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JP6510265B2 - Method for manufacturing quantum infrared device and etchant for manufacturing quantum infrared device - Google Patents
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JP6510265B2 - Method for manufacturing quantum infrared device and etchant for manufacturing quantum infrared device - Google Patents

Method for manufacturing quantum infrared device and etchant for manufacturing quantum infrared device Download PDF

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Description

本発明は、量子型赤外線デバイスの製造方法及び量子型赤外線デバイス製造用のエッチャントに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a quantum infrared device and an etchant for manufacturing a quantum infrared device.

一般に波長が5μm以上の長波長帯の赤外線は、その熱的効果やガスによる赤外線吸収の効果から、人体を検知する人感センサや非接触温度センサ、ガスセンサ等に使用されている。これらの使用例のうち、人体検知や非接触温度センサとして用いられる赤外線センサとしては、焦電センサやサーモパイルの様な熱型の赤外線センサと、半導体受光素子を使用した量子型の赤外線センサとがある。これら赤外線センサは、熱型の赤外線センサに比べて、量子型の赤外線センサの方が、高感度、高速応答、静体検知可能といった大きな特徴がある。   In general, infrared rays in a long wavelength band having a wavelength of 5 μm or more are used for a human sensor for detecting a human body, a noncontact temperature sensor, a gas sensor, etc. from the thermal effect and the effect of infrared absorption by gas. Among these usage examples, as infrared sensors used as human body detection and non-contact temperature sensors, thermal infrared sensors such as pyroelectric sensors and thermopiles, and quantum infrared sensors using semiconductor light receiving elements is there. These infrared sensors are characterized in that the infrared sensors of the quantum type have high sensitivity, high-speed response, and can detect a static body as compared with the thermal infrared sensors.

このような量子型の赤外線センサとしては、インジウム(In)とアンチモン(Sb)とを含む化合物半導体積層部を備えたものが広く使われている。
InとSbとを含む化合物半導体積層部を備えた量子型の赤外線デバイスはメサ形状の動作部を形成することが一般的であり、その製造プロセスにはエッチングの工程が必要になる。なお、ここでいう量子型の赤外線デバイス(量子型赤外線デバイスともいう)とは、量子型赤外線センサあるいは、赤外線受光素子や赤外線発光素子等、赤外線を検出または放出するようなデバイスのことをいう。
代表的なエッチング技術としては、ドライエッチングとウェットエッチングとがある。ウェットエッチングは、ドライエッチングと比較すると装置単価も安く、多くのウェハを同時処理可能といったメリットが存在する。ウェットエッチングは半導体とエッチング液との化学反応を利用したエッチングである(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
As such a quantum type infrared sensor, one provided with a compound semiconductor multilayer portion including indium (In) and antimony (Sb) is widely used.
In general, a quantum type infrared device provided with a compound semiconductor multilayer including In and Sb forms a mesa-shaped operating part, and its manufacturing process requires an etching step. Note that a quantum infrared device (also referred to as a quantum infrared device) as used herein refers to a device that detects or emits infrared light, such as a quantum infrared sensor, an infrared light receiving element, an infrared light emitting element, or the like.
Typical etching techniques include dry etching and wet etching. Wet etching is advantageous in that the unit cost is lower than dry etching and that many wafers can be processed simultaneously. Wet etching is etching that utilizes a chemical reaction between a semiconductor and an etching solution (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2014−72217号公報JP, 2014-72217, A 特開2013−211454号公報JP 2013-211454 A

ところで、In及びSbとを含む化合物半導体積層部を備えた量子型の赤外線デバイスにおいては、配線抵抗のばらつき等の少ない良好な配線層を得ることは信頼性向上のためにも極めて重要である。
しかしながら、従来のウェットエッチングの条件では、化合物半導体積層部の各層の成膜過程における結晶成長時の欠陥由来のエッチピット(くぼみ)が発生し、このエッチピット部分にメタル配線がなされた場合、配線抵抗にばらつき等が生じる可能性がある。
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、エッチピットの発生を抑制し良好な配線層を得ることの可能な量子型赤外線デバイスの製造方法及び量子型赤外線デバイス製造用のエッチャントを提供することを目的としている。
By the way, in a quantum type infrared device provided with a compound semiconductor multilayer portion including In and Sb, it is extremely important also to improve the reliability that a good wiring layer with little variation in wiring resistance or the like is obtained.
However, under the conditions of the conventional wet etching, etch pits (dents) derived from defects during crystal growth occur in the film formation process of each layer of the compound semiconductor laminated portion, and metal interconnections are formed in the etch pit portions. There may be variations in resistance.
The present invention was made in view of the above problems, and a method of manufacturing a quantum infrared device capable of suppressing generation of etch pits and obtaining a good wiring layer, and an etchant for manufacturing a quantum infrared device The purpose is to provide.

本発明の一態様による量子型赤外線デバイスの製造方法は、メサ構造を有する量子型赤外線デバイスの製造方法であって、基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と前記第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の第2の化合物半導体層とが、前記基板側からこの順に積層されてなる化合物半導体積層部を、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理し、前記第1の化合物半導体層の一部が露出した前記メサ構造を形成するメサ形成工程を備えることを特徴とする。   A method of manufacturing a quantum infrared device according to an aspect of the present invention is a method of manufacturing a quantum infrared device having a mesa structure, comprising: a first compound semiconductor layer of a first conductivity type including In and Sb on a substrate And a compound semiconductor multilayer portion in which a second compound semiconductor layer of a second conductivity type different in conductivity type from the first conductivity type is stacked in this order from the substrate side, the mass concentration is 3.5 wt% or more Providing a mesa forming step of wet etching using an etchant containing 5.5 wt% or less of hydrochloric acid and hydrogen peroxide to form the mesa structure in which a part of the first compound semiconductor layer is exposed; It features.

また、本発明の他の態様による量子型赤外線デバイス製造用のエッチャントは、基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と前記第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の第2の化合物半導体層とが、前記基板側からこの順に積層されてなる化合物半導体積層部をウェットエッチング処理して前記第1の化合物半導体層の一部が露出したメサ構造を形成する工程で用いられるエッチャントであって、前記エッチャントは、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むことを特徴とする。 In the etchant for manufacturing a quantum infrared device according to another aspect of the present invention, the first compound semiconductor layer of the first conductivity type containing In and Sb and the first conductivity type are conductivity types on the substrate. A mesa structure in which a part of the first compound semiconductor layer is exposed by wet etching a compound semiconductor laminated portion in which second compound semiconductor layers of different second conductivity types are stacked in this order from the substrate side The etchant is used in the step of forming H.sub.2 O.sub.2, wherein the etchant contains hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt.% Or more and 5.5 wt.% Or less and hydrogen peroxide.

本発明の一態様によれば、エッチピットの発生を低減することができ、配線抵抗のばらつきを抑制することができる。   According to one aspect of the present invention, the occurrence of etch pits can be reduced, and variations in interconnect resistance can be suppressed.

本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造工程の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing process of the quantum type infrared device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの、エッチピットの比率を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the ratio of the etch pit of the quantum type infrared device in one Embodiment of this invention. 実施例1における量子型赤外線デバイスの第1導電型の化合物半導体層の表面形状を示す画像の一例である。5 is an example of an image showing the surface shape of the first conductive compound semiconductor layer of the quantum infrared device in Example 1. FIG. 比較例1における量子型赤外線デバイスの第1導電型の化合物半導体層の表面形状を示す画像の一例である。It is an example of the image which shows the surface shape of the 1st conductivity type compound semiconductor layer of the quantum type infrared device in the comparative example 1. FIG. 比較例1における量子型赤外線デバイスとしての量子型赤外線センサの断面形状を示す画像の一例である。15 is an example of an image showing a cross-sectional shape of a quantum infrared sensor as a quantum infrared device in Comparative Example 1. 実施例2における量子型赤外線デバイスの第1導電型の化合物半導体層の表面形状を示す画像の一例である。FIG. 16 is an example of an image showing the surface shape of the first conductive compound semiconductor layer of the quantum infrared device in Example 2. FIG. 実施例3における量子型赤外線デバイスの第1導電型の化合物半導体層の表面形状を示す画像の一例である。FIG. 16 is an example of an image showing the surface shape of the first conductive compound semiconductor layer of the quantum infrared device in Example 3. FIG. 実施例4における量子型赤外線デバイスの第1導電型の化合物半導体層の表面形状を示す画像の一例である。FIG. 18 is an example of an image showing the surface shape of the first conductive compound semiconductor layer of the quantum infrared device in Example 4. FIG.

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
In the following detailed description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention. However, it will be apparent that other embodiments can be practiced without being limited to such specific specific configurations. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and include all combinations of characteristic configurations described in the embodiments.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法は、基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と第2導電型の第2の化合物半導体層とが、基板側からこの順に積層されてなる化合物半導体積層部を、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理し、第1の化合物半導体層の一部が露出したメサ形状の化合物半導体積層部を形成するメサ形成工程を備える。なお、第2導電型は、第1導電型とは導電型が異なる。
ちなみに、従来は、より高い塩酸濃度のエッチャントでウェットエッチングを行っており、例えば特許文献2の実施例では塩酸濃度が14.4wt%〜23.0wt%のエッチャントを用いている。
In a method of manufacturing a quantum infrared device according to an embodiment of the present invention, a first compound semiconductor layer of a first conductivity type containing In and Sb and a second compound semiconductor layer of a second conductivity type are formed on a substrate. A wet etching process is carried out using an etchant containing hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less and hydrogen peroxide; And a mesa forming step of forming a mesa-shaped compound semiconductor laminated portion in which a part of the compound semiconductor layer is exposed. The second conductivity type is different from the first conductivity type in conductivity type.
Incidentally, conventionally, wet etching is performed with an etchant having a higher hydrochloric acid concentration, and in the example of Patent Document 2, for example, an etchant having a hydrochloric acid concentration of 14.4 wt% to 23.0 wt% is used.

本発明の一実施形態では、上述ように、InとSbとを含む第1導電型の化合物半導体層を有する化合物半導体積層部を、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理することで、従来よりもエッチピットを低減することが可能になる。
また、本発明の一実施形態の量子型赤外線デバイスの製造方法は、化合物半導体積層部からの信号を効率的に外部に取り出す観点や、複数のメサ形状の化合物半導体積層部を直列または並列に接続し、出力を向上させる観点から、メサ形成工程の後に、配線層を形成する工程をさらに備えていてもよい。
また、本発明の一実施形態の量子型赤外線デバイスの製造方法は、メサ形成工程の後に、量子型赤外線デバイスを個片化する個片化工程や、封止樹脂によるパッケージ工程を更に備えていてもよい。
In one embodiment of the present invention, as described above, the compound semiconductor multilayer portion having the first conductivity type compound semiconductor layer containing In and Sb is hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less By performing the wet etching process using an etchant containing hydrogen peroxide and hydrogen peroxide, it becomes possible to reduce the etch pit more than in the past.
Further, in the method of manufacturing a quantum infrared device according to an embodiment of the present invention, a viewpoint from which a signal from a compound semiconductor lamination is efficiently taken out, and a plurality of mesa-shaped compound semiconductor laminations are connected in series or in parallel. In order to improve the output, a step of forming a wiring layer may be further included after the step of forming the mesa.
In addition, the method for manufacturing a quantum infrared device according to one embodiment of the present invention further includes, after the mesa formation step, a singulation step of singulating the quantum infrared device and a packaging step using a sealing resin. It is also good.

本実施形態の量子型赤外線デバイスは、基板と、基板上に形成されたメサ形状の化合物半導体積層部と、を備え、化合物半導体積層部は、基板側から、メサ形状の化合物半導体積層部のメサ底部をなすIn及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と、メサ形状の化合物半導体積層部のメサ上部をなす、第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の第2の化合物半導体層とがこの順に積層されてなり、メサ形状の化合物半導体積層部を平面視したときの、第1の化合物半導体層表面の面積に対する、第1の化合物半導体表面に存在するエッチピットの面積の比率が0.09以下である。   The quantum infrared device according to the present embodiment includes a substrate and a mesa-shaped compound semiconductor laminated portion formed on the substrate, and the compound semiconductor laminated portion is a mesa of the mesa-shaped compound semiconductor laminated portion from the substrate side. A first compound semiconductor layer of a first conductivity type including In and Sb forming a bottom portion, and a second conductivity type of a second conductivity type different from the first conductivity type forming an upper portion of the mesa of the mesa-shaped compound semiconductor multilayer portion And an etch pit existing on the surface of the first compound semiconductor relative to the area of the surface of the first compound semiconductor layer when the mesa-shaped compound semiconductor multilayer portion is viewed in plan The area ratio of is less than 0.09.

第1の化合物半導体表面に存在するエッチピットの面積の比率を0.09以下とすることにより、従来よりも配線抵抗のばらつき等を抑制し、高信頼性の量子型赤外線デバイスを得ることができる。
本発明の一実施形態の量子型赤外線デバイスは、第1の化合物半導体層上及び第2の化合物半導体層上に配線層を有していてもよい。
本発明の一実施形態の量子型赤外線デバイスを製造する方法は特に制限されないが、例えば後述する本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法により製造することができる。
By setting the ratio of the area of the etch pits present on the first compound semiconductor surface to not more than 0.09, it is possible to suppress the variation in wiring resistance and the like more than in the past, and obtain a quantum infrared device with high reliability. .
The quantum infrared device according to the embodiment of the present invention may have a wiring layer on the first compound semiconductor layer and the second compound semiconductor layer.
The method for producing the quantum infrared device according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and can be produced, for example, by the method for producing the quantum infrared device according to the embodiment of the present invention described later.

<量子型赤外線デバイスの構成要素の説明>
以下、本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法及び量子型赤外線デバイスにおける各構成要素について説明する。以下に記載される各構成要素の特徴は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でそれぞれ単独又は組み合わせて適用可能である。
なお、本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスとして、例えば、量子型赤外線センサや、赤外線発光素子や、赤外線受光素子等を適用することができる。
<Description of Components of Quantum Infrared Device>
Hereinafter, each component in the manufacturing method of the quantum type infrared device and the quantum type infrared device in one embodiment of the present invention will be described. The features of each component described below can be applied singly or in combination without departing from the technical concept of the present invention.
As a quantum type infrared device in one embodiment of the present invention, a quantum type infrared sensor, an infrared light emitting element, an infrared light receiving element, etc. are applicable, for example.

[基板]
図1(a)に示すように、本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、基板10は、この基板10上にInとSbとを含む第1導電型の第1の化合物半導体層21と、第1の化合物半導体層21とは導電型の異なる第2の導電型の第2の化合物半導体層23と、を有する化合物半導体積層部20を形成可能なものであれば特に制限されない。
高品質なInとSbとを含む第1導電型の第1の化合物半導体層21を形成する観点から、基板10は、第1の化合物半導体層21と格子定数が近いものを用いることが好ましい。基板10としては、一例として、シリコン(Si)基板やヒ化ガリウム(GaAs)基板を適用することができる。また、特定の材料からなる基板10上にいわゆるバッファ層を形成したものも一体として基板10とみなすことができる。例えばSi基板上にGaAsバッファ層を形成し、その上に第1の化合物半導体層21が形成されている場合、Si基板とGaAsバッファ層とを合わせて基板10とみなすことができる。
[substrate]
As shown in FIG. 1A, in the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the substrate 10 is a first compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type including In and Sb on the substrate 10. The first compound semiconductor layer 21 is not particularly limited as long as it can form the compound semiconductor multilayer portion 20 having the second compound semiconductor layer 23 of the second conductivity type different in conductivity type.
From the viewpoint of forming the first compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type containing high-quality In and Sb, it is preferable to use a substrate having a lattice constant close to that of the first compound semiconductor layer 21. As the substrate 10, as an example, a silicon (Si) substrate or a gallium arsenide (GaAs) substrate can be applied. Moreover, what formed what is called a buffer layer on the board | substrate 10 which consists of a specific material can be regarded as the board | substrate 10 as one. For example, when a GaAs buffer layer is formed on a Si substrate and the first compound semiconductor layer 21 is formed thereon, the Si substrate and the GaAs buffer layer can be regarded as the substrate 10 in combination.

化合物半導体積層部20からの信号を効率的に外部に取り出す観点や、複数のメサ形状の化合物半導体積層部20を直列又は並列に接続して出力を向上させることを可能にする観点から、基板10は絶縁性又は半絶縁性の材料であることが好ましい。絶縁性又は半絶縁性の材料からなる基板10として、シリコン(Si)基板やヒ化ガリウム(GaAs)基板を適用することができる。特に制限されないが、基板10は、1×10[Ω・cm]以下の電気抵抗率の材料であることが好ましい。 From the viewpoint of efficiently extracting the signal from the compound semiconductor laminate portion 20 to the outside, or from the viewpoint of enabling the output to be improved by connecting a plurality of mesa-shaped compound semiconductor laminate portions 20 in series or in parallel, Is preferably an insulating or semi-insulating material. As the substrate 10 made of an insulating or semi-insulating material, a silicon (Si) substrate or a gallium arsenide (GaAs) substrate can be applied. Although not particularly limited, the substrate 10 is preferably a material having an electrical resistivity of 1 × 10 5 [Ω · cm] or less.

[化合物半導体積層部]
本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、化合物半導体積層部20は、前述のように、InとSbとを含む第1導電型の第1の化合物半導体層21とInとSbとを含む第2導電型の第2の化合物半導体層23と、を有する。
なお、第2の化合物半導体層23は、必ずしもInとSbとを含む化合物半導体層でなくともよく、メサ形状を形成する際に用いられるエッチャントでエッチング可能な化合物半導体層であればよく、量子型赤外線デバイスの目的等に応じた半導体層を適用することができる。
また、本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、第1の化合物半導体層21の表面の面積に対する、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピットの面積の比率は0.09以下である。
[Compound semiconductor laminated portion]
In the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the compound semiconductor lamination portion 20 includes the first compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type including In and Sb, and In and Sb as described above. And a second compound semiconductor layer 23 of a second conductivity type.
The second compound semiconductor layer 23 does not necessarily have to be a compound semiconductor layer containing In and Sb, and may be a compound semiconductor layer that can be etched by an etchant used when forming a mesa shape, and a quantum type A semiconductor layer according to the purpose of the infrared device can be applied.
In the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the ratio of the area of the etch pits present on the surface of the first compound semiconductor layer 21 to the area of the surface of the first compound semiconductor layer 21 is 0.09. It is below.

ここで、量子型赤外線デバイスの従来の製造方法で得られた量子型赤外線デバイスにおいても、一定量のエッチピットが存在していたが、このエッチピットによる、赤外線センサの特性に対する影響は特段気にされていなかった。しかしながら、量子型赤外線センサに含まれる配線層の配線抵抗のばらつき等を低減し、量子型赤外線センサの寿命等の信頼性を改善するためには、このエッチピットのさらなる低減が重要であることを本発明者は見出し、特に第1の化合物半導体層21の表面の面積に対する、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピットの面積の比率を0.09以下とすることで、量子型赤外線デバイスにおける配線層の配線抵抗のばらつき等が低減し、高信頼性の量子型赤外線デバイスを実現できることを見出した。   Here, even in the quantum infrared device obtained by the conventional manufacturing method of the quantum infrared device, a certain amount of etch pits are present, but the influence of the etch pit on the characteristics of the infrared sensor is particularly remarkable. It was not done. However, it is important to further reduce this etch pit in order to reduce variations in the wiring resistance of the wiring layer included in the quantum infrared sensor and to improve the reliability of the lifetime of the quantum infrared sensor. The present inventors have found that, in particular, the ratio of the area of the etch pit present on the surface of the first compound semiconductor layer 21 to the area of the surface of the first compound semiconductor layer 21 is 0.09 or less. It has been found that the dispersion of the wiring resistance of the wiring layer in the infrared device is reduced and a highly reliable quantum infrared device can be realized.

なお、第1導電型及び第2導電型は、それぞれ異なる極性の半導体特性を示すことを意味し、例えば、第1導電型がn型の場合は、第2導電型はp型となり、第1導電型がp型の場合は、第2導電型はn型となる。n型の導電型とするためには、n型の導電型となる第1の化合物半導体層21又は第2の化合物半導体層23の形成領域に、ドーピング材料としてアンチモン(Sn)をドーピングする方法が挙げられる。また、p型の導電型とするためには、p型の導電型となる第1の化合物半導体層21又は第2の化合物半導体層23の形成領域に、ドーピング材料として亜鉛(Zn)をドーピングする方法が挙げられる。
ドーピングの量は特に制限されないが、良好なセンサ特性の量子型赤外線デバイスを得る観点から、ドーピングの量は、本発明の一態様では1×1016[cm−2]以上1×1020[cm−2]以下の範囲であり、また、一態様では、1×1017[cm−2]以上5×1019[cm−2]以下の範囲であり、さらに一態様では、1×1018[cm−2]以上1×1019[cm−2]以下の範囲である。
The first conductivity type and the second conductivity type mean that semiconductor characteristics of different polarities are exhibited. For example, when the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and the first conductivity type is the first conductivity type. When the conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type. In order to obtain n-type conductivity, a method of doping antimony (Sn) as a doping material in the formation region of the first compound semiconductor layer 21 or the second compound semiconductor layer 23 having n-type conductivity is known. It can be mentioned. Further, in order to obtain a p-type conductivity type, zinc (Zn) is doped as a doping material in the formation region of the first compound semiconductor layer 21 or the second compound semiconductor layer 23 which is a p-type conductivity type. The method is mentioned.
The amount of doping is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a quantum infrared device with good sensor characteristics, the amount of doping is 1 × 10 16 [cm −2 ] or more 1 × 10 20 [cm] in one aspect of the present invention [2 ] or less, and in one embodiment, in the range of 1 × 10 17 cm −2 to 5 × 10 19 cm −2 , and in one embodiment, 1 × 10 18 [2 − 2 It is the range of cm <-2 >] or more and 1 * 10 < 19 > [cm <-2 >] or less.

本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、化合物半導体積層部20は、図1(b)に示すように、メサ構造20aを備えており、第1の化合物半導体層21がメサ構造20aの底部となり、第2の化合物半導体層23がメサ構造20aの上部となる。
本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスは、その製造過程において、化合物半導体積層部20をウェットエッチングする工程では、量産性の観点からウェハ状であることが好ましい。ウェハ状の化合物半導体積層部として、メサ構造20aを有する複数の化合物半導体積層部20を形成することにより、一度に多くの量子型赤外線デバイスを得ることができる。
In the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the compound semiconductor lamination portion 20 includes a mesa structure 20a as shown in FIG. 1 (b), and the first compound semiconductor layer 21 is a mesa structure 20a. At the bottom, the second compound semiconductor layer 23 becomes the top of the mesa structure 20a.
The quantum infrared device according to an embodiment of the present invention is preferably in the form of a wafer from the viewpoint of mass productivity in the step of wet-etching the compound semiconductor lamination portion 20 in the manufacturing process thereof. By forming the plurality of compound semiconductor laminations 20 having the mesa structure 20 a as the wafer-like compound semiconductor laminations, many quantum infrared devices can be obtained at one time.

本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、化合物半導体積層部20は、量子型赤外線デバイスが利用される目的及び量子型赤外線デバイスに所望される特性に応じて、さらに別の層を含んでもよい。例えば、高感度化の観点から、図1(a)に示すように、第1の化合物半導体層21と第2の化合物半導体層23との間に、ノンドープの化合物半導体層又は、第1の化合物半導体層21や第2の化合物半導体層23よりもドーピング量の低い化合物半導体層からなる第3の化合物半導体層22を備えていてもよい。この場合、第3の化合物半導体層22と下層及び上層に形成された第1の化合物半導体層21及び第2の化合物半導体層23とはpin接合となる。   In the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the compound semiconductor lamination portion 20 may further include another layer depending on the purpose for which the quantum infrared device is used and the characteristics desired for the quantum infrared device. Good. For example, from the viewpoint of increasing sensitivity, as shown in FIG. 1A, a non-doped compound semiconductor layer or a first compound is interposed between the first compound semiconductor layer 21 and the second compound semiconductor layer 23. A third compound semiconductor layer 22 formed of a compound semiconductor layer whose doping amount is lower than that of the semiconductor layer 21 or the second compound semiconductor layer 23 may be provided. In this case, the third compound semiconductor layer 22 and the first compound semiconductor layer 21 and the second compound semiconductor layer 23 formed in the lower layer and the upper layer form a pin junction.

また、第1の化合物半導体層21や第2の化合物半導体層23よりもバンドギャップの大きい化合物半導体層をさらに備えていてもよい。本発明の一態様では、バンドギャップのより大きい化合物半導体層は、第1の化合物半導体層21と第2の化合物半導体層23との間に形成されている。このバンドギャップのより大きい化合物半導体層は、電子や正孔に対するバリア層として機能することが出来る。
また、第1の化合物半導体層21や第2の化合物半導体層23よりもドーピング量の多い化合物半導体層を第1の化合物半導体層21と第2の化合物半導体層23との間に備えていてもよい。このドーピング量の多い化合物半導体層は、コンタクト層として機能することが出来る。
In addition, a compound semiconductor layer having a band gap larger than that of the first compound semiconductor layer 21 or the second compound semiconductor layer 23 may be further provided. In one aspect of the present invention, a compound semiconductor layer having a larger band gap is formed between the first compound semiconductor layer 21 and the second compound semiconductor layer 23. The compound semiconductor layer having a larger band gap can function as a barrier layer against electrons and holes.
Even if a compound semiconductor layer having a doping amount larger than that of the first compound semiconductor layer 21 or the second compound semiconductor layer 23 is provided between the first compound semiconductor layer 21 and the second compound semiconductor layer 23. Good. The compound semiconductor layer having a large amount of doping can function as a contact layer.

[エッチャント]
本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法において、化合物半導体積層部20をウェットエッチングする工程において用いられるエッチャントは、塩酸と過酸化水素とを含む。塩酸の質量濃度は、3.5wt%以上5.5wt%以下に調整される。塩酸の質量濃度を調整する方法は特に制限されないが、例えば、用いる塩酸の量を調整する方法や水を加える方法を用いることで実現することができる。
過酸化水素の質量濃度は特に制限されないが、量産性の観点から、本発明の一態様では、0.5wt%以上3.0wt%以下である。エッチピット低減の観点から、本発明の一態様では、過酸化水素の質量濃度は2.0wt%以上3.0wt%以下であり、また、一態様では、2.5wt%以上3.0wt%以下である。
本発明の一実施形態において化合物半導体積層部20をウェットエッチングする工程で用いられる、質量濃度が、3.5wt%以上5.5wt%以下に調整された塩酸と過酸化水素とを含むエッチャントの温度は、このエッチャントの温度によるエッチピット生成への影響が小さいため、特に制限されないが、反応時間の制御を容易にする観点から、エッチャントの温度は、本発明の一態様では20℃以下であり、また、一態様では10℃以下である。
[Etchant]
In the method of manufacturing a quantum infrared device according to an embodiment of the present invention, the etchant used in the step of wet-etching the compound semiconductor lamination portion 20 includes hydrochloric acid and hydrogen peroxide. The mass concentration of hydrochloric acid is adjusted to 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less. Although the method of adjusting the mass concentration of hydrochloric acid is not particularly limited, for example, it can be realized by using a method of adjusting the amount of hydrochloric acid to be used or a method of adding water.
The mass concentration of hydrogen peroxide is not particularly limited, but from the viewpoint of mass productivity, in one aspect of the present invention, it is 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less. From the viewpoint of etch pit reduction, in one aspect of the present invention, the mass concentration of hydrogen peroxide is 2.0 wt% or more and 3.0 wt% or less, and in one aspect, 2.5 wt% or more and 3.0 wt% or less It is.
Temperature of etchant containing hydrochloric acid and hydrogen peroxide adjusted in mass concentration to 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less, which is used in the step of wet-etching the compound semiconductor lamination portion 20 in one embodiment of the present invention The temperature of the etchant is not particularly limited because the temperature of the etchant is not particularly limited because the temperature of the etchant is small, but the temperature of the etchant is 20 ° C. or less in one aspect of the present invention from the viewpoint of facilitating control of the reaction time. In one embodiment, the temperature is 10 ° C. or less.

[メサ形成工程]
本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法において、メサ構造20aを形成するメサ形成工程は、化合物半導体積層部20を所定のエッチャントでウェットエッチング処理し、第1の化合物半導体層21の一部が露出したメサ形状の化合物半導体積層部20を形成する工程である。第1の化合物半導体層21の一部が露出したメサ形状の化合物半導体積層部20を形成する方法は特に制限されないが、本発明の一態様では、図1(a)に示すように、第2の化合物半導体層23上に、エッチャントに対して耐性のある保護膜30を形成してからウェットエッチング処理を行う。
保護膜30としては、パターニングされた樹脂フィルムやフォトリソグラフィーでパターニングが可能なフォトレジスト等を適用することができる。
エッチング処理は、第1の化合物半導体層21の一部が露出するまで行うことができれば、特に制限されず、エッチャントと化合物半導体積層部20に含まれる化合物半導体層の種類等に応じて、エッチング処理の時間や、温度、圧力等を制御すればよい。
[Mesa formation process]
In the method of manufacturing a quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, in the mesa forming step of forming the mesa structure 20 a, the compound semiconductor lamination portion 20 is wet-etched with a predetermined etchant to form the first compound semiconductor layer 21. This is a step of forming a mesa-shaped compound semiconductor lamination portion 20 in which a part is exposed. The method for forming the mesa-shaped compound semiconductor laminated portion 20 in which a part of the first compound semiconductor layer 21 is exposed is not particularly limited, but in one aspect of the present invention, as shown in FIG. After forming the protective film 30 resistant to the etchant on the compound semiconductor layer 23, the wet etching process is performed.
As the protective film 30, a patterned resin film, a photoresist that can be patterned by photolithography, or the like can be applied.
The etching process is not particularly limited as long as the etching process can be performed until a part of the first compound semiconductor layer 21 is exposed, and the etching process is performed according to the etchant and the type of the compound semiconductor layer included in the compound semiconductor lamination portion 20. Time, temperature, pressure, etc. may be controlled.

[配線層]
本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、配線層は、化合物半導体積層部20からの信号が取り出し可能な導電性を示すものであれば特に制限されない。例えば金、銀、銅、白金、ニッケル、プラチナ、チタン等の金属の単層又は積層を用いることができる。
例えばメサ構造20aを有する複数の化合物半導体積層部20を直列接続する場合、第1の化合物半導体層21から第2の化合物半導体層23に配線層を形成すればよい。この時、本発明の一態様では、配線層の第1の化合物半導体層21とのコンタクト部及び配線層の第2の化合物半導体層23とのコンタクト部以外は、絶縁層を介して化合物半導体積層部20上に配線層を形成する。絶縁層としては酸化シリコンや窒化シリコン等を用いることが出来る。配線層の形成方法は特に制限されないが、例えばエッチング法やリフトオフ法等の公知の方法で形成可能である。
[Wiring layer]
In the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention, the wiring layer is not particularly limited as long as it exhibits conductivity capable of extracting a signal from the compound semiconductor lamination unit 20. For example, a single layer or a stack of metals such as gold, silver, copper, platinum, nickel, platinum, titanium can be used.
For example, in the case of connecting a plurality of compound semiconductor laminations 20 having a mesa structure 20 a in series, a wiring layer may be formed from the first compound semiconductor layer 21 to the second compound semiconductor layer 23. At this time, in one aspect of the present invention, the compound semiconductor lamination is performed via the insulating layer except the contact portion with the first compound semiconductor layer 21 of the wiring layer and the contact portion with the second compound semiconductor layer 23 of the wiring layer. A wiring layer is formed on the portion 20. As the insulating layer, silicon oxide, silicon nitride, or the like can be used. The method of forming the wiring layer is not particularly limited, but can be formed by a known method such as an etching method or a lift-off method.

[個片化工程]
化合物半導体積層部が複数形成されたウェハを切断し、量子型赤外線デバイスに個片化する方法は特に制限されないが、ブレードダイシング法やレーザーダイシング法等の公知の切断方法を採用することが出来る。
[パッケージ工程]
量子型赤外線デバイスを封止樹脂でパッケージングする方法は特に制限されないが、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂組成物を用いる方法等の公知のパッケージング方法を採用することが出来る。
[Dividing process]
There is no particular limitation on the method of cutting a wafer on which a plurality of compound semiconductor laminations are formed and dividing it into individual quantum type infrared devices, but a known cutting method such as blade dicing method or laser dicing method can be adopted.
[Package process]
Although the method in particular of packaging a quantum type infrared device by sealing resin is not restrict | limited, Well-known packaging methods, such as a method of using thermosetting resin compositions, such as an epoxy resin, are employable.

<量子型赤外線デバイスの説明>
次に、本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスの製造方法及び量子型赤外線デバイスを、図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す第1の実施形態の量子型赤外線デバイスの製造方法を説明するための断面模式図である。
まず、図1(a)に示すように、基板10と、基板10側から順に基板10上に積層された、InとSbとを含む第1導電型の第1の化合物半導体層21と、ノンドープの第3の化合物半導体層22と、第2導電型の第2の化合物半導体層23とからなる化合物半導体積層部20を有する半導体ウェハを準備し、第2の化合物半導体層23上の一部に保護膜30を形成する。
<Description of quantum infrared device>
Next, a method of manufacturing a quantum infrared device and a quantum infrared device according to an embodiment of the present invention will be described using the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a method of manufacturing a quantum infrared device according to a first embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 1A, the substrate 10, and the first compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type including In and Sb stacked sequentially on the substrate 10 from the substrate 10 side, and non-doped A semiconductor wafer having a compound semiconductor lamination portion 20 comprising the third compound semiconductor layer 22 and the second compound semiconductor layer 23 of the second conductivity type is prepared, and the semiconductor wafer is formed on a part of the second compound semiconductor layer 23. A protective film 30 is formed.

次いで、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用い、保護膜30をマスクとしてウェットエッチング処理を施し、図1(b)に示すように、第1の化合物半導体層21の一部が露出した、化合物半導体積層部からなるメサ構造20aを形成する。
次いで、図1(c)に示すように、メサ構造20aどうしの間に、絶縁溝40aを形成し、メサ構造20a及び絶縁溝40aを含む化合物半導体積層部20全面に絶縁層40を形成する。そして、第1の化合物半導体層21上の一部と第2の化合物半導体23上の一部のそれぞれにコンタクト部となる開口部40bを形成する。
さらに、図1(d)に示すように、開口部40bを覆うように、配線層50を形成する。これにより、量子型赤外線デバイスを得ることが出来る。また、図1(d)に示したパターンが複数直列接続した量子型赤外線デバイスも得ることが出来る。
Next, wet etching is performed using an etchant containing hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less and hydrogen peroxide, using the protective film 30 as a mask, as shown in FIG. Then, a mesa structure 20a formed of a compound semiconductor lamination portion is formed in which a part of the first compound semiconductor layer 21 is exposed.
Next, as shown in FIG. 1C, the insulating groove 40a is formed between the mesa structures 20a, and the insulating layer 40 is formed on the entire surface of the compound semiconductor stack 20 including the mesa structure 20a and the insulating groove 40a. Then, an opening 40 b to be a contact portion is formed in each of a part on the first compound semiconductor layer 21 and a part on the second compound semiconductor 23.
Further, as shown in FIG. 1D, the wiring layer 50 is formed so as to cover the opening 40b. Thereby, a quantum infrared device can be obtained. Further, a quantum infrared device can be obtained in which a plurality of patterns shown in FIG. 1D are connected in series.

図2は本発明の一実施形態における量子型赤外線デバイスにおいて、第1の化合物半導体層21の表面の面積に対する、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピットの面積の比率Apを説明するための平面模式図である。
量子型赤外線デバイスを観察したときに、図2(a)に示すような平面が観察される。図2(a)において、21aはメサ構造20aの部分であり、21bがエッチピットである。この時、第1の化合物半導体層21の表面の面積は図2(b)のS1で示す領域となり、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピット21bの面積は図2(c)にS2で示すエッチピットの領域の総和となる。したがって、S2/S1を求めることで、その比率Apを求めることが出来る。
比率を求める方法としては、深さ方向のデータ解析が可能であり、エッチピット21b部分と平面部分とを認識して画像処理が可能である観点から、レーザー顕微鏡を用いる。
FIG. 2 illustrates the ratio Ap of the area of the etch pit present in the surface of the first compound semiconductor layer 21 to the area of the surface of the first compound semiconductor layer 21 in the quantum infrared device according to one embodiment of the present invention It is a plane schematic diagram for doing.
When the quantum infrared device is observed, a plane as shown in FIG. 2 (a) is observed. In FIG. 2A, 21a is a portion of the mesa structure 20a, and 21b is an etch pit. At this time, the area of the surface of the first compound semiconductor layer 21 is the area indicated by S1 in FIG. 2B, and the area of the etch pits 21b existing in the surface of the first compound semiconductor layer 21 is FIG. And the sum of the areas of the etch pits shown by S2. Therefore, the ratio Ap can be determined by determining S2 / S1.
As a method of obtaining the ratio, a laser microscope is used from the viewpoint that data analysis in the depth direction can be performed and image processing can be performed by recognizing the etch pit 21 b portion and the flat portion.

<実施形態の効果>
このように、本実施形態では、半導体基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と、第2導電型の第2の化合物半導体層とが、半導体基板側からこの順に積層された化合物半導体積層部を、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理してメサ形状を形成するようにしたため、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピット21bを低減することができ、第1の化合物半導体層21の表面の面積に対する、第1の化合物半導体層21の表面に存在するエッチピット21bの面積の割合である、比率Apを低減することができ、Apを0.090以下とすることができる。
<Effect of the embodiment>
Thus, in the present embodiment, the first compound semiconductor layer of the first conductivity type including In and Sb and the second compound semiconductor layer of the second conductivity type are formed on the semiconductor substrate from the semiconductor substrate side. The compound semiconductor stacked portion stacked in this order is wet-etched using an etchant containing 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less hydrochloric acid and hydrogen peroxide to form a mesa shape. Therefore, the etch pits 21b present on the surface of the first compound semiconductor layer 21 can be reduced, and the etch present on the surface of the first compound semiconductor layer 21 with respect to the area of the surface of the first compound semiconductor layer 21. The ratio Ap, which is the ratio of the area of the pits 21b, can be reduced, and Ap can be made 0.090 or less.

そして、比率Apを低減することができるということは、すなわちエッチピット21bを低減することと同等であるため、第1の化合物半導体層21を成膜する際の結晶成長時の欠陥に由来して生じるエッチピットにより、このエッチピット上に形成される配線層に配線抵抗のばらつき等が生じることを抑制することができ、結果的に量子型赤外線デバイスの信頼性向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
Then, the fact that the ratio Ap can be reduced is equivalent to the reduction of the etch pits 21b, so that it is derived from defects during crystal growth when forming the first compound semiconductor layer 21. By the generated etch pits, it is possible to suppress the occurrence of variations in wiring resistance or the like in the wiring layer formed on the etch pits, and as a result, the reliability of the quantum infrared device can be improved.
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the technical scope as described in embodiment mentioned above. It is also apparent from the scope of the claims that it is possible to add various changes or improvements to the embodiment described above, and a form in which such changes or improvements are added can be included in the technical scope of the present invention. is there.

以下、実施例に基づき、本実施形態の量子型赤外線デバイスの製造方法及び量子型赤外線デバイスによる効果を説明する。
[実施例1]
半絶縁性GaAs基板(基板10)上に、分子線エピタキシャル(MBE)装置によりSnを1×1019[cm−3]ドーピングした、InSb層からなるn型化合物半導体層(第1の化合物半導体層21)、Znを2×1016[cm−3]ドーピングしたInSb層からなる活性層(第3の化合物半導体層22)、及びZnを1×1018[cm−3]ドーピングしたInSb層からなるp型化合物半導体層(第2の化合物半導体層23)が、基板10側からこの順で積層された化合物半導体積層部20を形成した。
Hereinafter, based on an example, the manufacturing method of the quantum type infrared device of this embodiment and the effect by a quantum type infrared device are explained.
Example 1
N-type compound semiconductor layer (first compound semiconductor layer) composed of an InSb layer in which Sn is doped 1 × 10 19 [cm −3 ] on a semi-insulating GaAs substrate (substrate 10) by a molecular beam epitaxial (MBE) device 21) An active layer (third compound semiconductor layer 22) comprising an InSb layer doped with 2 × 10 16 [cm −3 ] of Zn, and an InSb layer doped with 1 × 10 18 cm −3 of Zn A p-type compound semiconductor layer (second compound semiconductor layer 23) was formed in this order from the substrate 10 side to form a compound semiconductor laminated portion 20.

次いで、化合物半導体積層部20上にフォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、塩酸の質量濃度が5.40wt%、過酸化水素の質量濃度が1.41wt%であるエッチャント(10℃)でエッチングして、n型化合物半導体層(第1の化合物半導体層21)の一部が露出したメサ形状の化合物半導体積層部20を形成した。
エッチピットによる第1導電型の化合物半導体層としてのn型化合物半導体層(第1の化合物半導体層21)の表面形状の評価を行うため、第1導電型の化合物半導体層21の面積(S1)に対する、第1導電型の化合物半導体層21のエッチピット21b部分の面積の総和(S2)の割合(S2/S1)をApと定義する。
Next, a resist pattern is formed on the compound semiconductor lamination portion 20 by photolithography, and etching is performed with an etchant (10 ° C.) having a mass concentration of hydrochloric acid of 5.40 wt% and a mass concentration of hydrogen peroxide of 1.41 wt%. Thus, a mesa-shaped compound semiconductor lamination portion 20 in which a part of the n-type compound semiconductor layer (the first compound semiconductor layer 21) is exposed is formed.
In order to evaluate the surface shape of the n-type compound semiconductor layer (first compound semiconductor layer 21) as a compound semiconductor layer of the first conductivity type by etch pits, the area (S1) of the compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type The ratio (S2 / S1) of the sum (S2) of the area of the etch pit 21b of the compound semiconductor layer 21 of the first conductivity type to the above is defined as Ap.

第1導電型の化合物半導体層としてのn型化合物半導体層(第1の化合物半導体層21)の表面形状の観察をキーエンス社製のレーザー顕微鏡「VK−9500」を用いて、高さ方向を0.02um刻みで測定することによって行った。レーザー顕微鏡にて得られた画像を図3に示す。
得られた画像データを、キーエンス社製のデータ解析ソフト「VK Analyzer」を用いて解析したところAp=0.090であった。
The observation of the surface shape of the n-type compound semiconductor layer (first compound semiconductor layer 21) as a compound semiconductor layer of the first conductivity type is performed using a laser microscope “VK-9500” manufactured by Keyence Corporation in the height direction 0 This was done by measuring in .02um steps. An image obtained by a laser microscope is shown in FIG.
The obtained image data was analyzed using data analysis software "VK Analyzer" manufactured by Keyence Corporation, and the result was Ap = 0.090.

次いで、図1(d)に示すように、酸化シリコンからなる絶縁層40を形成し、開口部40bを形成した後、ニッケル(Ni)とNiの上に形成した金(Au)との積層からなる配線層50を形成し、400個のメサ構造20aを有する化合物半導体積層部が直列接続された量子型赤外線デバイスを作製した。作成した量子型赤外線デバイスとしての量子型赤外線センサの断面を観察したところ、所望の膜厚を有する配線層を得ることができ、また、いずれのセンサにおいても所望の膜厚を有する配線層を得ることができた。つまり、比率Ap=0.090程度のエッチピットは確認されたが、所望の膜厚を有する配線層を得ることができた。   Next, as shown in FIG. 1D, an insulating layer 40 made of silicon oxide is formed, and an opening 40b is formed, and then a lamination of gold (Au) formed on nickel (Ni) and Ni is formed. The wiring layer 50 was formed, and a quantum infrared device was manufactured in which compound semiconductor multilayer portions having 400 mesa structures 20a were connected in series. Observation of the cross section of the quantum infrared sensor as a quantum infrared device produced makes it possible to obtain a wiring layer having a desired film thickness, and to obtain a wiring layer having a desired film thickness in any of the sensors. I was able to. That is, although the etch pit of ratio Ap = about 0.090 was confirmed, the wiring layer which has a desired film thickness was able to be obtained.

[比較例1]
塩酸の質量濃度が7.50wt%、過酸化水素の質量濃度が1.31wt%であるエッチャント(10℃)によりエッチングしたこと以外は実施例1と同様の方法でメサ構造20aを有する化合物半導体積層部20を形成した。形成された化合物半導体積層部20の表面形状の、レーザー顕微鏡により得られた画像を図4に示す。
実施例1と同様の手順で、形成された化合物半導体積層部20の表面形状の測定と評価とを行い、化合物半導体積層部20の表面形状を観察したところ、Ap=0.226であった。
また、実施例1と同様の手順で量子型赤外線デバイスを作成し、センサの断面を観察したところ、図5に示すように、エッチピット上に形成された配線層に膜厚が薄くなっている箇所Mが存在することが確認された。
Comparative Example 1
A compound semiconductor laminate having a mesa structure 20a in the same manner as in Example 1 except that etching is performed by an etchant (10 ° C.) having a mass concentration of hydrochloric acid of 7.50 wt% and a mass concentration of hydrogen peroxide of 1.31 wt%. The part 20 was formed. The image acquired by the laser microscope of the surface shape of the formed compound semiconductor lamination part 20 is shown in FIG.
Measurement and evaluation of the surface shape of the formed compound semiconductor laminate portion 20 were performed in the same manner as in Example 1, and the surface shape of the compound semiconductor laminate portion 20 was observed, to be Ap = 0.226.
In addition, when a quantum infrared device was prepared according to the same procedure as in Example 1 and a cross section of the sensor was observed, as shown in FIG. 5, the film thickness was thinner in the wiring layer formed on the etch pits. It was confirmed that the place M exists.

[実施例2]
塩酸の質量濃度が3.86wt%、過酸化水素の質量濃度が1.51wt%であるエッチャント(10℃)によりエッチングしたこと以外は実施例1と同様の方法でメサ形状の化合物半導体積層部20を形成した。形成された化合物半導体積層部20の表面形状の、レーザー顕微鏡により得られた画像を図6に示す。
実施例1と同様の手順で、形成された化合物半導体積層部20の表面形状の測定と評価とを行い、化合物半導体積層部20の表面形状を観察したところ、Ap=0.032であった。
Example 2
A compound semiconductor lamination 20 of a mesa shape is formed in the same manner as in Example 1 except that etching is performed by an etchant (10 ° C.) having a mass concentration of hydrochloric acid of 3.86 wt% and a mass concentration of hydrogen peroxide of 1.51 wt%. Formed. The image acquired by the laser microscope of the surface shape of the formed compound semiconductor lamination part 20 is shown in FIG.
Measurement and evaluation of the surface shape of the formed compound semiconductor laminate portion 20 were performed in the same manner as in Example 1, and the surface shape of the compound semiconductor laminate portion 20 was observed, to be Ap = 0.032.

[実施例3]
塩酸の質量濃度が4.04wt%、過酸化水素の質量濃度が0.53wt%であるエッチャント(10℃)によりエッチングしたこと以外は実施例1と同様の方法でメサ形状の化合物半導体積層部20を形成した。形成された化合物半導体積層部20の表面形状の、レーザー顕微鏡にて得られた画像を図7に示す。
実施例1と同様の手順で、形成された化合物半導体積層部20の表面形状の測定と評価とを行い、化合物半導体積層部20の表面形状を観察したところ、Ap=0.002であった。
[Example 3]
A compound semiconductor lamination 20 of a mesa shape is formed in the same manner as in Example 1 except that etching is performed by an etchant (10 ° C.) having a mass concentration of hydrochloric acid of 4.04 wt% and a mass concentration of hydrogen peroxide of 0.53 wt%. Formed. The image obtained by the laser microscope of the surface shape of the formed compound semiconductor lamination part 20 is shown in FIG.
Measurement and evaluation of the surface shape of the formed compound semiconductor laminate portion 20 were performed in the same manner as in Example 1, and the surface shape of the compound semiconductor laminate portion 20 was observed, to be Ap = 0.002.

[実施例4]
塩酸の質量濃度が3.63wt%、過酸化水素の質量濃度が2.84wt%のエッチャント(10℃)によりエッチングしたこと以外は実施例1と同様の方法でメサ形状の化合物半導体積層部20を形成した。形成された化合物半導体積層部20の表面形状の、レーザー顕微鏡にて得られた画像を図8に示す。
実施例1と同様の手順で、形成された化合物半導体積層部20の表面形状の測定と評価とを行い、化合物半導体積層部20の表面形状を観察したところ、Ap=0.001であった。
以上の結果を表1に示す。
Example 4
A mesa-shaped compound semiconductor multilayer portion 20 is formed in the same manner as in Example 1 except that etching is performed using an etchant (10 ° C.) having a mass concentration of hydrochloric acid of 3.63 wt% and a mass concentration of hydrogen peroxide of 2.84 wt%. It formed. The image acquired by the laser microscope of the surface shape of the formed compound semiconductor lamination part 20 is shown in FIG.
Measurement and evaluation of the surface shape of the formed compound semiconductor laminate portion 20 were performed in the same manner as in Example 1, and the surface shape of the compound semiconductor laminate portion 20 was observed. Ap = 0.001.
The above results are shown in Table 1.

表1から、化合物半導体積層部20を、質量濃度が3.63wt%以上5.4wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理することにより、比率Apを0.090以下とすることができることが確認できた。また、これまでの評価から、塩酸と過酸化水素とを含むエッチャントにおいては、塩酸の濃度が3.5wt%未満(例えば2.7wt%)の場合は化合物半導体積層物の形状安定性が悪く、5.5wt%より大きい場合は比較例1の様にエッチピットの面積の比率が増大することが分かっている。このような知見から、塩酸の質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントであれば、比率Apを0.090以下とすることができることが見出された。   From Table 1, the compound semiconductor laminate portion 20 is wet-etched using an etchant containing hydrochloric acid having a mass concentration of 3.63 wt% or more and 5.4 wt% or less and hydrogen peroxide to obtain a ratio Ap of 0. It could be confirmed that it can be made 090 or less. Also, from the evaluations thus far, in the etchant containing hydrochloric acid and hydrogen peroxide, when the concentration of hydrochloric acid is less than 3.5 wt% (for example, 2.7 wt%), the shape stability of the compound semiconductor laminate is poor, When it is larger than 5.5 wt%, it is known that the ratio of the area of the etch pit is increased as in Comparative Example 1. From such findings, it can be seen that the ratio Ap can be made 0.090 or less if the etchant contains hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less and hydrogen peroxide. It was issued.

本発明は、配線抵抗のばらつき等の小さい信頼性の高い、量子型赤外線センサ、赤外線受光素子や赤外線発光素子等の量子型赤外線デバイスとして好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a quantum infrared device such as a quantum infrared sensor, an infrared light receiving element, an infrared light emitting element, and the like, which has high reliability and small variations in wiring resistance and the like.

10 基板
20 化合物半導体積層部
21 第1の化合物半導体層
22 第3の化合物半導体層
23 第2の化合物半導体層
30 保護膜
40 絶縁層
40a 絶縁溝
40b 開口部
50 配線層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 substrate 20 compound semiconductor lamination part 21 1st compound semiconductor layer 22 3rd compound semiconductor layer 23 2nd compound semiconductor layer 30 protective film 40 insulating layer 40a insulating groove 40b opening 50 wiring layer

Claims (3)

メサ構造を有する量子型赤外線デバイスの製造方法であって、
基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と前記第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の第2の化合物半導体層とが、前記基板側からこの順に積層されてなる化合物半導体積層部を、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含むエッチャントを用いてウェットエッチング処理し、前記第1の化合物半導体層の一部が露出した前記メサ構造を形成するメサ形成工程を備える量子型赤外線デバイスの製造方法。
A method of manufacturing a quantum infrared device having a mesa structure, comprising:
A first compound semiconductor layer of a first conductivity type containing In and Sb and a second compound semiconductor layer of a second conductivity type different in conductivity type from the first conductivity type are formed on the substrate from the substrate side The compound semiconductor lamination portion formed in this order is wet-etched using an etchant containing hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less and hydrogen peroxide, and the first compound semiconductor A method of manufacturing a quantum infrared device, comprising the step of forming a mesa for forming the mesa structure in which a part of a layer is exposed.
前記メサ形成工程の後に、前記メサ構造が形成された前記化合物半導体積層部に配線層を形成する工程を更に備える請求項1に記載の量子型赤外線デバイスの製造方法。   The method for manufacturing a quantum infrared device according to claim 1, further comprising the step of forming a wiring layer in the compound semiconductor multilayer portion in which the mesa structure is formed after the mesa forming step. 基板上に、In及びSbを含む第1導電型の第1の化合物半導体層と前記第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の第2の化合物半導体層とが、前記基板側からこの順に積層されてなる化合物半導体積層部をウェットエッチング処理して前記第1の化合物半導体層の一部が露出したメサ構造を形成する工程で用いられるエッチャントであって、
前記エッチャントは、質量濃度が3.5wt%以上5.5wt%以下の塩酸と、過酸化水素とを含む量子型赤外線デバイス製造用のエッチャント。
A first compound semiconductor layer of a first conductivity type containing In and Sb and a second compound semiconductor layer of a second conductivity type different in conductivity type from the first conductivity type are formed on the substrate from the substrate side It is an etchant used in the step of forming a mesa structure in which a portion of the first compound semiconductor layer is exposed by wet etching processing of a compound semiconductor lamination portion formed by laminating in this order,
The etchant is a quantum infrared device manufacturing etchant containing hydrochloric acid having a mass concentration of 3.5 wt% or more and 5.5 wt% or less and hydrogen peroxide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4396459A (en) * 1982-09-16 1983-08-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method and solution for etching indium antimonide
JPH11238720A (en) * 1998-02-20 1999-08-31 Hitachi Cable Ltd Etching method and etching solution for antimony compound semiconductor crystal
JP2010141054A (en) * 2008-12-10 2010-06-24 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Semiconductor light-receiving element with integrated waveguide
US8685273B2 (en) * 2011-11-14 2014-04-01 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Etching agent for type II InAs/GaInSb superlattice epitaxial materials
JP2013211454A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Infrared sensor
JP2014072217A (en) * 2012-09-27 2014-04-21 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Method of manufacturing photosensor, method of manufacturing infrared sensor, photosensor and compound semiconductor substrate

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