分形成、最上層有干式蝕刻掩膜層的多層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性膜工序；對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行干式蝕刻工序；除去所述干式蝕刻掩膜層工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜、從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子、對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
本發(fā)明的第一、二制造方法，優(yōu)選為在所述干式蝕刻工序中，在所述氮化物系半導(dǎo)體層形成損傷層，在所述濕式蝕刻工序，至少除去所述損傷層。
另外，本發(fā)明的第一、二制造方法，優(yōu)選為所述導(dǎo)電性膜有含Ni層。
還有，本發(fā)明的第一、二制造方法，也可以為所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層至少具有1層含Al層，所述干式蝕刻對(duì)所述含Al層進(jìn)行。
再有，本發(fā)明的第一、二制造方法，優(yōu)選為所述濕式蝕刻工序中，不對(duì)所述導(dǎo)電性膜施加外部電壓。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第三制造方法包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分，形成作為由所述氮化物系半導(dǎo)體層向外部釋放電子的電子釋放膜的導(dǎo)電性膜工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜、從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子，在不對(duì)所述導(dǎo)電性膜施加外部電壓情況下、對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
本發(fā)明的第三制造方法，優(yōu)選為所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層由最上層為n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層、在該n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的下層為p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的多層形成，在所述濕式蝕刻工序中，所述p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層為濕式蝕刻的阻止層。
這里，“在n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的下層為p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層”是指，可以為在n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的直下層為p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層，也可以為在n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層與p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層之間存在有1層以上的n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層。
還有，“所述p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層為濕式蝕刻的阻止層”是指對(duì)p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層及位于該半導(dǎo)體層之下的半導(dǎo)體層不進(jìn)行濕式蝕刻。
再有，本發(fā)明的第三制造方法，優(yōu)選為所述n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層為AlGaN層。
本發(fā)明的第一、二、三制造方法，優(yōu)選為所述導(dǎo)電性膜具有含Ti以及Au或Pt中任一種的層。
本發(fā)明的第一、二、三制造方法，也可以為所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層由多層形成、所述多層由各元素構(gòu)成比不同的多個(gè)氮化物系半導(dǎo)體形成。
本發(fā)明的第一、二、三制造方法，所述濕式蝕刻也可以使用含KOH、NaOH、H3PO4、H2SO4、HCl中任一種的溶液。
另外，本發(fā)明的第一、二、三制造方法，優(yōu)選為所述濕式蝕刻工序中，對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層照射超聲波。
還有，本發(fā)明的第一、二、三制造方法，被實(shí)施濕式蝕刻的所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層上也可以設(shè)置其他氮化物系化合物半導(dǎo)體層。


圖1是實(shí)施方式1的蝕刻工序圖。
圖2是實(shí)施方式1的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖3是實(shí)施方式2的蝕刻工序圖。
圖4是實(shí)施方式2的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖5是實(shí)施方式3的蝕刻工序圖。
圖6是實(shí)施方式3的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖7是實(shí)施方式4的蝕刻工序圖。
圖8是實(shí)施方式4的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖9是實(shí)施方式5的蝕刻工序圖。
圖10是實(shí)施方式5的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖11是實(shí)施方式6的蝕刻工序圖。
圖12是實(shí)施方式6的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖13是實(shí)施方式7的蝕刻工序圖。
圖14是實(shí)施方式7的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖15是現(xiàn)有技術(shù)例的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖16是現(xiàn)有技術(shù)例的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。
圖中1-蝕刻溶液，3-超聲波發(fā)生器，13、23、33、43、53、63-氮化物半導(dǎo)體層，14、16-導(dǎo)電性膜，14a-干式蝕刻掩膜層，14b-電子釋放膜的層，15-損傷層，17-其他氮化物半導(dǎo)體層，104、114、123、134、144、152、164-氮化物半導(dǎo)體元件。
具體實(shí)施例方式
在對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明前，說(shuō)明一下發(fā)明人研討過(guò)的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件(以下僅記為“氮化物半導(dǎo)體元件”)的制造方法。
如已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的，目前氮化物系化合物半導(dǎo)體層(以下僅記為“氮化物半導(dǎo)體層”)的有效蝕刻方法僅是干式蝕刻。這種情況下，在被進(jìn)行干式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層表面形成損傷層。這里，在L.T.Romano etal，”Dry and Wet Etching Group III-Nitrides”，MRS Internet Journalof Nitride Semiconductor Research，4S1 1999 G1.4中記載著損傷層是指1)剝離了分子的部分、2)由構(gòu)成半導(dǎo)體的元件的缺陷造成的non-stoichiometric部分、3)在表面附近形成的并且影響至半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)晶構(gòu)造的晶格缺陷部分、4)干式蝕刻劑或者氫氣被注入半導(dǎo)體內(nèi)部。至此，由于被進(jìn)行了干式蝕刻氮化物半導(dǎo)體層部分、還沒有被作為半導(dǎo)體元件使用，所以因經(jīng)進(jìn)行干式蝕刻、在氮化物半導(dǎo)體層形成的損傷層被置之不理，也沒給半導(dǎo)體元件性能造成壞影響。但是，最近，為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件的高性能，已考慮將被進(jìn)行了干式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層的部分作為半導(dǎo)體元件使用。因此，制造性能良好的半導(dǎo)體元件時(shí)，必須除去該損傷層。另外，氮化物半導(dǎo)體層的部分作為半導(dǎo)體元件使用，是指如將該氮化物半導(dǎo)體層的一部分作為波導(dǎo)部等。
可是，至今還沒有研究關(guān)于除去上述損傷層的例子，本申請(qǐng)的發(fā)明人首先對(duì)此進(jìn)行了探討研究。具體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)的發(fā)明人探討研究了如下所述進(jìn)行濕式蝕刻、作為除去損傷層的方法。首先，本申請(qǐng)的發(fā)明人，在氮化物半導(dǎo)體層表面的一部分形成濕式蝕刻掩膜，然后僅試著將該氮化物半導(dǎo)體層浸漬在氫氧化鈉水溶液中。其結(jié)果，根本沒對(duì)該氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻。于是，本申請(qǐng)的發(fā)明人試著將蝕刻溶液設(shè)定為高溫。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)僅除去該損傷層的一部分，并且在被濕式蝕刻過(guò)的氮化物半導(dǎo)體層表面有很多凹凸、看來(lái)不可能將濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體層作為半導(dǎo)體元件來(lái)使用。為此，探討了是否適宜對(duì)氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行公知的濕式蝕刻。
比如，在特開2001-250809號(hào)公報(bào)中公開的濕式蝕刻是使用電化學(xué)電池進(jìn)行濕式蝕刻。特開2001-250809號(hào)公報(bào)中公開的電化學(xué)電池如圖15所示。該電化學(xué)電池，以進(jìn)行濕式蝕刻的GaN(氮化物半導(dǎo)體層)70作為陽(yáng)極、陰極使用白金棒75、作為電解液72(蝕刻液)使用氫氧化鈉等的堿性溶液或者硫酸等的稀酸。因此，如圖15所示，使用導(dǎo)線78將白金棒75連接于偏壓電源76的-端子，使用導(dǎo)線79將設(shè)置在GaN70上的接點(diǎn)74連接于偏壓電源76的+端子。這樣，由偏壓電源76產(chǎn)生的電壓通過(guò)接點(diǎn)74施加給GaN70。因此，如將偏壓電源76供給的電壓超出電解液72的電阻性損耗、GaN70的電阻性損耗及電化學(xué)電池的標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)電池的電位，則開始向GaN70進(jìn)行濕式蝕刻。此時(shí)，濕式蝕刻的速度與由偏壓電源76供給的偏壓電壓的電平成比例。在此基礎(chǔ)上記載有，如邊對(duì)GaN70照射紫外線77邊進(jìn)行濕式蝕刻，則與不照射紫外線77的情況相比、GaN70被高速濕式蝕刻。
另外，在特開平10-233385號(hào)公報(bào)公開的濕式蝕刻是對(duì)被進(jìn)行濕式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層部分、人為地造成結(jié)晶缺陷。圖16表示的是該特開平10-233385號(hào)公報(bào)公開的濕式蝕刻工序的說(shuō)明圖。其記載著首先，如圖16(a)所示，在形成于藍(lán)寶石基板81上GaN膜(氮化物半導(dǎo)體層)83表面的一部分處形成由SiO2制的掩膜86；接著，在GaN膜的沒形成由SiO2制掩膜的部分、注入Ga離子；如此，如圖16(b)所示，在GaN膜83形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)缺陷(缺陷部分)85；接著，如圖16(c)所示，由GaN膜83表面向外取出SiO2制的掩膜86；然后，將除去了SiO2制掩膜86的GaN膜83浸漬在KOH水溶液等中，則如圖16(d)所示，對(duì)被注入了Ga離子的GaN膜83部分實(shí)施濕式蝕刻。另外，通過(guò)該人為地在GaN膜中形成顯示高缺陷性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該特開平10-233385號(hào)公報(bào)也公開能對(duì)該區(qū)域進(jìn)行濕式蝕刻的技術(shù)。圖中雖未顯示該方法，具體地講其記載著，首先在藍(lán)寶石基板的一部分形成顯示高結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Al2O3膜。接著，在該Al2O3膜上和沒形成該Al2O3膜的藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)GaN(氮化物半導(dǎo)體層)。如此，在Al2O3膜上生長(zhǎng)的GaN顯示了高缺陷性結(jié)晶結(jié)構(gòu)。即，如由該方法生長(zhǎng)GaN，則在Al2O3膜上生長(zhǎng)了顯示高缺陷性結(jié)晶結(jié)構(gòu)的GaN，而在上面沒形成Al2O3膜的藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)了顯示低缺陷性結(jié)晶結(jié)構(gòu)的GaN。為此，將該GaN浸漬在KOH水溶液中，并對(duì)在Al2O3膜上生長(zhǎng)的GaN進(jìn)行濕式蝕刻。該特開平10-233385號(hào)公報(bào)公開的方法，通過(guò)人為增加氮化物半導(dǎo)體層的缺陷密度，能對(duì)缺陷密度高的GaN部分、選擇性地進(jìn)行濕式蝕刻。
另外，特開2002-231705號(hào)公報(bào)中記載了如通過(guò)離子注入在半導(dǎo)體層形成顯示高缺陷性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)部分，能對(duì)該部分選擇性地進(jìn)行濕式蝕刻。
但是，特開2001-250809號(hào)公報(bào)中記載的用電化學(xué)電池進(jìn)行濕式蝕刻的情況下，在用導(dǎo)線79將GaN70和偏壓電源76的+端子電連接，并且用導(dǎo)線78將陰極75和偏壓電源76的-端子電連接。另外，必須在GaN 70和陰極75之間加電壓。為此，濕式蝕刻的構(gòu)成變得復(fù)雜化，帶來(lái)了該濕式蝕刻不適合于氮化物半導(dǎo)體元件量產(chǎn)的缺點(diǎn)。特別是，在不進(jìn)行濕式蝕刻的圖形在一個(gè)基板全部連續(xù)的情況下，只要將導(dǎo)線在氮化物半導(dǎo)體層表面進(jìn)行一次配線即可，但在不進(jìn)行濕式蝕刻的圖形不連續(xù)而存在有數(shù)個(gè)間隔情況下，該每個(gè)圖形必須設(shè)置連接點(diǎn)。即，在不進(jìn)行濕式蝕刻的圖形不連續(xù)而存在有數(shù)個(gè)間隔情況下，對(duì)該每個(gè)圖形必須將導(dǎo)線從氮化物半導(dǎo)體層表面裝卸數(shù)次。為此，特開2001-250809號(hào)公報(bào)中記載的用電化學(xué)電池進(jìn)行濕式蝕刻的方法對(duì)氮化物半導(dǎo)體元件的量產(chǎn)非常不利，而且，也導(dǎo)致限制該濕式蝕刻的圖形。另外，在對(duì)氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)，濕式蝕刻的速度很大程度依賴于氮化物半導(dǎo)體的結(jié)晶質(zhì)量。為此，被進(jìn)行濕式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層表面，殘留有缺陷引起的須狀凹凸，也會(huì)帶來(lái)該表面平坦性差的缺點(diǎn)。還有，由于氮化物半導(dǎo)體的結(jié)晶質(zhì)量越好、該結(jié)晶結(jié)構(gòu)的缺陷越低，因此在對(duì)結(jié)晶質(zhì)量好的氮化物半導(dǎo)體進(jìn)行濕式蝕刻情況下，也會(huì)帶來(lái)該濕式蝕刻速度變慢的缺點(diǎn)。
另外，當(dāng)?shù)锇雽?dǎo)體層是由元素構(gòu)成比不同的多層構(gòu)成的情況下，在該多層中，若存在如含Al層或基于載流子密度低而形成的高電阻層，則不能忽視電化學(xué)勢(shì)能的面內(nèi)分布、故不可能進(jìn)行均勻濕式蝕刻。另外，該多層中，如存在Al組成比大、帶隙也大的層，則半導(dǎo)體層的帶隙成為光能程度、濕式蝕刻的感應(yīng)、促進(jìn)效果就會(huì)變?nèi)酢⒖赡苁節(jié)袷轿g刻的速度變得極慢或使?jié)袷轿g刻根本不進(jìn)行。因此，特開2001-250809號(hào)公報(bào)中記載的使用電化學(xué)電池進(jìn)行濕式蝕刻的方法，不能對(duì)AlGaN層等的含Al層進(jìn)行濕式蝕刻。
再有，特開平10-233385號(hào)公報(bào)及特開2002-231705號(hào)公報(bào)中公開的通過(guò)離子注入、進(jìn)行濕式蝕刻的情況下，可以為控制濕式蝕刻而控制注入離子的深度，但控制注入離子的深度并不容易實(shí)現(xiàn)，從而會(huì)有很難正確控制濕式蝕刻的缺點(diǎn)。另外，特開平10-233385號(hào)公報(bào)中記載的在Al2O3膜上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體層以進(jìn)行濕式蝕刻的情況下，由于在進(jìn)行濕式蝕刻前必須在藍(lán)寶石基板上形成Al2O3膜，故會(huì)有使氮化物半導(dǎo)體元件的制造工序增加、該制造過(guò)程變得復(fù)雜的問(wèn)題。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的濕式蝕刻方法，很難在工業(yè)上予以應(yīng)用。因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人，對(duì)容易應(yīng)用于工業(yè)的蝕刻方法進(jìn)行深刻探討的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的經(jīng)少數(shù)工序且簡(jiǎn)易分批處理進(jìn)行濕式蝕刻、可以除去由干式蝕刻形成的損傷層、并且在不施加外部電壓情況下進(jìn)行濕式蝕刻。下面，參照?qǐng)D面、說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下的實(shí)施方式僅是作為例子，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施方式。
(發(fā)明的實(shí)施方式1)以下，參照?qǐng)D1和2詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式1。另外，圖1是說(shuō)明實(shí)施方式1的蝕刻工序圖。圖2是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。因此，本實(shí)施方式中，說(shuō)明一下以被進(jìn)行了干式蝕刻部分為波導(dǎo)部的半導(dǎo)體激光元件的制造方法。
首先，如圖1(a)所示，通過(guò)有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法(Metal OrganicChemical Vapor Deposition法MOCVD)，在母基板11上形成GaN系緩沖層12，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層13。由此，形成氮化物半導(dǎo)體10。
這里，母基板11，可以是藍(lán)寶石、SiC、GaN、硅、Ga2O3、MgAlO2、ZnO中任一種基板，也可以是作為氮化物半導(dǎo)體元件的母基板的公知母基板，優(yōu)選為藍(lán)寶石基板。
另外，氮化物半導(dǎo)體層13由GaN、AlN、InN及這些的混晶構(gòu)成。因此，氮化物半導(dǎo)體層13是包含活性層的InGaN多量子阱(multiple quantumwellMQW)及AlGaN電流阻止層的AlGaN/p-GaN/InGaN MQW/n-GaN。具體地講，氮化物半導(dǎo)體層13，是在GaN緩沖層12的表面形成活性層的InGaN多量子阱(MQW)及n-GaN層9(圖1(a)中記為1層13c)，在該層上形成p-GaN層13b、在p-GaN層13b上形成AlGaN電流阻止層13a。還有，這里，將由n-GaN層(波導(dǎo)層)、n-AlGaN(包覆層)及n-GaN層順次層疊構(gòu)成的層稱為n-GaN層。因此，AlGaN電流阻止層13a的膜厚度優(yōu)選為50nm以上300nm以下，p-GaN層13b的膜厚度優(yōu)選為20nm以上200nm以下。另外，構(gòu)成n-GaN層的n-GaN層(波導(dǎo)層)的膜厚度優(yōu)選為50nm以上200nm以下，構(gòu)成該n-GaN層的n-AlGaN層(包覆層)的膜厚度優(yōu)選為50nm以上2000nm以下。其中最為優(yōu)選的是，AlGaN電流阻止層13a的膜厚度為150nm、p-GaN層13b的膜厚度為125nm、n-GaN層的膜厚度為4000nm、構(gòu)成該n-GaN層的n-GaN層(波導(dǎo)層)的膜厚度為150nm，構(gòu)成該n-GaN層的n-AlGaN層(包覆層)的膜厚度優(yōu)選為1200nm、構(gòu)成該n-GaN層的n-GaN層的膜厚度為3000nm。還有，氮化物半導(dǎo)體層13可以是氮化物半導(dǎo)體的單層膜，也可以氮化物半導(dǎo)體層13的活性層為InGaN單量子阱(single quantumwell)。
下面，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體層13上面兩端部順次層疊Ti層、Au層及Ni層、形成導(dǎo)電性膜14。由此，如圖1(b)所示，氮化物半導(dǎo)體層13表面一部分形成設(shè)置有導(dǎo)電性膜14的氮化物半導(dǎo)體(以下僅記為“帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體”)101。
這里，Ni層是干式蝕刻掩膜層14a，在后面講述的進(jìn)行干式蝕刻時(shí)作為掩膜使用。為此，干式蝕刻掩膜層14a并不局限于Ni層，只要是對(duì)干式蝕刻的蝕刻劑有耐蝕性就可以。比如，干式蝕刻掩膜層14a可以是鎢層或鉬層等，也可以是由SiO2構(gòu)成的層，在后面講述的干式蝕刻工序以后將予以除去。由此，如為在后邊除去干式蝕刻掩膜層14a考慮，干式蝕刻掩膜層14a優(yōu)選是Ni層。
另外，Ti層及Au層是電子釋放膜層14b，進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)由氮化物半導(dǎo)體層13向外部釋放電子用。為此，電子釋放膜層14b并不局限于Ti及Au，可以是由Ti層和Pt層形成，還可以是由Ni層和Au層形成，也可以是由Ni層和Pt層形成，還可以是由Cr層和Au層形成，也可以是由Cr層和Pt層形成。但是，如在后邊講述那樣，電子釋放膜層14b將在濕式蝕刻工序后予以除去。因此，為在后邊除去電子釋放膜層14b考慮，電子釋放膜層14b優(yōu)選為由Ti層和Au層構(gòu)成。另外，Ti層能很好地貼緊氮化物半導(dǎo)體層，故為電子釋放膜層14b作為濕式蝕刻用掩膜能穩(wěn)定工作、其優(yōu)選為由Ti層和Au層構(gòu)成。還有，為避免使圖面變得復(fù)雜化，在圖1(b)及(c)中電子釋放膜層14b以一層表示。因此，干式蝕刻掩膜14a的厚度優(yōu)選為200nm以上，更優(yōu)選為400nm、再有，電子釋放膜層14b的厚度優(yōu)選為50nm以上，更優(yōu)選為200nm。
接著，通過(guò)使用包含氯氣(Cl2)等氯原子氣體的ECR等離子或ICP等離子，對(duì)帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體101進(jìn)行干式蝕刻。由此，對(duì)未形成干式蝕刻掩膜層14a的氮化物半導(dǎo)體層13表面部分進(jìn)行干式蝕刻。因此，如圖1(c)所示，除去未形成干式蝕刻掩膜層14a的AlGaN電流阻止層13a的全部和未形成干式蝕刻掩膜層14a的P-GaN層13b的一部分、在進(jìn)行干式蝕刻后的P-GaN層13b的表面形成損傷層15。即，如圖1(c)所示，在未形成干式蝕刻掩膜層14a的P-GaN層13b的表面形成損傷層15。
此時(shí)，通過(guò)對(duì)進(jìn)行干式蝕刻的等離子、用高頻功率200w進(jìn)行2分鐘左右的干式蝕刻，能對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103實(shí)施深度至175±25nm的干式蝕刻。另外，生成等離子的高頻功率值并不局限于200w，該功率值優(yōu)選為50w以上至300w以下。
然后，使用硝酸溶液，從圖1(c)所示的干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體102僅除去干式蝕刻掩膜層14a，形成帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103。由此，干式蝕刻工序結(jié)束，向濕式蝕刻進(jìn)展。
在濕式蝕刻的工序中，如圖2所示，首先，容器1中放入作為蝕刻溶液2的氫氧化鈉水溶液(0.01～1mol/dm3)，將如1(d)所示帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103浸漬在該蝕刻溶液2中。接著，將該容器1放入超聲波發(fā)生器3中。然后，用具有比P-GaN層13b帶隙大的能量的紫外線7照射帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103，并且用由超聲波發(fā)生器3發(fā)出的超聲波(圖中未表示)照射蝕刻溶液2及帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103。由此，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103進(jìn)行濕式蝕刻。還有，通過(guò)一邊對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103照射超聲波一邊進(jìn)行濕式蝕刻，能在被實(shí)施濕式蝕刻的P-GaN層13b的表面不形成結(jié)晶缺陷引起的須狀凹凸，并且能使該表面的粗糙度(RMS)實(shí)現(xiàn)為1nm以下。然后，通過(guò)從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103完全除去損傷層15，結(jié)束濕式蝕刻工序。另外，蝕刻溶液2是氫氧化鈉(NaOH)水溶液，但也可以是加熱磷酸(H3PO4)水溶液、硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)水溶液。還有，超聲波發(fā)生器3是公知的超聲波發(fā)生器，發(fā)生的超聲波頻率優(yōu)選為10kHz以上100kHz以下、輸出優(yōu)選為10w以上至200w以下。更進(jìn)一步優(yōu)選為，將頻率為20kHz以上40kHz以下、輸出為20w以上50w以下超聲波照射帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103。
這里，對(duì)通過(guò)上述構(gòu)成進(jìn)行濕式蝕刻的機(jī)理予以簡(jiǎn)單說(shuō)明。由于在帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103的表面的一部分上形成有電子釋放膜的層14b，因此帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103內(nèi)的電子，由帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103經(jīng)電子釋放膜層14b、向蝕刻溶液2釋放。為此，空穴集中于帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103表面附近。此時(shí)，被干式蝕刻的P-GaN層13b表面形成損傷層15。如上所述，由于損傷層15的電特性與內(nèi)部半導(dǎo)體層的電特性不同，導(dǎo)致帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103內(nèi)的空穴選擇性地集中于損傷層15的表面部分。為此，對(duì)由干式蝕刻形成的損傷層15選擇性實(shí)施濕式蝕刻。即，僅將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103浸漬于蝕刻溶液2、對(duì)由干式蝕刻形成的損傷層15實(shí)施濕式蝕刻，其結(jié)果，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103除去損傷層。
另外，本實(shí)施方式中，由于進(jìn)行濕式蝕刻的半導(dǎo)體層是P-GaN層13b，本來(lái)就有空穴。因此，如圖2所示用紫外線7照射P-GaN層13b，不必在P-GaN層13b內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。還有，本實(shí)施方式的濕式蝕刻，僅除去進(jìn)行該濕式蝕刻之前進(jìn)行干式蝕刻在P-GaN層13b處形成的損傷層15。由以上可以看出，本實(shí)施方式中，未必一定要對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103照射圖2所示的紫外線7而實(shí)施濕式蝕刻。但是，通過(guò)照射紫外線7能使?jié)袷轿g刻的進(jìn)行速度能提高若干倍，本實(shí)施方式優(yōu)選為邊照射紫外線7邊進(jìn)行濕式蝕刻。
然后，在濕式蝕刻工序后，使用氟氫酸(hydrofluoric acid)或氟氫酸緩沖液(buffer hydrofluoric acid)等，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103除去電子釋放膜的層14b。接著，在濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體表面、通過(guò)MOCVD法結(jié)晶生長(zhǎng)其他氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖1(e)所示的氮化物半導(dǎo)體元件104。因此，氮化物半導(dǎo)體元件104作為、以被進(jìn)行了干式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層13的部分為波導(dǎo)部的半導(dǎo)體激光元件來(lái)使用。
下面，說(shuō)明一下本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件制造方法所達(dá)到的效果。
本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，由于在帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103的表面形成電子釋放膜層14b，如將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103浸漬在蝕刻溶液2中，則帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103內(nèi)的電子經(jīng)電子釋放膜層14b、由氮化物半導(dǎo)體層13向蝕刻溶液2釋放。其結(jié)果，在帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103的表面存在空穴。另外，帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103由于在進(jìn)行該濕式蝕刻之前進(jìn)行干式蝕刻，故在被進(jìn)行了干式蝕刻的P-GaN層13b表面形成損傷層15。損傷層15的電特性與內(nèi)部氮化物半導(dǎo)體層的電特性不同，故存在于帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103表面附近的空穴選擇性地集中在損傷層15表面。其結(jié)果、對(duì)損傷層15進(jìn)行濕式蝕刻。即，成為僅將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103浸漬于蝕刻溶液2、對(duì)損傷層15實(shí)施濕式蝕刻。由此，不必如現(xiàn)有技術(shù)中、在進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)必須向氮化物半導(dǎo)體層施加外部電壓或向氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行離子注入。由于不對(duì)氮化物半導(dǎo)體層施加外部電壓，不會(huì)使?jié)袷轿g刻的構(gòu)成復(fù)雜化，并且還可以省去、用導(dǎo)線將陰極與偏壓電源的-端子電連接或者用導(dǎo)線將成為陰極的半導(dǎo)體層與偏壓電源的+端子電連接的麻煩。這里，對(duì)氮化物系化合物半導(dǎo)體層不施加外部電壓是指僅將氮化物系化合物半導(dǎo)體層浸漬在為進(jìn)行濕式蝕刻所使用的蝕刻溶液中。還有，由于不需要離子注入，可以省去對(duì)基板或氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行離子注入的麻煩，從而能減少濕式蝕刻的工序數(shù)量。
再有，如圖1(b)所示，即使在不進(jìn)行濕式蝕刻的圖形不連續(xù)而存在有數(shù)個(gè)間隔情況下，能夠僅通過(guò)將形成有反映該圖形的電子釋放膜層14b的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103在蝕刻溶液2中浸漬一次，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103進(jìn)行濕式蝕刻。為此，本實(shí)施方式的濕式蝕刻方法，與現(xiàn)有的濕式蝕刻方法相比，能比較容易進(jìn)行濕式蝕刻，并且還可以進(jìn)行各式各樣圖形的蝕刻。
另外，本實(shí)施方式的制造方法，通過(guò)對(duì)氮化物半導(dǎo)體10進(jìn)行干式蝕刻后進(jìn)行濕式蝕刻，能除去在干式蝕刻工序中形成的損傷層15。為此，與現(xiàn)有的氮化物半導(dǎo)體元件不同，氮化物半導(dǎo)體元件104的被進(jìn)行了干式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層部分可以作為半導(dǎo)體元件使用。如，氮化物半導(dǎo)體元件104可以作為、以被進(jìn)行了干式蝕刻的P-GaN層13b部分為波導(dǎo)部的半導(dǎo)體激光元件使用。另外，氮化物半導(dǎo)體元件104，可以通過(guò)選擇AlGaN電流阻止層13a的組成，控制波導(dǎo)部與AlGaN電流阻止層13a的折射率差。其結(jié)果，氮化物半導(dǎo)體元件104成為高輸出或者低噪音的半導(dǎo)體激光元件。
另外，本實(shí)施方式的制造方法，由于進(jìn)行干式蝕刻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻方法較難實(shí)施蝕刻的含Al層、即AlGaN電流阻止層13a、容易地進(jìn)行蝕刻。為此，可以不必在意氮化物半導(dǎo)體層13的材質(zhì)來(lái)制造氮化物半導(dǎo)體元件104。再有，能將AlGaN電流阻止層13a等含Al層作為半導(dǎo)體激光元件的波導(dǎo)部使用，故制造的氮化物半導(dǎo)體元件104的作為半導(dǎo)體元件的利用范圍擴(kuò)寬。
還有，在濕式蝕刻工序中，由于對(duì)蝕刻溶液2及帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體103、邊進(jìn)行照射超聲波邊進(jìn)行濕式蝕刻，可以抑制在濕式蝕刻后的P-GaN層13b表面處形成的基于結(jié)晶缺陷引起的須狀凹凸，并且還可以將其表面粗糙度(RMS)控制在1nm以下。為此，即便在濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體層表面結(jié)晶生長(zhǎng)其他氮化物半導(dǎo)體層17，其他氮化物半導(dǎo)體層17的結(jié)晶結(jié)構(gòu)也基本不包含結(jié)晶缺陷，其結(jié)果，沒有制造的半導(dǎo)體元件性能惡化現(xiàn)象。因此，氮化物半導(dǎo)體元件104，也可以作為如激光二極管那樣的具有電流狹窄結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件。
更有，在本實(shí)施方式中，由于對(duì)AlGaN電流阻止層13a及P-GaN層13b的一部分進(jìn)行干式蝕刻，則如圖1(c)所述，在P-GaN層13b的表面形成損傷層15。雖然P-GaN等p型半導(dǎo)體本來(lái)有空穴，但由于該空穴并不存在于半導(dǎo)體表面，因此為對(duì)p型半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻，施加外部電壓成為必要條件(關(guān)于該點(diǎn)，在下面實(shí)施方式4中蝕刻的機(jī)理說(shuō)明項(xiàng)中有詳細(xì)記載)。因此，對(duì)不施加外部電壓的本實(shí)施方式的濕式蝕刻僅除去、由進(jìn)行干式蝕刻形成的損傷層15，卻不能對(duì)該損傷層15更下面的半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻。即，在本實(shí)施方式中P-GaN層13b就作為濕式蝕刻的阻止層發(fā)揮作用。
(發(fā)明的實(shí)施方式2)以下，參照?qǐng)D3和4詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式2。另外，圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖4是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖3中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖4中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式1不同，在氮化物半導(dǎo)體層13的上面大致中央處設(shè)置導(dǎo)電性膜14。因此，本實(shí)施方式中，對(duì)與上述實(shí)施方式1重復(fù)的部分，省去詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖3(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12后，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層13，從而形成氮化物半導(dǎo)體10。
接著，如圖3(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體10的氮化物半導(dǎo)體層13上面大致中央部分形成由干式蝕刻掩膜層14a及電子釋放膜層14b構(gòu)成的導(dǎo)電性膜14。由此，形成帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體111。
然后，對(duì)圖3(b)所示的帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體111進(jìn)行干式蝕刻。由此，在未形成干式蝕刻掩膜層14a的氮化物半導(dǎo)體層13表面部分進(jìn)行干式蝕刻，在P-GaN層13b的表面形成損傷層15。
然后，使用硝酸溶液，從圖3(c)所示的干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體112僅除去干式蝕刻掩膜層14a，形成圖3(d)所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體113。此后，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體113進(jìn)行圖4所示的濕式蝕刻。由此，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體113除去損傷層15。
濕式蝕刻工序結(jié)束、除去電子釋放膜層14b后，在被進(jìn)行蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層13表面形成絕緣膜19。此時(shí)，絕緣膜19可以由帶有與氮化物半導(dǎo)體層13適當(dāng)折射率差的材質(zhì)形成，或者，也可以由、由與氮化物半導(dǎo)體層13組成不同組成的材質(zhì)形成。然后，對(duì)沒有進(jìn)行蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層13的表面及絕緣膜19的表面，通過(guò)MOCVD法結(jié)晶生長(zhǎng)其他的氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖3(e)所示的氮化物半導(dǎo)體元件114。
因此，本實(shí)施方式中的氮化物半導(dǎo)體元件制造方法，可以得到與上述實(shí)施方式1中的氮化物半導(dǎo)體元件制造方法相同的效果。另外，本實(shí)施方式中的氮化物半導(dǎo)體元件114，可以通過(guò)選擇電流阻止層19的材質(zhì)、實(shí)現(xiàn)控制波導(dǎo)部與電流阻止層19的折射率差。
(發(fā)明的實(shí)施方式3)下面，參照?qǐng)D5和6詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式3。另外，圖5是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖6是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖5中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖6中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式1不同、導(dǎo)電性膜為單層。關(guān)于除此之外的方面，本實(shí)施方式的制造方法與上述實(shí)施方式1的制造方法相同。為此，在本實(shí)施方式中，省去對(duì)與上述實(shí)施方式重復(fù)的部分的詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖5(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12后，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層23，從而形成氮化物半導(dǎo)體20。
接著，如圖5(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體20的氮化物半導(dǎo)體層23上面兩端部，形成導(dǎo)電性膜16。這里，導(dǎo)電性膜16為由如Ni及Pt等構(gòu)成的膜，同時(shí)具備作為干式蝕刻掩膜功能和作為釋放電子膜功能。由此，形成帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體121。
然后，對(duì)圖5(b)所示的帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體121進(jìn)行干式蝕刻。由此，在未形成導(dǎo)電性膜16的氮化物半導(dǎo)體層23表面部分進(jìn)行干式蝕刻，在氮化物半導(dǎo)體層23的表面形成損傷層15。此后，不除去導(dǎo)電性膜16，對(duì)圖5(c)所示的干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體122進(jìn)行圖6所示的濕式蝕刻。由此，從干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體122除去損傷層15。
濕式蝕刻結(jié)束、除去導(dǎo)電性膜16后，在被進(jìn)行了蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層23的表面，通MOCVD法結(jié)晶生長(zhǎng)其他氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖5(d)所示的氮化物半導(dǎo)體元件123。
下面，說(shuō)明一下本實(shí)施方式所達(dá)到的效果。
本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，在達(dá)到了上述實(shí)施方式1所達(dá)到的效果以外，還有以下效果。作為該效果，即為導(dǎo)電性膜16由于具備作為干式蝕刻掩膜的功能和作為釋放電子膜的功能，故可以省去在氮化物半導(dǎo)體20處設(shè)置由干式掩膜層和電子釋放膜層構(gòu)成的2層的麻煩，并且也沒有要分兩步來(lái)除去導(dǎo)電性膜16的必要。
另外，使用本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，也可以制造上述實(shí)施方式2中記載的氮化物半導(dǎo)體元件114。
(發(fā)明的實(shí)施方式4)以下，參照?qǐng)D7和8詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式4。另外，圖7是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖8是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖7中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖8中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
本實(shí)施方式中，對(duì)除了在對(duì)由干式蝕刻形成了的損傷層15通過(guò)濕式蝕刻予以除去之外、對(duì)與損傷層相比還處于內(nèi)部的p型氮化物半導(dǎo)體層33a也進(jìn)行濕式蝕刻的情況進(jìn)行說(shuō)明。因此，對(duì)與上述實(shí)施方式1重復(fù)的部分、省去詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖7(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12后，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層33，從而形成氮化物半導(dǎo)體30。此時(shí)，氮化物半導(dǎo)體層33上形成有p-GaN等的p型氮化物半導(dǎo)體層33a。
接著，如圖7(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體30的氮化物半導(dǎo)體層33上面兩端部，形成由干式蝕刻掩膜14a及電子釋放膜層14b構(gòu)成的導(dǎo)電性膜14。由此，形成帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體131。還有，導(dǎo)電性膜14也可以為上述實(shí)施方式3記載的導(dǎo)電性膜16。
然后，對(duì)圖7(b)所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體131進(jìn)行干式蝕刻。由此，在沒形成干式蝕刻掩膜14a的p型半導(dǎo)體層33a的表面部分進(jìn)行干式蝕刻，在p型半導(dǎo)體層33a表面形成損傷層15。
此后，使用硝酸溶液，從圖7(c)所示的干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體132、僅除去干式蝕刻掩膜14a、形成圖7(d)所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133。然后，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133進(jìn)行圖8所示的濕式蝕刻。由此，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133除去損傷層15。
此時(shí)，如將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133浸漬在蝕刻溶液2中，則可以通過(guò)如上述實(shí)施方式1記載的那樣，除去由干式蝕刻形成的損傷層15。但是，如按下面記載的進(jìn)行濕式蝕刻，則可以對(duì)、與由干式蝕刻形成的損傷層15相比還處于內(nèi)部的p型半導(dǎo)體層33a、實(shí)施蝕刻。在對(duì)該濕式蝕刻的方法進(jìn)行說(shuō)明之前，先簡(jiǎn)單說(shuō)明一下對(duì)p型半導(dǎo)體層33a實(shí)施蝕刻濕式蝕刻的機(jī)理。
為進(jìn)行濕式蝕刻，必須要在半導(dǎo)體層表面存在有空穴。p型半導(dǎo)體本來(lái)具有作為多數(shù)載流子的空穴，但由于p型半導(dǎo)體的帶狀形狀，該空穴存在半導(dǎo)體層內(nèi)部、但在半導(dǎo)體表面卻沒有?？墒侨缡褂脤?dǎo)線將成為陽(yáng)極的氮化物半導(dǎo)體層與偏壓電源的+端子電連接并且使用導(dǎo)線將成為陰極的白金棒等與偏壓電源的-端子電連接、將該陽(yáng)極及陰極浸漬在氫氧化鉀水溶液等后、通過(guò)偏壓電源對(duì)氮化物半導(dǎo)體層施加外部電壓，則p型半導(dǎo)體層的帶狀形狀發(fā)生變化。其結(jié)果，在p型半導(dǎo)體層表面就可能會(huì)存在空穴，由此成為p型半導(dǎo)體層被進(jìn)行濕式蝕刻。此時(shí)，成為存在于氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)部的電子，通過(guò)作為陰極的白金棒，向蝕刻溶液釋放。下面顯示一下具體方法。
如圖8所示那樣，首先，使用導(dǎo)線將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133的電子釋放膜層14b、與偏壓電源6的+端子連接，并且將白金棒5與偏壓電源6的-端子連接。接著，在超聲波發(fā)生器3內(nèi)放入容器1，在容器1內(nèi)放入氫氧化鉀水溶液等的蝕刻溶液2，將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133及白金棒5浸漬在蝕刻溶液2。此后，通過(guò)偏壓電源6向帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133施加外部電壓。然后，用由超聲波發(fā)生器3發(fā)生的超聲波照射蝕刻溶液2、帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133及白金棒5。由此，不僅對(duì)損傷層15、而且也對(duì)p型半導(dǎo)體層33a進(jìn)行濕式蝕刻，從而沒有形成基于蝕刻后半導(dǎo)體層表面結(jié)晶缺陷引起的須狀凹凸，并且將其表面粗糙度(RMS)實(shí)現(xiàn)在1nm以下。還有，通過(guò)對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133及蝕刻溶液2照射紫外線7，可以使?jié)袷轿g刻的速度提高若干倍。
再有，當(dāng)母基板11是由如SiC的導(dǎo)電性材質(zhì)構(gòu)成的情況下，會(huì)有偏壓電源6的+端子不是在電子釋放膜層14b而是在母基板11上配線的可能。還有，在本實(shí)施方式中，由于進(jìn)行濕式蝕刻的半導(dǎo)體層是p型半導(dǎo)體層33a，因此本來(lái)就有空穴。為此，照射紫外線7并不是進(jìn)行本實(shí)施方式的濕式蝕刻的必要條件，但由于通過(guò)對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133照射紫外線7、可以使蝕刻速度提高若干倍，因此本實(shí)施方式的優(yōu)選還是邊對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體133照射紫外線7、邊進(jìn)行濕式蝕刻。
通過(guò)上述完成濕式蝕刻工序、除去電子釋放膜層14b后，在濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體的表面，通過(guò)MOCVD法、結(jié)晶生長(zhǎng)其他氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖7(e)所示的氮化物半導(dǎo)體元件134。
本實(shí)施方式的效果，除了上述實(shí)施方式1的效果之外，還能對(duì)與由干式蝕刻形成的損傷層15相比還處于內(nèi)部的p型半導(dǎo)體層33a、實(shí)施濕式蝕刻。一般來(lái)說(shuō)，不能對(duì)特別指定層進(jìn)行干式蝕刻。為此，當(dāng)對(duì)比所希望的層還處于上面的氮化物半導(dǎo)體層、進(jìn)行干式蝕刻情況下，通過(guò)進(jìn)行本實(shí)施方式的蝕刻方法，可以對(duì)所希望的層進(jìn)行蝕刻。相反，在干式蝕刻工序中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)所希望的層進(jìn)行蝕刻的情況下，能不必施加外部電壓、通過(guò)上述實(shí)施方式1的蝕刻方法進(jìn)行蝕刻。
還有，可以通過(guò)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件制造方法，制造上述實(shí)施方式2中記載的氮化物半導(dǎo)體元件114。
(發(fā)明的實(shí)施方式5)以下，參照?qǐng)D9和10詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式5。另外，圖9是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖10是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖9中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖10中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
本實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)濕式蝕刻予以除去由干式蝕刻形成了的損傷層15之外、還對(duì)與損傷層相比還處于內(nèi)部的n型氮化物半導(dǎo)體層43a也進(jìn)行濕式蝕刻的情況進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)與上述實(shí)施方式1重復(fù)的部分，省去詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖9(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12后，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層43，從而形成氮化物半導(dǎo)體40。此時(shí)，氮化物半導(dǎo)體層43上形成有n-GaN等的n型氮化物半導(dǎo)體層43a。
接著，如圖9(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體40的氮化物半導(dǎo)體層43上面兩端部，形成由干式蝕刻掩膜14a及電子釋放膜層14b構(gòu)成的導(dǎo)電性膜14。由此，形成帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體141。還有，導(dǎo)電性膜14也可以為上述實(shí)施方式3記載的導(dǎo)電性膜16。
然后，對(duì)圖9(b)所示的帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體141進(jìn)行干式蝕刻。由此，在沒形成干式蝕刻掩膜14a的n型半導(dǎo)體層43a的表面部分進(jìn)行干式蝕刻，在n型半導(dǎo)體層43a表面形成損傷層15。
此后，使用硝酸溶液，從圖9(c)所示的干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體142、僅除去干式蝕刻掩膜14a、形成圖9(d)所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143。然后，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143進(jìn)行圖10所示的濕式蝕刻。由此，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143除去損傷層15。
此時(shí)，如將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143浸漬在蝕刻溶液2中，則可以通過(guò)如上述實(shí)施方式1記載的那樣，除去由干式蝕刻形成的損傷層15。但是，如按下面記載的進(jìn)行濕式蝕刻，則可以對(duì)、與由干式蝕刻形成的損傷層15相比還處于內(nèi)部的n型半導(dǎo)體層43a、實(shí)施蝕刻。在對(duì)該濕式蝕刻的方法進(jìn)行說(shuō)明之前，先簡(jiǎn)單說(shuō)明一下對(duì)n型半導(dǎo)體層43a實(shí)施蝕刻濕式蝕刻的機(jī)理。
為進(jìn)行濕式蝕刻，必須要在半導(dǎo)體層表面存在有空穴。n型半導(dǎo)體層本來(lái)沒有空穴。但是，如對(duì)n型半導(dǎo)體層照射比n型半導(dǎo)體層帶隙能量高的紫外線，則在n型半導(dǎo)體層生成空穴-電子對(duì)。因此，如生成空穴-電子對(duì)，則由于n型半導(dǎo)體層的帶狀形狀，可以不對(duì)n型半導(dǎo)體層施加外部電壓、也可以實(shí)現(xiàn)該空穴在n型半導(dǎo)體層表面移動(dòng)。其結(jié)果，成為對(duì)n型半導(dǎo)體層開始進(jìn)行濕式蝕刻。為此，在對(duì)n型半導(dǎo)體層實(shí)施濕式蝕刻時(shí)，可以如上述實(shí)施方式4那樣，不必對(duì)n型半導(dǎo)體層施加外部電壓，而是用紫外線照射n型半導(dǎo)體層。下面顯示一下具體濕式蝕刻方法。
如圖10所示那樣，首先，在超聲波發(fā)生器3內(nèi)放入容器1，在容器1內(nèi)放入氫氧化鉀水溶液等的蝕刻溶液2，將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143浸漬在蝕刻溶液2。接著，用有365nm以下中心波長(zhǎng)的紫外線7照射帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143及蝕刻溶液2。由此，不僅對(duì)損傷層15、而且也對(duì)n型半導(dǎo)體層43a進(jìn)行濕式蝕刻。然后，邊用紫外線7照射帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143，邊用由超聲波發(fā)生器3發(fā)生的超聲波照射蝕刻溶液2及帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143。由此，對(duì)n型半導(dǎo)體層43a進(jìn)行濕式蝕刻，從而沒有形成基于蝕刻后半導(dǎo)體層表面結(jié)晶缺陷造成的須狀凹凸，并且將其表面粗糙度(RMS)實(shí)現(xiàn)在1nm以下。
另外，此種情況下，如圖8所示那樣，如邊對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體143施加外部電壓邊進(jìn)行濕式蝕刻，則可以提高濕式蝕刻速度。
像上述的濕式蝕刻結(jié)束、除去電子釋放膜層14b之后，通過(guò)MOCVD法在蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體表面、結(jié)晶生長(zhǎng)其他的氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖9(e)所示的氮化物半導(dǎo)體元件144。
本實(shí)施方式的效果，除能對(duì)n型半導(dǎo)體進(jìn)行蝕刻之外，其他與上述實(shí)施方式4效果一樣。
(發(fā)明的實(shí)施方式6)以下，參照?qǐng)D11和12詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式6。另外，圖11是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖12是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖11中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖12中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式1不同，是通過(guò)不進(jìn)行干式蝕刻而僅進(jìn)行濕式蝕刻來(lái)制造氮化物半導(dǎo)體元件的方法。
首先，如圖11(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12后，在GaN系緩沖層12上形成氮化物半導(dǎo)體層53，從而形成氮化物半導(dǎo)體50。
這里，氮化物半導(dǎo)體層53由GaN、AlN、InN及它們的混晶構(gòu)成。因此，氮化物半導(dǎo)體層53是包含由InGaN、MQW構(gòu)成的活性層及n-AlGaN電流阻止層53a的n-AlGaN/p-GaN/InGaN MQW/n-GaN。更詳細(xì)地說(shuō)，氮化物半導(dǎo)體層53在GaN系緩沖層12的表面形成n-GaN層及活性層的InGaN MQW(在圖11(a)中表示為1層53c)，并在該層之上形成p-GaN層53b，在p-GaN層53b上形成n-AlGaN電流阻止層53a。另外，這里，以n-GaN層、n-AlGaN(包覆層)及n-GaN層(波導(dǎo)層)的順序?qū)盈B形成的層稱為n-GaN層。為此，n-AlGaN電流阻止層53a的膜厚度優(yōu)選為50nm以上300nm以下，p-GaN層53b的膜厚度優(yōu)選為20nm以上200nm以下。更為優(yōu)選的是n-AlGaN電流阻止層53a的膜厚度為150nm、p-GaN層53b的膜厚度為125nm、n-GaN層的膜厚度為4350nm、構(gòu)成該n-GaN層的n-GaN層(波導(dǎo)層)的膜厚為150nm、構(gòu)成該n-GaN層的n-AlGaN層(包覆層)的膜厚度為1200nm、構(gòu)成該n-GaN層的n-GaN層的膜厚度為3000nm。因此，p-GaN層53b在后邊講述的濕式蝕刻中具有作為濕式蝕刻阻止層的功能。還有，氮化物半導(dǎo)體層53的活性層也可以為InGaN SQW。
接著，如圖11(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體50的氮化物半導(dǎo)體層53上面兩端部、形成由以Ti及Pt的順序?qū)盈B而形成的電子釋放膜層54b。由此，形成帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151。還有，電子釋放膜層54b并不局限于Ti及Pt構(gòu)成的膜，還可以使用由上述實(shí)施方式1中記載的其他膜來(lái)形成。
然后，對(duì)圖12所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151進(jìn)行濕式蝕刻。
為進(jìn)行本實(shí)施方式的濕式蝕刻，首先，在超聲波發(fā)生器3內(nèi)放入容器1，在容器1內(nèi)放入氫氧化鉀水溶液等的蝕刻溶液2，將帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151浸漬在蝕刻溶液2。然后，邊用紫外線7照射帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151，邊用由超聲波發(fā)生器3發(fā)生的超聲波照射蝕刻溶液2及帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151。由此，對(duì)n-AlGaN電流阻止層53a進(jìn)行濕式蝕刻。
此時(shí)，通過(guò)上述實(shí)施方式5中記載的n型半導(dǎo)體層的濕式蝕刻的機(jī)理，對(duì)n-AlGaN電流阻止層53a進(jìn)行蝕刻。具體的，如下所示。
n-AlGaN電流阻止層53a本來(lái)沒有空穴。但是，通過(guò)對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151的表面照射紫外線7，在n-AlGaN電流阻止層53a中生成空穴-電子對(duì)。此時(shí)，由于在帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體151的表面的一部分處形成有電子釋放膜層54b，生成的電子通過(guò)電子釋放膜層54b由n-AlGaN電流阻止層53a向蝕刻溶液2釋放。另外，生成的空穴存在于n-AlGaN電流阻止層53a的表面，通過(guò)該空穴與蝕刻溶液2反應(yīng)，n-AlGaN電流阻止層53a被進(jìn)行濕式蝕刻。因此，由于本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是在n-AlGaN電流阻止層53a的下層為p-GaN層53b，故如對(duì)未形成電子釋放膜層54b的n-AlGaN電流阻止層53a的部分全部進(jìn)行濕式蝕刻，則可以露出p-GaN層53b。這里，一般來(lái)講，p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層在半導(dǎo)體層的表面附近的帶狀形狀不同，從而在p型半導(dǎo)體層的表面不能存在空穴(參照上述實(shí)施方式4)。為此，如在不按本實(shí)施方式那樣照射紫外線而進(jìn)行濕式蝕刻情況下，對(duì)p-GaN層53b不能進(jìn)行濕式蝕刻。即，p-GaN層53b具有作為濕式蝕刻的阻止層的功能。由此，本實(shí)施方式的蝕刻方法是能僅以n-AlGaN電流阻止層53a的厚度量對(duì)n-AlGaN電流阻止層53a進(jìn)行蝕刻，其結(jié)果，能夠按照設(shè)計(jì)精度良好地制造半導(dǎo)體元件。
像上述的濕式蝕刻結(jié)束、除去電子釋放膜層54b之后，通過(guò)MOCVD法在蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體表面、結(jié)晶生長(zhǎng)其它的氮化物半導(dǎo)體層17。由此，形成圖11(c)所示的氮化物半導(dǎo)體元件152。因此，氮化物半導(dǎo)體元件152可以作為以被進(jìn)行了濕式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層53的部分為波導(dǎo)部的半導(dǎo)體激光元件來(lái)使用。
本實(shí)施方式的蝕刻方法能僅對(duì)n-AlGaN電流阻止層53a選擇性地進(jìn)行濕式蝕刻。為此，對(duì)位于n-AlGaN電流阻止層53a之下的活性層不會(huì)有由于過(guò)度蝕刻而造成損傷的可能，因此可以將n-AlGaN電流阻止層53a的下層的p-GaN層53b的膜厚設(shè)定得薄。為此，如使用該蝕刻方法制造半導(dǎo)體激光元件，能夠成品率高地制造高輸出半導(dǎo)體激光元件。
(發(fā)明的實(shí)施方式7)以下，參照?qǐng)D13和14詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式7。另外，圖13是說(shuō)明本實(shí)施方式的蝕刻工序圖。圖14是本實(shí)施方式的濕式蝕刻的構(gòu)成圖。另外，圖13中、表示與圖1相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖1相同的符號(hào)。還有，圖14中、表示與圖2相同結(jié)構(gòu)及功能的部分，賦予與圖2相同的符號(hào)。
在上述實(shí)施方式1～6中，對(duì)作為半導(dǎo)體激光器中所用激光元件使用情況的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法進(jìn)行了說(shuō)明。本實(shí)施方式中，說(shuō)明利用于、帶有形成二維電子云的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(heterostructure fieldtransistor以下僅記為“HFET”)情況的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法。與上述實(shí)施方式1的蝕刻工序重復(fù)的部分，省略詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖13(a)所示，通過(guò)MOCVD法，在母基板11上形成GaN系緩沖層12。然后，在GaN系緩沖層12上，順次層疊GaN電子渡越層63a、AlGaN電子供給層63b及AlGaInN頂層63c而形成氮化物半導(dǎo)體層63。由此，能形成氮化物半導(dǎo)體60。這里，AlGaN電子供給層63b中Al的組成為25％、AlGaInN頂層63c中Al的組成比該25％值要小。還有，AlGaN電子供給層63b中添加作為n型摻雜劑的2×1018cm-3的硅。即，AlGaN電子供給層63b及AlGaInN頂層63c為n型半導(dǎo)體。故在GaN電子渡越層63a與AlGaN電子供給層63b的界面處形成有二維電子云64。
接著，如圖13(b)所示，使用蒸鍍及通常的光刻技術(shù)，在氮化物半導(dǎo)體60的氮化物半導(dǎo)體層63的AlGaInN頂層63c上面兩端部，形成由干式蝕刻掩膜14a及電子釋放膜層14b構(gòu)成的導(dǎo)電性膜14。由此，形成帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體161。還有，導(dǎo)電性膜14也可以為上述實(shí)施方式3記載的導(dǎo)電性膜16。
然后，對(duì)圖13(b)所示的帶導(dǎo)電性膜氮化物半導(dǎo)體161進(jìn)行干式蝕刻。由此，在沒形成干式蝕刻掩膜14a的AlGaInN頂層63c的表面部分進(jìn)行干式蝕刻，在AlGaInN頂層63c表面形成損傷層15。
此后，使用硝酸溶液，從干式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體僅除去干式蝕刻掩膜層14a，形成圖13(c)所示的帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體162。然后，對(duì)帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體162進(jìn)行圖14所示的濕式蝕刻。由此，從帶電子釋放膜氮化物半導(dǎo)體163除去損傷層15，形成圖13(d)所示的濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體163。
通過(guò)上述工序濕式蝕刻工序結(jié)束，在從濕式蝕刻后的氮化物半導(dǎo)體163除去電子釋放膜層14b后，在沒有進(jìn)行蝕刻的AlGaInN頂層63c上形成源極66及漏極67，在通過(guò)進(jìn)行了干式蝕刻而形成了的凹部的AlGaN電子供給層63b上形成柵極68。此時(shí)，源極66設(shè)置在圖13(d)的左側(cè)，漏極67設(shè)置在圖13(d)的右側(cè)。由此，能制造圖13(e)所示的氮化物半導(dǎo)體元件164，可作為開關(guān)用HFET來(lái)使用。
這里，說(shuō)明一下氮化物半導(dǎo)體元件164的開關(guān)用HFET的動(dòng)作方式。在GaN電子渡越層63a與AlGaN電子供給層63b的界面處，存在有由AlGaN帶隙和GaN帶隙之差產(chǎn)生的能隙和基于由晶格不匹配產(chǎn)生的壓電效應(yīng)的內(nèi)部電場(chǎng)。其結(jié)果，AlGaN電子供給層63b的電子局部存在于GaN電子渡越層63a與AlGaN電子供給層63b的界面附近，從而形成二維電子云64。由于該二維電子云64的濃度取決于GaN電子渡越層63a與AlGaN電子供給層63b界面處存在的內(nèi)部電場(chǎng)的大小，故如給柵極68施加電壓使該內(nèi)部電場(chǎng)發(fā)生變化，則可以控制二維電子云64的濃度。如給柵極68施加電壓使該內(nèi)部電場(chǎng)變大，則二維電子云64的濃度變高，源極66和漏極67之間流經(jīng)電流，開關(guān)處于ON狀態(tài)。如給柵極68施加反向電壓，則使該內(nèi)部電場(chǎng)變小，二維電子云64的濃度變低。為此，使電流很難流過(guò)，開關(guān)處于OFF狀態(tài)。由此，通過(guò)控制柵極68的相關(guān)電壓，可以控制源極66及漏極67流經(jīng)的電流，其結(jié)果可以將氮化物半導(dǎo)體元件164作為開關(guān)用HFET來(lái)使用。還有，源極66及漏極67，并不局限于圖13(e)所示形態(tài)，也可以將源極66設(shè)置于紙面右側(cè)而將漏極67設(shè)置于紙面左側(cè)。
最后，說(shuō)明一下本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件164制造方法達(dá)到的效果。如對(duì)氮化物半導(dǎo)體進(jìn)行干式蝕刻，則在氮化物半導(dǎo)體表面形成損傷層15。由于至此還沒有提出除去該損傷層15的方法，故如在進(jìn)行了干式蝕刻的部分處設(shè)置柵極68，則由于形成有損傷層15，導(dǎo)致產(chǎn)生漏電流。其結(jié)果，通過(guò)現(xiàn)有方法制造的晶體管的性能很差。但是，本實(shí)施方式中，以導(dǎo)電性膜14作為掩膜、在進(jìn)行干式蝕刻后通過(guò)進(jìn)行濕式蝕刻、除去損傷層15，因此即使在進(jìn)行了干式蝕刻的氮化物半導(dǎo)體層63表面設(shè)置柵極68，由于除去了損傷層15、從而可以抑制漏電流。該結(jié)果，能制造出性能良好的晶體管。更有，在本實(shí)施方式中，通過(guò)使施加在設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體元件164的柵極68上的電壓，可以使二維電子云64的電子濃度發(fā)生變化，從而能將氮化物半導(dǎo)體元件164作為開關(guān)用HFET使用。因此，上述實(shí)施方式1所得到的效果，即能將濕式蝕刻的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化并將制造后的氮化物半導(dǎo)體元件表面的粗糙度實(shí)現(xiàn)在1nm以下，在本實(shí)施方式的制造方法也可以得到。
(其他實(shí)施方式)從上述實(shí)施方式1～7記載的干式蝕刻，可以適用于公知的任一種干式蝕刻。
在上述實(shí)施方式1～6中，記載了使用、含有InGaN活性層的氮化物半導(dǎo)體多層膜的半導(dǎo)體激光器，上述實(shí)施方式7中記載了帶有形成二維電子云的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的HFET，但本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件制造方法并不僅局限于這些工序，顯然，也可以適用于其他使用氮化物半導(dǎo)體的器件，如LED(Light Emitting Diode)等發(fā)光器件或HBT(Heterojunction BipolarTransistor)等電子器件中。
上述實(shí)施方式6及7中的濕式蝕刻方法，并不局限于上述實(shí)施方式1記載的濕式蝕刻，也可以進(jìn)行上述實(shí)施方式4記載的濕式蝕刻。此時(shí)，可以得到上述實(shí)施方式4中記載的效果。
權(quán)利要求
1.一種氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分形成作為蝕刻掩膜的導(dǎo)電性膜工序；對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行干式蝕刻工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜使從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子，對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
2.一種氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分形成由最上層具有干式蝕刻掩膜層的多層構(gòu)成的導(dǎo)電性膜工序；對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行干式蝕刻工序；除去所述干式蝕刻掩膜層工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜使從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子，對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述干式蝕刻工序中，在所述氮化物系半導(dǎo)體層形成損傷層，在所述濕式蝕刻工序中，至少除去所述損傷層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述導(dǎo)電性膜具有含Ni的層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層至少具有1層含Al的層，所述干式蝕刻是對(duì)所述含Al層進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述濕式蝕刻工序中，不對(duì)所述導(dǎo)電性膜施加外部電壓。
7.一種氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括在母基板上形成氮化物系化合物半導(dǎo)體層工序；在所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層表面的一部分形成作為使由所述氮化物系半導(dǎo)體層向外部釋放電子的電子釋放膜的導(dǎo)電性膜工序；經(jīng)所述導(dǎo)電性膜使從所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層向外部釋放電子，不對(duì)所述導(dǎo)電性膜施加外部電壓而對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層由最上層為n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層、在該n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的下層為p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層的多層形成，在所述濕式蝕刻工序中，所述p型氮化物系化合物半導(dǎo)體層為濕式蝕刻的阻止層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述n型氮化物系化合物半導(dǎo)體層為AlGaN層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述導(dǎo)電性膜具有含Ti以及Au或Pt中一種的層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2或7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層由多層形成，所述多層由各元素構(gòu)成比不同的多個(gè)氮化物系半導(dǎo)體形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2或7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述濕式蝕刻中使用含KOH、NaOH、H3PO4、H2SO4、HCl中任一種的溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2或7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述濕式蝕刻工序中，對(duì)所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層照射超聲波。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2或7所述的氮化物系化合物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在被實(shí)施所述濕式蝕刻后的所述氮化物系化合物半導(dǎo)體層上，設(shè)置其他氮化物系化合物半導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括在母基板(11)上形成氮化物半導(dǎo)體層(13)工序；在氮化物半導(dǎo)體層(13)上面的一部分形成、順次為干式蝕刻掩膜層(14a)、電子釋放層(14b)的導(dǎo)電性膜(14)工序；對(duì)氮化物半導(dǎo)體層(13)進(jìn)行干式蝕刻工序；經(jīng)導(dǎo)電性膜(14)使從氮化物半導(dǎo)體層(13)向外部釋放電子，對(duì)氮化物半導(dǎo)體層(13)進(jìn)行濕式蝕刻工序。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，即便進(jìn)行干式蝕刻也不形成損傷層。
文檔編號(hào)H01L21/3063GK1638055SQ20041010456
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者大野啟, 田村聰之, 上田哲三 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社