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引言
本文提供一种能够将半导体制造工序中的湿蚀刻相关技术应用于氧化镓单晶的氧化镓单晶的湿蚀刻方法。一种氧化镓单晶湿蚀刻方法，其特征在于，用HF溶液蚀刻氧化镓单晶，例如通过将氧化镓单晶浸渍在浓度47%以上的HF水溶液中并在室温下进行蚀刻，从而在深度方向上蚀刻氧化镓单晶60nm/h以上。
介绍
在半导体制造工序中，基板的形状加工中广泛利用了蚀刻技术。
该蚀刻是为了除去不使用部分而在气相-固相界面进行的化学或物理反应大致分为利用干蚀刻和利用液相-固相界面的化学反应的湿蚀刻。 关于前者，使蚀刻具有方向性比较容易，适合微细加工，但是需要在真空的腔室内进行等离子体加工等特殊的装置，另外，需要注意对基板的损伤和杂质污染等。 关于后者，其具有能够一次处理的能力胜过干蚀刻等特征，但由于蚀刻各向同性地进行，因此需要注意侧蚀刻的发生等。 因此，一般在微细电路形成等情况下利用干蚀刻。 另外一方面，湿蚀刻除了上述以外，与干蚀刻相比，还具有低成本性、低损伤性、利用因材料不同而导致的蚀刻速度不同的选择蚀刻性等方面具有优势、有性能，另外，也用作评价缺陷密度和极性等的蚀刻。而且，为了使在底部基板上生长的厚膜成为自立基板，以去除底部基板的情况为首，在大面积蚀刻和微机械等的制作等情况下利用了湿蚀刻。
实验
其中，在湿蚀刻中，找出最适合基板的蚀刻溶液变得重要起来。 例如，已有报道指出，在GaAs基板上生长GaN膜后，使用以规定比率混合氨水和过氧化氢水的氨类蚀刻剂进行湿蚀刻，从而除去GaAs基板，得到GaN的自立基板的方法。 但是，在蓝宝石基板上生长GaN膜时，GaN为了得到自立基板，除了从蓝宝石基板背后进行研磨而得到自立基板之外，还可以使用蓝宝石对眼睛基板的背面照射激光而剥离GaN膜)、在使GaN膜生长的蓝宝石基板上利用温度下降使该GaN膜产生裂纹，从而容易从蓝宝石基板上剥离GaN膜的方法等。 也就是说，没有发现对蓝宝石基板的最佳湿蚀刻方法是上述各种研究的主要原因。
作为替代作为使氮化镓( Ga2O3 )等III族氮化物半导体生长的基板而公知的蓝宝石和GaAs的新基板，本发明人等提出了氧化镓( GaN)根据该基板，通过设置在表层部的氮化镓层，与以往的蓝宝石和GaAs等基板相比，可以降低晶格常数对氮化物半导体的失配。 另外，由于氧化镓单晶具有4.8eV的宽带隙，在可见光区域是透明的，并且由于结晶中产生氧缺损而显示出作为n型半导体的行为，因此如果将氧化镓单晶用于基板，则与使用垂直型发光元件等现有的蓝宝石基板的情况不同但是，对于氧化镓单晶的湿蚀刻，特别是块状的氧化镓单晶，至今还没有充分的研究。 例如，在GaAs基板上使用1:3 HCl:H2O混合溶液对电子束蒸镀形成的Ga2O3薄膜进行蚀刻，虽然有公开的报告例，但这是针对薄膜的技术，不是本体相关的。 另外，有报道将由氧化镓单晶构成的基板浸渍在60℃的硝酸中，使基板的表面平滑，但这是以除去阻碍之后形成的半导体膜的外延生长那样的杂质为目的的，是与所谓的基板清洗相关的技术。
结论
对于氧化镓单晶的湿蚀刻，特别是块状的氧化镓单晶，至今还没有充分的研究。 例如，在GaAs基板上使用1:3 HCl:H2O混合溶液对电子束蒸镀形成的Ga2O3薄膜进行蚀刻，虽然有公开的报告例(参照非专利文献1 )，但这是针对薄膜的技术，不是本体相关的。 另外，有报道将由氧化镓单晶构成的基板浸渍在60℃的硝酸中，使基板的表面平滑，但这是以除去阻碍之后形成的半导体膜的外延生长那样的杂质为目的的，是与所谓的基板清洗相关的技术。
根据表1所示的结果，使用HF水溶液进行蚀刻，由此可知，与蚀刻溶液的情况相比，蚀刻速度格外优异。 另外，根据上述结果可知，本发明的湿蚀刻方法的蚀刻时间(浸渍时间)和蚀刻性能呈比例关系，同样地，HF水溶液的浓度和蚀刻性能也呈比例关系。 根据这些关系，可以根据HF水溶液的浓度和浸渍时间求出蚀刻量。
总结
根据本发明，半导体制造工序中通常使用的湿蚀刻可以适用于氧化镓单晶。 具体而言，在氧化镓单晶基板上生长氮化物半导体膜等之后，可以通过蚀刻除去基板，得到氮化物半导体的自立基板，另外，也可以利用湿蚀刻的选择蚀刻性进行图案形成。 而且，也可以对大面积和微机械等进行蚀刻，除此之外，本发明也可以适用于用于评价缺陷密度和极性等的蚀刻。