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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-16
(45)【発行日】2024-10-24
(54)【発明の名称】エッチング方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/306 20060101AFI20241017BHJP
H01L 21/338 20060101ALI20241017BHJP
H01L 29/778 20060101ALI20241017BHJP
H01L 29/812 20060101ALI20241017BHJP
【ＦＩ】
H01L21/306 Z
H01L29/80 H
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021112893
(22)【出願日】2021-07-07
(65)【公開番号】P2023009526
(43)【公開日】2023-01-20
【審査請求日】2023-09-15
(73)【特許権者】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ
(73)【特許権者】
【識別番号】513067727
【氏名又は名称】高知県公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】平松 孝浩
(72)【発明者】
【氏名】織田 容征
(72)【発明者】
【氏名】川原村 敏幸
(72)【発明者】
【氏名】ダン タイ ジャン
(72)【発明者】
【氏名】劉 麗
(72)【発明者】
【氏名】安岡 龍哉
(72)【発明者】
【氏名】田頭 侑貴
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 珠子
【審査官】小▲高▼ 孔頌
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０８１９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２９８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０２３９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２７２５４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０４３５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１２１００１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００９８８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０７１０６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００９８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１６１２９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４６５２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００９／１２８４２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１２１５１３８８（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６
Ｈ０１Ｌ ２１／３３８
Ｈ０１Ｌ ２９／７７８
Ｈ０１Ｌ ２９／８１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a) 第１及び第２の混晶層を含むエッチング対象構造を得るステップと、(b) 前記エッチング対象構造に対し第１のエッチング剤を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、及び前記エッチング対象構造に対し第２のエッチング剤を用いて前記第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップとを備え、
前記第１の混晶層は、（Ｍ１ｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３（０＜ｘ≦１）を含み、
前記第２の混晶層は、（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）を含み、
Ｍ１＝Ｃｒであり、
Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つであり、
前記第１の混晶層は｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有し、
前記第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する、
エッチング方法。
【請求項2】
(a) 第１及び第２の混晶層並びに酸化シリコン層を含むエッチング対象構造を得るステップと、(b) 前記エッチング対象構造に対し第１のエッチング剤を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、前記エッチング対象構造に対し第２のエッチング剤を用いて前記第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理、前記エッチング対象構造に対し第３のエッチング剤を用いて前記酸化シリコン層を選択的にエッチングする第３のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップとを備え、
前記第１の混晶層は、（Ｍ１ｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３（０＜ｘ≦１）を含み、
前記第２の混晶層は、（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）を含み、
Ｍ１＝Ｃｒであり、
Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つであり、
前記第１の混晶層は｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有し、
前記第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する、
エッチング方法。
【請求項3】
請求項２記載のエッチング方法であって、前記第３のエッチング剤はバッファードフッ酸溶液を含む、
エッチング方法。
【請求項4】
請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載のエッチング方法であって、前記第２のエッチング剤は、ＨＮＯ３、ＣＨ３ＣＯＯＨ、及びＨ３ＰＯ４を含む、
エッチング方法。
【請求項5】
請求項４記載のエッチング方法であって、前記第２のエッチング剤は、ＨＮＯ３、ＣＨ３ＣＯＯＨ、Ｈ３ＰＯ４、及びＨ２Ｏを含み、
前記第２のエッチング剤は、ＨＮＯ３が５～１５重量％、ＣＨ３ＣＯＯＨが５～１５重量％、Ｈ３ＰＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合される、
エッチング方法。
【請求項6】
請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載のエッチング方法であって、前記第１のエッチング剤は、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６及びＨＣｌＯ４を含む、
エッチング方法。
【請求項7】
請求項６記載のエッチング方法であって、前記第１のエッチング剤は、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６、ＨＣｌＯ４及びＨ２Ｏを含み、
前記第１のエッチング剤は、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６が５～１５重量％、ＨＣｌＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合される、
エッチング方法。
【請求項8】
請求項１から請求項７のうち、いずれか１項に記載のエッチング方法であって、Ｍ２＝Ｆｅであり、
前記ステップ(a)は、
(a-1) アンモニアミストを供給して前記第２の混晶層を形成するステップを含む、
エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は複数の混晶層を有するエッチング対象構造に対するエッチング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から電界効果トランジスタの一つとして、例えば、化合物半導体材料を利用した高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）が知られている。ＨＥＭＴは、ヘテロ接合に起因した高移動度の二次元電子ガス（２ＤＥＧ）をチャネルとしている。特許文献１にはＨＥＭＴの一例が開示されている。特許文献１に開示のＨＥＭＴは、電子走行層の上に設けられたＡｌＧａＮ層（電子供給層）と、ＡｌＧａＮ層の上に設けられたＡｌＮ層（絶縁層）と、ＡｌＮ層の上に窒化物半導体層を介して設けられたゲート電極とを備えている。
【0003】
上述した電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）以外でも、ＣＭＯＳトランジスタ、ＰＮダイオード、ＪＦＥＴ(Junction Field Effect Transistor), 及びＴＦＴ(Thin Film Transistor )など、あらゆるデバイスで選択的にエッチングを行って回路パターンを形成することは非常に重要である。
【0004】
パワーデバイスとしては，シリコン（Ｓｉ）では不可能な高耐圧で高効率デバイスを構築できるワイドバンドギャップ半導体材料によるデバイスの開発が盛んに試みられている。そのような材料としては、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）によるパワーデバイス研究開発が近年、特に盛んである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－７１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
また、上記シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）だけでなく、例えば、スイッチング（電力変換）デバイスでは、ＳｉＣ、ＧａＮを含む従来材料より更に広い耐圧範囲に対応できるＧａ２Ｏ３の材料を使用した酸化ガリウム系のパワーデバイスが着目されている。酸化ガリウム系のパワーデバイスは高温、高耐圧まで広い温度、電圧範囲に対応し、かつ、低コスト、高効率、高信頼性が期待されている。このため、Ｇａ２Ｏ３系パワーデバイスの適用分野として幅広い応用分野が考えられる。
【0007】
しかしながら、酸化ガリウム系のパワーデバイスの構成を考えた場合、実用的な活性層を形成できる混晶型の半導体層（混晶層）の組合せを探求することが必要である。また、パワーデバイスを構成するには、各混晶層において選択的にエッチングを行える技術の開発が必要とされている。
【0008】
一般にデバイスの形成を考えると、活性層の設計は非常に重要である。上述したようなＨＥＭＴやＣＭＯＳやＰＮダイオードなどにおいて、高性能なデバイスを達成させるために活性層を積層させたりするものも有り、各層を選択的にエッチングしてパターンを形成する技術はとても重要な役割を果たしている。
【0009】
エッチング技術には、ドライエッチングとウェットエッチングがある。ドライエッチングは、エッチングの指向性が高くエッチングパターンのアスペクト比が高いが、そのメカニズムから薄膜へのダメージが懸念されたり、運転に際し大きなエネルギーを消費したりしてしまう。
【0010】
一方、ウェットエッチングは、エッチングのアスペクト比はドライエッチングに比べ悪いが、非常に単純で運転コストが安価であるだけでなく、ドライエッチングに比べれば、エッチング速度が速くエッチングの選択性に優れている。
【0011】
これらのメリットから、たとえばディスプレイなどを形成する際にはウェットエッチングが重用される。
【0012】
本開示では、上記のような問題点を解決し、複数の混晶層を含むエッチング対象構造に対し、比較的簡単に所望の構造を得ることができるエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示のエッチング方法における第１の態様は、(a) 第１及び第２の混晶層を含むエッチング対象構造を得るステップと、(b) 前記エッチング対象構造に対し第１のエッチング剤を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、及び前記エッチング対象構造に対し第２のエッチング剤を用いて前記第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップとを備え、前記第１の混晶層は、（Ｍ１ｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３（０＜ｘ≦１）を含み、前記第２の混晶層は、（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）を含み、Ｍ１＝Ｃｒであり、Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つであり、前記第１の混晶層は｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有し、前記第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する。
【0014】
本開示のエッチング方法における第２の態様は、(a) 第１及び第２の混晶層並びに酸化シリコン層を含むエッチング対象構造を得るステップと、(b) 前記エッチング対象構造に対し第１のエッチング剤を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、前記エッチング対象構造に対し第２のエッチング剤を用いて前記第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理、前記エッチング対象構造に対し第３のエッチング剤を用いて前記酸化シリコン層を選択的にエッチングする第３のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップとを備え、前記第１の混晶層は、（Ｍ１ｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３ （０＜ｘ≦１）を含み、前記第２の混晶層は、（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）を含み、Ｍ１＝Ｃｒであり、Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つであり、前記第１の混晶層は｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有し、前記第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する。
【発明の効果】
【0015】
本開示のエッチング方法の第１の態様は、ステップ(b)を実行することにより、エッチング対象構造から第１の混晶層あるいは第２の混晶層を選択的にエッチングすることができるため、比較的簡単な工程によってエッチング対象構造から所望の構造を精度良く得ることができる。
【0016】
本開示のエッチング方法の第２の態様は、ステップ(b)を実行することにより、エッチング対象構造から第１の混晶層、第２の混晶層あるいはシリコン酸化膜を選択的にエッチングすることができるため、比較的簡単な工程によってエッチング対象構造から所望の構造を精度良く得ることができる。
【0017】
本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施の形態１における第１の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図2】第１の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図3】実施の形態１における第２の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図4】第２の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図5】実施の形態２における第３の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図6】第３の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図7】第３の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図8】実施の形態２における第４の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図9】第４の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図10】第４の基本エッチング方法の処理手順を示す断面図である。
【図11】エッチング剤の特性を表形式で示す説明図である。
【図12】Ａｌ用エッチング剤及びＣｒ用エッチング剤の成分構成を表形式で示す説明図である。
【図13】酸化シリコン用エッチング剤による第３のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【図14】酸化シリコン用エッチング剤による第３のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【図15】Ａｌ用エッチング剤による第２のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【図16】Ｃｒ用エッチング剤による第１のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【図17】実施の形態３のエッチング方法におけるパターニング構造を得るための基本処理工程を示す断面図である。
【図18】基本処理工程を示す断面図である。
【図19】基本処理工程を示す断面図である。
【図20】クロム混晶層を得るための第１の薄膜製造技術の概略を示す説明図である。
【図21】アルミニウム混晶層を得るための第２の薄膜製造技術の概略を示す説明図である。
【図22】実施の形態３におけるメサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図23】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図24】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図25】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図26】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図27】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図28】メサ－エッチング処理工程を示す断面図である。
【図29】実施の形態３における第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図30】第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図31】第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図32】第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図33】第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図34】第２のマスク処理工程を示す断面図である。
【図35】実施の形態３における第３のマスク処理工程を示す断面図である。
【図36】第３のマスク処理工程を示す断面図である。
【図37】第３のマスク処理工程を示す断面図である。
【図38】第３のマスク処理工程を示す断面図である。
【図39】第３のマスク処理工程を示す断面図である。
【図40】中間パターニング構造の平面構造の一例を示す平面図である。
【図41】実施の形態３におけるゲート形成工程を示す断面図である。
【図42】ゲート形成工程を示す断面図である。
【図43】ゲート形成工程を示す断面図である。
【図44】ゲート形成工程を示す断面図である。
【図45】ゲート形成工程を示す断面図である。
【図46】ゲート形成工程を示す断面図である。
【図47】バッファ層を採用したインジウム混晶層の形成方法を示す断面図である。
【図48】バッファ層を採用したインジウム混晶層の形成方法を示す断面図である。
【図49】鉄混晶層の製造工程の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
＜実施の形態１＞
本開示の基本的な構成と方法について説明する。
本開示の基本的な構成と方法について説明する。
【0020】
まず、酸化ガリウムの結晶は多形で、α，β，γ，δ，εの５つがあるが、材料的に最も安定なのは単斜晶系のβ相であるが、本実施の形態では、α相を代表して使用する。その理由は以下の通りである。
【0021】
(1)α-Ｇａ２Ｏ３は汎用基板(石英、Ｓｉ, サファイア)の一つであるＡｌ２Ｏ３と同じ結晶構造をもつため、高品質な結晶成長を促進させるエピタキシャル成長が可能である。
(2) 多くのコランダム構造の結晶との混晶膜の作製に成功しているか実績がある。
(3) コランダム構造の薄膜は、Ｖ（バナジウム）やＩｎ（インジウム）などにおいては導電性を有する膜を形成可能であり、一方でＧａ（ガリウム）やＡｌ（アルミニウム）などに見られるように絶縁体や半導体としても利用することが可能であり、非常に選択幅が大きい。
(4) Ｐ型などもできる可能性が示唆されている。
上記理由でα相を代表して説明するが、他の相でも適用可能である。
(2) 多くのコランダム構造の結晶との混晶膜の作製に成功しているか実績がある。
(3) コランダム構造の薄膜は、Ｖ（バナジウム）やＩｎ（インジウム）などにおいては導電性を有する膜を形成可能であり、一方でＧａ（ガリウム）やＡｌ（アルミニウム）などに見られるように絶縁体や半導体としても利用することが可能であり、非常に選択幅が大きい。
(4) Ｐ型などもできる可能性が示唆されている。
上記理由でα相を代表して説明するが、他の相でも適用可能である。
【0022】
【0023】
図１に示すように、クロム混晶層１とクロム混晶層１上に設けられたアルミニウム混晶層２からなる積層構造３がエッチング対象構造となる。なお、クロム混晶層１が「第１の混晶層」に対応し、アルミニウム混晶層２が「第２の混晶層」に対応する。
【0024】
クロム混晶層１は、以下の化学式(1)を満足する構成成分を含み、アルミニウム混晶層２は以下の化学式(2)を満足する構成成分を含んでいる。さらに、クロム混晶層１は化学式(1)で｛ｘ≠１｝の場合は結晶性を有し、アルミニウム混晶層２は化学式(2)で｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する。
【0025】
クロム混晶層１…α－（ＣｒｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３（但し、０＜ｘ≦１）…(1)
アルミニウム混晶層２…α－（ＡｌｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（但し、０＜ｙ≦１）…(2)
アルミニウム混晶層２…α－（ＡｌｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（但し、０＜ｙ≦１）…(2)
【0026】
図１に示すように、下方側からクロム混晶層１→アルミニウム混晶層２に示す順に積層して積層構造３を製造している。すなわち、図示しない所定基板上にクロム混晶層１を形成し、その後、クロム混晶層１上にアルミニウム混晶層２を形成することにより、積層構造３を得ている。この積層構造３がエッチング対象構造となる。
【0027】
次に、図１に示す積層構造３のアルミニウム混晶層２上に、図示しないフォトレジストを形成した後、露光処理によりパターニングされたレジスト（図示せず）を得る。
【0028】
そして、パターニングされたレジストをマスクとして、後に詳述するＡｌ用エッチング剤Ｆ２を用いてアルミニウム混晶層２のみを選択的にエッチングする第２のエッチング処理を実行する。Ａｌ用エッチング剤Ｆ２が「第２のエッチング剤」に対応し、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いたエッチング処理が「第２のエッチング処理」となる。
【0029】
その結果、図２に示すように、アルミニウム混晶層２の一部を貫通しクロム混晶層１の表面が露出したエッチング領域Ｒ２を有するパターニング構造１３を得ることができる。パターニング構造１３は、エッチング領域Ｒ２以外の残存した積層構造３と、エッチング領域Ｒ２におけるクロム混晶層１のみからなる単層構造との組合せを含んでいる。
【0030】
すなわち、図２に示すパターニング構造１３は、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２による積層構造３と、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２のうち下方のクロム混晶層１のみが設けされた単層構造を含んでいる。パターニング構造１３において、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２は互いに異なる形成高さで設けられている。
【0031】
その結果、パターニング構造１３に残存した積層構造３が半導体装置の基本となる活性層（チャネル層）となる。例えば、積層構造３におけるクロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２は、ＨＥＭＴの電子発生層と電子通過層の基礎となる可能性がある。
【0032】
【0033】
図３に示すように、アルミニウム混晶層２とアルミニウム混晶層２上に設けられたクロム混晶層１からなる積層構造３Ｂがエッチング対象構造となる。以下、図１及び図２で示した第１の基本エッチング方法と同内容の説明を適宜省略し、第２の基本エッチング方法の特徴を中心に説明する。
【0034】
図３に示すように、下方側からアルミニウム混晶層２→クロム混晶層１に示す順に積層して積層構造３Ｂを製造している。すなわち、図示しない所定基板上にアルミニウム混晶層２を形成し、その後、アルミニウム混晶層２上にクロム混晶層１を形成することにより、積層構造３Ｂを得ている。
【0035】
次に、図３に示す積層構造３Ｂのクロム混晶層１上に、図示しないフォトレジストを形成した後、露光処理によりパターニングされたレジスト（図示せず）を設ける。
【0036】
そして、図４に示すように、パターニングされたレジストをマスクとして、後に詳述するＣｒ用エッチング剤Ｆ１を用いてクロム混晶層１のみを選択的にエッチングする第１のエッチング処理を実行する。Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１が「第１のエッチング剤」に対応し、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いたエッチング処理が「第１のエッチング処理」となる。
【0037】
その結果、図４に示すように、クロム混晶層１の一部を貫通しアルミニウム混晶層２の表面が露出したエッチング領域Ｒ１を有するパターニング構造１３Ｂを得ることができる。パターニング構造１３Ｂは、エッチング領域Ｒ１以外の残存した積層構造３Ｂと、エッチング領域Ｒ１におけるアルミニウム混晶層２のみからなる単層構造との組合せを含んでいる。
【0038】
すなわち、図４に示すパターニング構造１３Ｂは、アルミニウム混晶層２及びクロム混晶層１による積層構造３Ｂと、アルミニウム混晶層２及びクロム混晶層１のうち下方のアルミニウム混晶層２のみが設けされた単層構造を含んでいる。パターニング構造１３Ｂにおいて、アルミニウム混晶層２及びクロム混晶層１は互いに異なる形成高さで設けられている。
【0039】
その結果、パターニング構造１３Ｂに残存した積層構造３Ｂが半導体装置の基本となる活性層（チャネル層）となる。
【0040】
なお、上述した第１及び第２の基本エッチング方法それぞれにおいて、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２をそれぞれ形成する薄膜製造装置は、図示はしないが、ミストＣＶＤ装置を使用することが好ましい。
【0041】
ミストＣＶＤ装置は、内部に収容される複数の原料溶液を霧化（ミスト化）して複数の原料ミストを生成するミスト生成部と、それらの原料ミストを搬送するための搬送ガスが導入される搬送ガス導入部と、原料ミストを搬送ガスに含ませたミスト流が送出されるミスト送出部とを備えた構成が一般的である。なお、ＣＶＤ法以外にＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法で積層構造３を得ることもできる。
【0042】
上述した第１（第２）の基本エッチング方法によって得られたパターニング構造１３（１３Ｂ）は以下の特徴を有している。
【0043】
(1) クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２による積層構造３（３Ｂ）を含み、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２は互いに異なる形成高さで儲けられる。
【0044】
(2) 最終的に得られるパターニング構造１３（１３Ｂ）として、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２による積層構造３（３Ｂ）が残存している。
【0045】
(3) クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２のうち、下方の混晶層のみが形成された単層構造が存在している。
【0046】
実施の形態１の第１及び第２の基本エッチング方法によって得られたパターニング構造１３及び１３Ｂは、必要により、基板から離れた、半導体装置の中間層として形成することも可能である。
【0047】
【0048】
本開示の実施の形態１の第１の基本エッチング方法は、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第２のエッチング処理を実行することにより、エッチング対象構造となる積層構造３から、クロム混晶層１をエッチングストッパーとしてアルミニウム混晶層２を選択的にエッチングすることができる。
【0049】
このため、比較的簡単な第１の基本エッチング方法により、積層構造３から所望のパターニング構造１３を精度良く得ることができる。
【0050】
同様に、本開示の実施の形態１の第２の基本エッチング方法は、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理を実行することにより、エッチング対象構造となる積層構造３Ｂから、アルミニウム混晶層２をエッチングストッパーとしてクロム混晶層１を選択的にエッチングすることができる。
【0051】
このため、比較的簡単な第２の基本エッチング方法により、積層構造３Ｂから所望のパターニング構造１３Ｂを精度良く得ることができる。
【0052】
また、図２で示すパターニング構造１３を有する半導体装置は、以下のように製造することができる。
【0053】
積層構造３をエッチング対象構造としてＡｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第１の基本エッチング方法を実行することにより、積層構造３における下方の混晶層となるクロム混晶層１をエッチングストッパーとして上方の混晶層となるアルミニウム混晶層２を選択的に除去することができる。
【0054】
したがって、比較的簡単な第１の基本エッチング方法を行うことにより、パターニング構造１３を精度良く得ることができる。
【0055】
同様に、図４で示すパターニング構造１３Ｂを有する半導体装置は、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第２の基本エッチング方法を実行することにより、比較的簡単なプロセスでパターニング構造１３Ｂを精度良く得ることができる。
【0056】
このように、酸化ガリウムと混晶する物質として、Ａｌ、Ｃｒの組み合わせを発見し、半導体装置の基本となる活性層が構成することができる。
【0057】
【0058】
図５に示すように、クロム混晶層１とクロム混晶層１上に設けられたアルミニウム混晶層２とアルミニウム混晶層２上に設けられた酸化シリコン層６とからなる積層構造４がエッチング対象構造となる。なお、クロム混晶層１が「第１の混晶層」に対応し、アルミニウム混晶層２が「第２の混晶層」に対応する。
【0059】
【0060】
図５に示すように、下方側からクロム混晶層１→アルミニウム混晶層２→酸化シリコン層６に示す順に積層して積層構造４を製造している。すなわち、図示しない所定基板上にクロム混晶層１を形成し、その後、クロム混晶層１上にアルミニウム混晶層２を形成し、その後、アルミニウム混晶層２上に酸化シリコン層６を形成することにより、積層構造４を得ている。
【0061】
次に、図５に示す積層構造４の酸化シリコン層６上に、図示しないフォトレジスト（第１のレジスト）を形成した後、露光処理によりパターニングされた第１のレジスト（図示せず）を得る。
【0062】
そして、パターニングされた第１のレジストをマスクとして、後に詳述する酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いて酸化シリコン層６のみを選択的にエッチングする第３のエッチング処理を実行する。酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３が「第３のエッチング剤」に対応し、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いたエッチング処理が「第３のエッチング処理」となる。
【0063】
その結果、図６に示すように、酸化シリコン層６を貫通しアルミニウム混晶層２の表面が露出したエッチング領域Ｒ６を得ることができる。
【0064】
次に、図６に示すエッチング領域Ｒ６内のアルミニウム混晶層２上に、図示しないフォトレジスト（第２のレジスト）を形成した後、露光処理によりパターニングされた第２のレジスト（図示せず）を得る。
【0065】
そして、パターニングされた第２のレジストをマスクとして、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いてアルミニウム混晶層２のみを選択的にエッチングするエッチング処理を実行する。Ａｌ用エッチング剤Ｆ２が「第２のエッチング剤」に対応し、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いたエッチング処理が「第２のエッチング処理」となる。
【0066】
その結果、図７に示すように、エッチング領域Ｒ６内において、アルミニウム混晶層２の一部を貫通しクロム混晶層１の表面が露出したエッチング領域Ｒ２を有するパターニング構造１４を得ることができる。
【0067】
パターニング構造１４は、エッチング領域Ｒ６以外の残存したクロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６による３重積層構造と、エッチング領域Ｒ６以内でエッチング領域Ｒ２以外の残存したクロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２の２重積層構造と、エッチング領域Ｒ２におけるクロム混晶層１のみからなる単層構造との組合せを含んでいる。
【0068】
すなわち、図７に示すパターニング構造１４は、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６による積層構造４（３重積層構造）と、積層構造４のうち最上の層である酸化シリコン層６を除く２層による２重積層構造と、積層構造４のうち最下の層であるクロム混晶層１のみが設けられた単層構造とを含んでいる。
【0069】
そして、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６は互いに異なる形成高さに設けられている。
【0070】
その結果、パターニング構造１４内の残存したクロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２の２重積層構造が半導体装置の基本となる活性層（チャネル層）となる。
【0071】
【0072】
図８に示すように、アルミニウム混晶層２とアルミニウム混晶層２上に設けられたクロム混晶層１とクロム混晶層１上に設けられた酸化シリコン層６とからなる積層構造４Ｂがエッチング対象構造となる。以下、図５～図７で示した第３の基本エッチング方法と同内容の説明を適宜省略し、図８～図１０を参照して第４の基本エッチング方法の特徴を中心に説明する。
【0073】
図８に示すように、下方側からアルミニウム混晶層２→クロム混晶層１→酸化シリコン層６に示す順に積層して積層構造４Ｂを製造している。すなわち、図示しない所定基板上にアルミニウム混晶層２を形成し、その後、アルミニウム混晶層２上にクロム混晶層１を形成し、その後、クロム混晶層１上に酸化シリコン層６を形成することにより、積層構造４Ｂを得ている。
【0074】
次に、図８に示す積層構造４Ｂの酸化シリコン層６上に、図示しないフォトレジスト（第１のレジスト）を形成した後、露光処理によりパターニングされた第１のレジスト（図示せず）を得る。
【0075】
そして、パターニングされた第１のレジストをマスクとして、後に詳述する酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いて酸化シリコン層６のみを選択的にエッチングする第３のエッチング処理を実行する。
【0076】
その結果、図９に示すように、酸化シリコン層６を貫通しクロム混晶層１の表面が露出したエッチング領域Ｒ６を得ることができる。
【0077】
次に、図９に示すエッチング領域Ｒ６内のクロム混晶層１上に、図示しないフォトレジスト（第２のレジスト）を形成した後、露光処理によりパターニングされた第２のレジスト（図示せず）を得る。
【0078】
そして、パターニングされた第２のレジストをマスクとして、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いてクロム混晶層１のみを選択的にエッチングする第１のエッチング処理を実行する。
【0079】
その結果、図１０に示すように、エッチング領域Ｒ６内において、クロム混晶層１の一部を貫通しアルミニウム混晶層２の表面が露出したエッチング領域Ｒ１を有するパターニング構造１４Ｂを得ることができる。
【0080】
パターニング構造１４Ｂは、エッチング領域Ｒ６以外の残存したアルミニウム混晶層２、クロム混晶層１及び酸化シリコン層６による３重積層構造と、エッチング領域Ｒ６内においてエッチング領域Ｒ１以外のアルミニウム混晶層２及びクロム混晶層１の２重積層構造と、エッチング領域Ｒ１におけるアルミニウム混晶層２のみからなる単層構造との組合せを含んでいる。
【0081】
すなわち、図１０に示すパターニング構造１４Ｂは、アルミニウム混晶層２、クロム混晶層１及び酸化シリコン層６による積層構造４Ｂ（３重積層構造）と、積層構造４Ｂのうち最上の層である酸化シリコン層６を除く２層による２重積層構造と、積層構造４Ｂのうち最下の層であるアルミニウム混晶層２のみが設けられた単層構造とを含んでいる。
【0082】
そして、アルミニウム混晶層２、クロム混晶層１及び酸化シリコン層６は互いに異なる形成高さに設けられている。
【0083】
本開示の実施の形態２の第３の基本エッチング方法は、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いた第３のエッチング処理を実行することにより、エッチング対象構造となる積層構造４から、アルミニウム混晶層２をエッチングストッパーとして酸化シリコン層６を選択的にエッチングすることができる。
【0084】
本開示の実施の形態１の第３の基本エッチング方法において、第３のエッチング処理の実行後、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第２のエッチング処理を実行することにより、図６で示す構造から、クロム混晶層１をエッチングストッパーとしてアルミニウム混晶層２を選択的にエッチングすることができる。
【0085】
【0086】
同様に、本開示の実施の形態２の第４の基本エッチング方法は、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いた第３のエッチング処理を実行することにより、エッチング対象構造となる積層構造４Ｂから、クロム混晶層１をエッチングストッパーとして酸化シリコン層６を選択的にエッチングすることができる。
【0087】
本開示の第４の基本エッチング方法において、第３のエッチング処理の実行後、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理を実行することにより、図９で示す構造から、アルミニウム混晶層２をエッチングストッパーとしてクロム混晶層１を選択的にエッチングすることができる。
【0088】
【0089】
【0090】
したがって、図７で示すパターニング構造１４を有する半導体装置は、比較的簡単に精度良く得ることができる。
【0091】
【0092】
したがって、図１０で示すパターニング構造１４Ｂを有する半導体装置は、比較的簡単に精度良く得ることができる。
【0093】
このように、酸化ガリウムと混晶する物質として、Ａｌ、Ｃｒの組み合わせを発見し、半導体装置の基本となる活性層が構成することができる。
【0094】
＜エッチング剤の詳細＞
図１１はエッチング剤の特性を表形式で示す説明図である。同図において、実用的にエッチングできる場合を「○」で示し、エッチング不能な場合を「×」で示している。
図１１はエッチング剤の特性を表形式で示す説明図である。同図において、実用的にエッチングできる場合を「○」で示し、エッチング不能な場合を「×」で示している。
【0095】
図１１では、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３としてバッファードフッ酸（ＢＨＦ；Buffer HF）溶液を示している。ＢＨＦ溶液として、超高純度フッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム溶液（ＮＨ４Ｆ）の混合水溶液を用いるのが一般的である。勿論、ＢＨＦ溶液として、希釈して調合したＨＦ等を利用しても良い。
【0096】
また、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２としてＡｌエッチング液を示し、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１としてＣｒエッチング液を示している。また、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１及びＡｌ用エッチング剤Ｆ２は共に１３５℃の温度環境化で用いられた場合を示している。
【0097】
また、酸化シリコン層６の構成材料としてＳｉＯｘが示されており、アルミニウム混晶層２の構成材料として上述した化学式(2)が示されており、クロム混晶層１として化学式(1)が示されている。
【0098】
図１２はＡｌ用エッチング剤Ｆ２及びＣｒ用エッチング剤Ｆ１の成分構成を表形式で示す説明図である。
【0099】
図１２に示すように、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２はＡｌエッチング液として、ＨＮＯ３、ＣＨ３ＣＯＯＨ、Ｈ３ＰＯ４及びＨ２Ｏを構成成分として含んでいる。
【0100】
具体的には、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２は、ＨＮＯ３が５～１５重量％、ＣＨ３ＣＯＯＨが５～１５重量％、Ｈ３ＰＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合される。この際、上述した４つの重量％の合計が１００％となるように調整される。
【0101】
なお、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第２のエッチング処理は、例えば、１３５℃程度の温度環境下で実行される。
【0102】
図１２に示すように、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１はＣｒエッチング液として、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６、ＨＣｌＯ４及びＨ２Ｏを構成成分として含んでいる。
【0103】
具体的には、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６が５～１５重量％、ＨＣｌＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合される。この際、上述した３つの重量％の合計が１００％となるように調整される。
【0104】
なお、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理は、例えば、１３５℃程度の温度環境下で実行される。
【0105】
図１１に示すように、化学式(1)を満足して構成されるクロム混晶層１は、エッチング剤Ｆ１～Ｆ３のうち、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１によってのみエッチングされ、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２及び酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３によってエッチングされないという第１のエッチング特性を有している。なお、クロム混晶層１に対しては勿論、Ｃｒ酸化物に対しても、上述した第１のエッチング特性が適用できる。
【0106】
さらに、化学式(2)を満足して構成されるアルミニウム混晶層２は、エッチング剤Ｆ１～Ｆ３のうち、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２によってのみエッチングされ、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１及び酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３によってエッチングされないという第２のエッチング特性を有している。なお、アルミニウム混晶層２に対しては勿論、Ａｌ酸化物に対しても、上述した第２のエッチング特性が適用できる。
【0107】
加えて、ＳｉＯｘを構成材料とする酸化シリコン層６は、エッチング剤Ｆ１～Ｆ３のうち、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３によってのみエッチングされ、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２及びＣｒ用エッチング剤Ｆ１によってエッチングされないという第３のエッチング特性を有している。なお、一般的にＳｉＯｘの具体的な組成はＳｉＯ２となる。
【0108】
【0109】
図１３及び図１４において、横軸はエッチング時間(Etching time；単位秒(s))を示し、縦軸はエッチング深さ(Etching depth；単位ｎｍ)を示している。また、エッチング速度（ｎｍ／ｓ）を適宜示している。
【0110】
図１３の最左のＡｌ２Ｏ３系のグラフを参照する。エッチング特性Ｌ３１に示すように、Ａｌ２Ｏ３を構成材料とするサファイア基板は酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３によってエッチングされない。
【0111】
Ａｌ２Ｏ３は、化学式(2)を満足する構成のＡｌＧａＯ系のアルミニウム混晶層２におけるＡｌとＧａとの混合比が（Ａｌ＝１００％，Ｇａ＝０％）の層に相当する。
【0112】
次に、図１３の左から２番目のＣｒＧａＯ系のグラフを参照する。ＣｒＧａＯ系の混晶層におけるＣｒとＧａとの混合比に関し、○印が（Ｃｒ＝４２％，Ｇａ＝５８％）の混合比を示し、×印が（Ｃｒ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0113】
エッチング特性Ｌ３２に示すように、化学式(1)を満足するＣｒＧａＯ系のクロム混晶層１は、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しエッチングされることはない。
【0114】
次に、図１３の左から３番目のＡｌＧａＯ系のグラフを参照する。化学式(2)を満足するＡｌＧａＯ系の第２の混晶層におけるＡｌとＧａとの混合比に関し、▽印が（Ａｌ＝０％，Ｇａ＝１００％）の混合比を示し、○印が（Ａｌ＝１８％，Ｇａ＝８２％）の混合比（Ｓｉ添加）を示している。
【0115】
Ａｌ２Ｏ３系のグラフ及びＡｌＧａＯ系のグラフのエッチング特性Ｌ３１及びＬ３３に示すように、上述した化学式(2)を満足するアルミニウム混晶層２は酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しエッチングされることはない。
【0116】
次に、図１３の左から４番目のＩｎＧａＯ系のグラフを参照する。ＩｎＧａＯ系の混晶層におけるＩｎとＧａとの混合比に関し、○印が（Ｉｎ＝８０％，Ｇａ＝２０％）の混合比を示し、×印が（Ｉｎ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0117】
ＩｎＧａＯ系のエッチング特性Ｌ３４及びＬ３５に示すように、以下の化学式(3)を満足する構成成分を含むインジウム混晶層２Ｘは酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しエッチングされることはない。
【0118】
インジウム混晶層２Ｘ…α－（ＩｎｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（但し、０＜ｙ≦１）…(3)
【0119】
次に、図１３の左から５番目のＦｅＧａＯ系のグラフを参照する。ＦｅＧａＯ系の混晶層におけるＦｅとＧａとの混合比に関し、◇印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３３５℃））の混合比を示し、□印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３５０℃））の混合比を示し、△印が（Ｆｅ＝１００％，Ｇａ＝０％（成膜温度３５０℃））の混合比を示している。
【0120】
ＦｅＧａＯ系のエッチング特性Ｌ３６に示すように、以下の化学式(4)を満足する構成成分を含む鉄混晶層２Ｙは酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しエッチングされることはない。
【0121】
鉄混晶層２Ｙ…α－（ＦｅｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（但し、０＜ｙ≦１）…(4)
【0122】
次に、図１３の最右及び図１４のＳｉＯ２系のグラフを参照する。図１３の最右のグラフの詳細を図１４が示している。なお、△印は１回目の測定値、○印は２回目の測定値を示している。第１の膜厚の酸化シリコン層６に対する１回目のエッチングが１０ｓ以下で終了したため、第１の膜厚より厚い第２の膜厚の酸化シリコン層６に対する２回目のエッチングを確認的に行い、エッチング速度を測定した。
【0123】
ＳｉＯｘ系のエッチング特性Ｌ３７に示すように、ＳｉＯ２に代表されるＳｉＯｘを構成材料とする酸化シリコン層６は、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しエッチングされる。
【0124】
【0125】
さらに、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対しインジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙもアルミニウム混晶層２と同様、エッチングされないことが認識された。
【0126】
（Ａｌ用エッチング剤Ｆ２）
図１５はＡｌ用エッチング剤Ｆ２による第２のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
図１５はＡｌ用エッチング剤Ｆ２による第２のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【0127】
図１５において、横軸はエッチング時間(Etching time；単位秒(s))を示し、縦軸はエッチング深さ(Etching depth；単位ｎｍ)を示している。また、エッチング速度（ｎｍ／ｓ）を適宜示している。
【0128】
図１５の最左のＡｌ２Ｏ３系のグラフを参照する。Ａｌ２Ｏ３系のグラフのうち、×印がサファイア基板の場合、○印がＡｌＯｘ薄膜の場合を示している。このＡｌＯｘ薄膜はミストＣＶＤ法により形成された薄膜である。
【0129】
Ａｌ２Ｏ３系のグラフにおけるエッチング特性Ｌ１１に示すように、サファイア基板はＡｌ用エッチング剤Ｆ２によってエッチングされない。
【0130】
一方、Ａｌ２Ｏ３系のグラフにおけるエッチング特性Ｌ１２に示すように、ＡｌＯｘ薄膜はＡｌ用エッチング剤Ｆ２によってエッチングされる。
【0131】
ＡｌＯｘ薄膜は、ＡｌＧａＯ系のアルミニウム混晶層２におけるＡｌとＧａとの混合比が（Ａｌ＝１００％，Ｇａ＝０％）の層に相当する。
【0132】
次に、図１５の左から２番目のＣｒＧａＯ系のグラフを参照する。ＣｒＧａＯ系のクロム混晶層１におけるＣｒとＧａとの混合比に関し、○印が（Ｃｒ＝３２％，Ｇａ＝６８％）の混合比を示し、×印が（Ｃｒ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0133】
エッチング特性Ｌ１３に示すように、化学式(1)を満足するクロム混晶層１はＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対しエッチングされることはない。
【0134】
次に、図１５の左から３番目のＡｌＧａＯ系のグラフを参照する。ＡｌＧａＯ系の混晶層におけるＡｌとＧａとの混合比に関し、▽印が（Ａｌ＝０％，Ｇａ＝１００％）の混合比を示し、△印が（Ａｌ＝１１％，Ｇａ＝８９％）の混合比（Ｓｉ添加）を示し、◇印が（Ａｌ＝１２％，Ｇａ＝８８％）の混合比（Ｓｉ添加）を示し、□印が（Ａｌ＝２５％，Ｇａ＝７５％）の混合比（Ｓｉ添加）を示している。
【0135】
Ａｌ２Ｏ３系のグラフ及びＡｌＧａＯ系のグラフのエッチング特性Ｌ１２、Ｌ１４及びＬ１５に示すように、上述した化学式(2)を満足するアルミニウム混晶層２はＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対しエッチングされる。
【0136】
次に、図１５の左から４番目のＩｎＧａＯ系のグラフを参照する。ＩｎＧａＯ系のインジウム混晶層２ＸにおけるＩｎとＧａとの混合比に関し、○印，△印が（Ｉｎ＝８０％，Ｇａ＝２０％）の混合比を示し、×印が（Ｉｎ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0137】
ＩｎＧａＯ系のエッチング特性Ｌ１６及びＬ１７に示すように、化学式(3)を満足するインジウム混晶層２ＸはＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対しエッチングされる。
【0138】
次に、図１５の左から５番目のＦｅＧａＯ系のグラフを参照する。ＦｅＧａＯ系の混晶層におけるＦｅとＧａとの混合比に関し、◇印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３３５℃））の混合比を示し、□印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３５０℃））の混合比を示し、▽印が（Ｆｅ＝１００％，Ｇａ＝０％（成膜温度４００℃））の混合比を示している。
【0139】
ＦｅＧａＯ系のエッチング特性Ｌ１８及びＬ１９に示すように、化学式(4)を満足する鉄混晶層２ＹはＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対しエッチングされる。
【0140】
次に、図１５の最右のＳｉＯ２系のグラフを参照する。
【0141】
ＳｉＯｘ系のエッチング特性Ｌ２０に示すように、ＳｉＯ２に代表されるＳｉＯｘを構成材料とする酸化シリコン層６は、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２に対しエッチングされない。
【0142】
【0143】
但し、化学式(2)で｛ｙ＝１｝の場合のアルミニウム混晶層２に相当するＡｌＯｘ薄膜が、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２にエッチングされるようにするには、ミスト法によってＡｌＯｘ薄膜を形成することが望ましい。なお、ミスト法はミストＣＶＤ法に限定されない。
【0144】
加えて、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２に対し、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙもアルミニウム混晶層２と同様にエッチングされることが認識された。
【0145】
（Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１）
図１６はＣｒ用エッチング剤Ｆ１による第１のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
図１６はＣｒ用エッチング剤Ｆ１による第１のエッチング特性の詳細をグラフ形式で示す説明図である。
【0146】
図１６において、横軸はエッチング時間(Etching time；単位秒(s))を示し、縦軸はエッチング深さ(Etching depth；単位ｎｍ)を示している。また、エッチング速度（ｎｍ／ｓ）を適宜示している。
【0147】
図１６の最左のＡｌ２Ｏ３系のグラフを参照する。エッチング特性Ｌ２１に示すように、Ａｌ２Ｏ３を構成材料とするサファイア基板はＣｒ用エッチング剤Ｆ１によってエッチングされない。
【0148】
次に、図１６の左から２番目のＣｒＧａＯ系のグラフを参照する。ＣｒＧａＯ系の混晶層におけるＣｒとＧａとの混合比に関し、△印が（Ｃｒ＝２０％，Ｇａ＝８０％）の混合比を示し、□印が（Ｃｒ＝３２％，Ｇａ＝６８％）の混合比を示し、×印が（Ｃｒ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0149】
エッチング特性Ｌ２２及びＬ２３に示すように、化学式(1)を満足するクロム混晶層１はＣｒ用エッチング剤Ｆ１に対しエッチングされる。
【0150】
次に、図１６の左から３番目のＡｌＧａＯ系のグラフを参照する。ＡｌＧａＯ系の混晶層におけるＡｌとＧａとの混合比に関し、▽印が（Ａｌ＝０％，Ｇａ＝１００％）の混合比を示し、◇印が（Ａｌ＝１２％，Ｇａ＝８８％）の混合比（Ｓｉ添加）を示している。
【0151】
Ａｌ２Ｏ３系のグラフ及びＡｌＧａＯ系のグラフのエッチング特性Ｌ２１及びＬ２４に示すように、上述した化学式(2)を満足するアルミニウム混晶層２はＣｒ用エッチング剤Ｆ１に対しエッチングされない。
【0152】
次に、図１６の左から４番目のＩｎＧａＯ系のグラフを参照する。ＩｎＧａＯ系の混晶層におけるＩｎとＧａとの混合比に関し、○印が（Ｉｎ＝８０％，Ｇａ＝２０％）の混合比を示し、×印が（Ｉｎ＝１００％，Ｇａ＝０％）の混合比を示している。
【0153】
ＩｎＧａＯ系のエッチング特性Ｌ２５に示すように、化学式(3)を満足するインジウム混晶層２ＸはＣｒ用エッチング剤Ｆ１に対しエッチングされない。
【0154】
次に、図１６の左から５番目のＦｅＧａＯ系のグラフを参照する。ＦｅＧａＯ系の混晶層におけるＦｅとＧａとの混合比に関し、◇印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３３５℃））の混合比を示し、□印が（Ｆｅ＝７０％，Ｇａ＝３０％；（成膜温度３５０℃））の混合比を示し、▽印が（Ｆｅ＝１００％，Ｇａ＝０％（成膜温度４００℃））の混合比を示している。
【0155】
ＦｅＧａＯ系のエッチング特性Ｌ２６に示すように、化学式(4)を満足する鉄混晶層２ＹはＣｒ用エッチング剤Ｆ１に対しエッチングされない。
【0156】
次に、図１６の最右のＳｉＯ２系のグラフを参照する。ＳｉＯｘ系のエッチング特性Ｌ２７に示すように、ＳｉＯ２に代表されるＳｉＯｘを構成材料とする酸化シリコン層６は、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１に対しエッチングされない。
【0157】
【0158】
さらに、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１に対し、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙもアルミニウム混晶層２と同様にエッチングされないことが認識された。
【0159】
【0160】
実施の形態１のエッチング方法は以下のステップ(a)，(b)を実行する。
【0161】
ステップ(a)は、第１及び第２の混晶層を含むエッチング対象構造を得るステップである。
【0162】
ステップ(b)は、上記エッチング対象構造に対しＣｒ用エッチング剤Ｆ１を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、及び上記エッチング対象構造に対しＡｌ用エッチング剤Ｆ２を用いて上記第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップである。
【0163】
上記第１の混晶層は、以下の化学式(5)を満足する構成成分を含み、上記第２の混晶層は以下の化学式(6)を満足する構成成分を含んでいる。
【0164】
（Ｍ１ｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３（０＜ｘ≦１）…(5)
（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）…(6)
化学式(5)において、Ｍ１＝Ｃｒであり、化学式(6)において、Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つである。
（Ｍ２ｙＧａ１－ｙ）２Ｏ３（０＜ｙ≦１）…(6)
化学式(5)において、Ｍ１＝Ｃｒであり、化学式(6)において、Ｍ２＝｛Ａｌ，Ｉｎ，Ｆｅ｝のうちの一つである。
【0165】
さらに、化学式(5)を満足する第１の混晶層は｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有し、化学式(6)を満足する前記第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する。
【0166】
実施の形態１のエッチング方法は、上記ステップ(b)を実行することにより、エッチング対象構造から第１の混晶層あるいは第２の混晶層を選択的にエッチングすることができるため、比較的簡単にエッチング対象構造から所望の構造を得ることができる。
【0167】
加えて、図２（図４）で示すパターニング構造１３（１３Ｂ）を有する半導体装置は、上記ステップ(b)を実行することにより、第１及び第２の混晶層のうち下方の混晶層をエッチングストッパーとして上方の混晶層を選択的に除去することができる。
【0168】
したがって、実施の形態１で製造された半導体装置のパターニング構造１３（１３Ｂ）は、比較的簡単な実施の形態１のエッチング方法を実行することにより、精度良く得ることができる。
【0169】
【0170】
実施の形態２のエッチング方法は以下のステップ(a)，(b)を実行する。
【0171】
ステップ(a)は、第１及び第２の混晶層並びに酸化シリコン層を含むエッチング対象構造を得るステップである。
【0172】
ステップ(b)は、上記エッチング対象構造に対し第１のエッチング剤を用いて第１の混晶層を選択的にエッチングする第１のエッチング処理、上記エッチング対象構造に対し第２のエッチング剤を用いて第２の混晶層を選択的にエッチングする第２のエッチング処理、上記エッチング対象構造に対し第３のエッチング剤を用いて酸化シリコン層を選択的にエッチングする第３のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を実行するステップである。
【0173】
なお、上記第１及び第２の混晶層の構成成分については実施の形態１と同様である。酸化シリコン層はＳｉＯｘを構成材料としている。
【0174】
実施の形態２のエッチング方法は、上記ステップ(b)を実行することにより、エッチング対象構造から第１の混晶層、第２の混晶層あるいはシリコン酸化膜を選択的にエッチングすることができるため、比較的簡単にエッチング対象構造から所望の構造を得ることができる。
【0175】
加えて、図７（図１０）で示すパターニング構造１４（１４Ｂ）を有する半導体装置は、上記ステップ(b)に含まれる第３のエッチング処理を実行することにより、第１及び第２の混晶層並びに酸化シリコン層のうち中間層をエッチングストッパーとして最上の層を選択的に除去することができる。
【0176】
さらに、実施の形態２のように、第３のエッチング処理に続けて、第１のエッチング処理または第２のエッチング処理を実行することにより、第１及び第２の混晶層並びに酸化シリコン層のうち最下の層をエッチングストッパーとして中間層を選択的に除去することができる。
【0177】
したがって、実施の形態２で製造された半導体装置のパターニング構造１４（１４Ｂ）は、比較的簡単な実施の形態２のエッチング方法を実行することにより、精度良く得ることができる。
【0178】
また、実施の形態２では、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３としてバッファードフッ酸溶液（ＢＨＦ溶液）を用いることにより、実施の形態２の積層構造４であるエッチング対象構造からシリコン酸化膜を選択的に除去することができる。
【0179】
さらに、実施の形態１及び実施の形態２のＡｌ用エッチング剤Ｆ２として、ＨＮＯ３が５～１５重量％、ＣＨ３ＣＯＯＨが５～１５重量％、Ｈ３ＰＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合されたエッチング液を用いている。
【0180】
このように、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２として、上述した混合比で混合されたエッチング液を用いることにより、実施の形態１の積層構造３あるいは実施の形態２の積層構造４であるエッチング対象構造からアルミニウム混晶層２を選択的に除去することができる。
【0181】
加えて、実施の形態１及び実施の形態２のＣｒ用エッチング剤Ｆ１として、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６が５～１５重量％、ＨＣｌＯ４が６０～８０重量％、Ｈ２Ｏが１０～２０重量％で混合されたエッチング液を用いている。
【0182】
このように、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１として、上述した混合比で混合されたエッチング液を用いることにより、実施の形態１の積層構造３（３Ｂ）あるいは実施の形態２の積層構造４（４Ｂ）であるエッチング対象構造からクロム混晶層１を選択的に除去することができる。
【0183】
なお、上述したエッチング剤Ｆ１～Ｆ３に関する効果に関し、アルミニウム混晶層２をインジウム混晶層２Ｘあるいは鉄混晶層２Ｙに置き換えても同様な効果を得ることができる。
【0184】
【0185】
同様に、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙはそれぞれ、化学式(6)で｛ｙ≠１｝の場合、結晶性を有すれば、Ｇａとの比率に関係なく、図１３、図１５及び図１６で示したエッチング特性を示すことが推測される。
【0186】
なぜなら、所定の混合比で元素Ｅ１と元素Ｅ２で混合された混晶層が、エッチング剤Ｗに対して所定のエッチング特性を有することが確認されれば、元素Ｅ１と元素Ｅ２で混合された混晶層が所定の混合比以外の場合でも、エッチング剤Ｗに対し上述した所定のエッチング特性は同じであると推測できるからである。ただし、混晶層は結晶性を有する、すなわち、単結晶か多結晶である必要がある。
【0187】
なお、ＡｌＯｘ等、Ｇａを含まない場合、すなわち、化学式(1)，(5)でｘ＝１の場合の層、化学式(2)～(4)，(6)で「ｙ＝１」の場合の層は、結晶性を有する必要はなく、非晶質でも良い。
【0188】
逆に言えば、化学式(5)を満足するクロム混晶層１を含む第１の混晶層は、｛ｘ≠１｝の場合に結晶性を有する必要がある。同様に、各々が化学式(6)を満足する、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙを含む第２の混晶層は｛ｙ≠１｝の場合に結晶性を有する必要がある。
【0189】
なお、実施の形態１及び実施の形態２において、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１による第１のエッチング処理、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２による第２のエッチング処理、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３による第３のエッチング処理は全てウェットエッチングとなる。
【0190】
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、実施の形態２で開示したエッチング方法を発展させて第１及び第２の混晶層の組み合わせと選択性エッチングの技術を用いてＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を製造する場合を示している。
実施の形態３では、実施の形態２で開示したエッチング方法を発展させて第１及び第２の混晶層の組み合わせと選択性エッチングの技術を用いてＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を製造する場合を示している。
【0191】
図１７～図１９は、実施の形態３における積層構造４を得るための基本処理工程を示す断面図である。図２０はクロム混晶層１を得るための第１の薄膜製造技術の概略を示す説明図であり、図２１はアルミニウム混晶層２を得るための第２の薄膜製造技術の概略を示す説明図である。以下、図１７～図２１それぞれを参照して基本処理工程を説明する。
【0192】
まず、図１７に示すように、サファイア基板８上にＣｒＧａＯ系のクロム混晶層１をミストＣＶＤ法によって成膜する。なお、サファイア基板８はＣ面サファイア基板である。
【0193】
図２０に示すように、Ｃｒ用チャンバーＣ１にＣｒ溶液を収容し、Ｃｒ用チャンバーＣ１に超音波振動を付与することによりＣｒミストを得ることができる。Ｇａ用チャンバーＣ２にＧａ溶液を収容し、Ｇａ用チャンバーＣ２に超音波振動を付与することによりＧａミストを得ることができる。そして、Ｃｒ用チャンバーＣ１より得たＣｒミストと、Ｇａ用チャンバーＣ２より得たＧａミストとをサファイア基板８の表面上で混合することにより、サファイア基板８上にクロム混晶層１を成膜することができる。
【0194】
次に、図１８に示すように、クロム混晶層１上に、ＡｌＧａＯ系のアルミニウム混晶層２をミストＣＶＤ法によって成膜する。
【0195】
図２１に示すように、Ａｌ用チャンバーＣ３にＡｌ溶液を収容し、Ｇａ用チャンバーＣ２に超音波振動を付与することによりＡｌミストを得ることができる。Ｇａ用チャンバーＣ４にＧａ溶液を収容し、Ｇａ用チャンバーＣ４に超音波振動を付与することによりＧａミストを得ることができる。そして、Ａｌ用チャンバーＣ３より得たＡｌミストと、Ｇａ用チャンバーＣ４より得たＧａミストとをクロム混晶層１の表面上で混合することにより、クロム混晶層１上にアルミニウム混晶層２を成膜することができる。
【0196】
図１８に示すように、アルミニウム混晶層２を成膜した状態では、クロム混晶層１とアルミニウム混晶層２の界面近傍に、ヘテロ接合に起因した高移動度の二次元電子ガス（２ＤＥＧ）を生成できる。したがって、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２の積層構造により２ＤＥＧを生成する活性層を実現する可能性がある。
【0197】
そして、図１９に示すように、アルミニウム混晶層２上に酸化シリコン層６をプラズマＣＶＤ法を用いて成膜する。プラズマＣＶＤ(plasma CVD)法として、原料にＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤ(plasma-enhanced chemical vapor deposition)法を採用した。
【0198】
その結果、サファイア基板８上にクロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の順で積層された積層構造４を得ることができる。
【0199】
【0200】
【0201】
その後、図２３に示すように、フォトレジスト９の上方から紫外線１０を選択的に照射する。フォトレジスト９のうち紫外線１０を受けた領域が紫外線照射領域となる。
【0202】
次に、図２４に示すように、フォトレジスト９の上記紫外線照射領域を除去して、フォトレジスト９をパターニングする。
【0203】
その後、図２５に示すように、パターニングされたフォトレジスト９をマスク（第１のマスク）として、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いて、酸化シリコン層６をエッチングする第３のエッチング処理を実行する。
【0204】
この際、酸化シリコン層６の直下のアルミニウム混晶層２は酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対するエッチングストッパーとして機能するため、第３のエッチング処理によって、酸化シリコン層６のみを選択的に除去することができる。その結果、パターニングされた酸化シリコン層６を得ることができる。
【0205】
その後、フォトレジスト９の全面にアセトン１２を照射した後、図２６に示すように、アセトン１２が照射されたフォトレジスト９を全て除去する。
【0206】
次に、図２７に示すように、パターニングされた酸化シリコン層６をマスクとして、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いて、アルミニウム混晶層２をエッチングする第２のエッチング処理を実行する。なお、第２のエッチング処理は１３５℃の温度環境下で実行される。
【0207】
この際、アルミニウム混晶層２の直下のクロム混晶層１はＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対するエッチングストッパーとして機能するため、第２のエッチング処理によって、アルミニウム混晶層２のみを選択的に除去することができる。
【0208】
その結果、第２のエッチング処理の実行後、パターニングされたアルミニウム混晶層２を得ることができる。第２のエッチング処理は、フォトレジストを形成することなく、簡素化して行うことができる。加えて、第２のエッチング処理によって、アルミニウム混晶層２上の酸化シリコン層６がエッチング除去されることもない。
【0209】
最後に、図２８に示すように、パターニングされた酸化シリコン層６をマスクとして、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いて、クロム混晶層１をエッチングする第１のエッチング処理を実行する。なお、第１のエッチング処理は１３５℃の温度環境下で実行される。また、第１のエッチング処理を６５℃程度の温度環境下で実行しても良い。
【0210】
この際、クロム混晶層１の直下のサファイア基板８がＣｒ用エッチング剤Ｆ１に対するエッチングストッパーとして機能するため、第１のエッチング処理によって、クロム混晶層１のみを選択的に除去することができる。また、クロム混晶層１上のアルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６もＣｒ用エッチング剤Ｆ１によってエッチング除去されることもない。
【0211】
その結果、第１のエッチング処理の実行後、パターニングされたクロム混晶層１を得ることができる。第１のエッチング処理は、フォトレジストを形成することなく、簡素化して行うことができる。加えて、第１のエッチング処理によって、クロム混晶層１上のアルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６がエッチング除去されることもない。
【0212】
また、第１のエッチング処理の温度域は、６５℃～１３５℃で実行できることが確認されており、５０℃以上の温度域となるめ、エッチングの選択性を高めた状態で製造できる。
【0213】
このように、メサ－エッチング処理工程によって、積層構造４から精度良く中間パターニング構造３４Ａを得ることができる。中間パターニング構造３４Ａは、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の積層構造を呈している。
【0214】
【0215】
【0216】
その後、図３０に示すように、フォトレジスト１５の上方から紫外線１６を選択的に照射する。フォトレジスト１５のうち紫外線１６を受けた領域が紫外線照射領域となる。
【0217】
次に、図３１に示すように、フォトレジスト１５の上記紫外線照射領域を除去して、フォトレジスト１５をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト１５が第２のマスクとなる。
【0218】
【0219】
この際、酸化シリコン層６の直下のアルミニウム混晶層２は酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対するエッチングストッパーとして機能するため、第３のエッチング処理によって、酸化シリコン層６のみを選択的に除去することができる。その結果、パターニングされた酸化シリコン層６を得ることができる。
【0220】
その後、フォトレジスト１５の全面にアセトン１２を照射した後、図３３に示すように、アセトン１２が照射されたフォトレジスト９を全て除去する。
【0221】
次に、図３４に示すように、パターニングされた酸化シリコン層６をマスクとして、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いて、アルミニウム混晶層２をエッチングする第２のエッチング処理を実行する。
【0222】
この際、アルミニウム混晶層２の直下のクロム混晶層１はＡｌ用エッチング剤Ｆ２に対するエッチングストッパーとして機能するため、第２のエッチング処理によって、アルミニウム混晶層２のみを選択的に除去することができる。その結果、パターニングされたアルミニウム混晶層２を得ることができる。
【0223】
このように、第２のマスク処理工程によって、中間パターニング構造３４Ａから精度良く中間パターニング構造３４Ｂを得ることができる。中間パターニング構造３４Ｂは、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の積層構造を呈している。
【0224】
【0225】
【0226】
その後、図３６に示すように、フォトレジスト１７の上方から紫外線１８を選択的に照射する。フォトレジスト１７のうち紫外線１８を受けた領域が紫外線照射領域となる。
【0227】
次に、図３７に示すように、フォトレジスト１７の上記紫外線照射領域を除去して、フォトレジスト１７をパターニングする。その結果、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の側面に貫通孔５７が形成される。パターニングされたフォトレジスト１７が第３のマスクとなる。
【0228】
その後、図３８に示すように、スパッター法を用いてＴｉ金属層２２を形成した後、Ｔｉ金属層２２上にＡｕ金属層２３を熱蒸着で形成する。その結果、Ｔｉ金属層２２及びＡｕ金属層２３の順で積層した金属積層構造３１を得ることができる。金属積層構造３１は貫通孔５７内にも形成される。
【0229】
最後に、図３９に示すように、リフト－オフ処理を行い、クロム混晶層１上においてアルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６に隣接した一対の金属積層構造３１を残存させる。一対の金属積層構造３１のうち一方がソース電極として機能し、他方がドレイン電極として機能する。
【0230】
このように、第３のマスク処理工程によって、中間パターニング構造３４Ｂから精度良く中間パターニング構造３４Ｃを得ることができる。中間パターニング構造３４Ｂは、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の積層構造と一対の金属積層構造３１とを含んでいる。
【0231】
一対の金属積層構造３１はクロム混晶層１の表面上に直接形成されている。この構造が実現できたのは、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２を含む積層構造のうち、アルミニウム混晶層２のみを選択的にエッチングできるＡｌ用エッチング剤Ｆ２を見出したことに起因する。
【0232】
図４０は中間パターニング構造３４Ｂの平面構造の一例を示す平面図である。同図では、金属積層構造３１の図示を省略している。同図に示すように、サファイア基板８の円状領域に選択的に分離形成される２つのクロム混晶層１上に図示しない一対の金属積層構造３１が形成されることになる。なお、図３９中の酸化シリコン層６の直下にアルミニウム混晶層２が形成されている。
【0233】
【0234】
【0235】
その後、図４２に示すように、フォトレジスト１９の上方から紫外線２０を選択的に照射する。フォトレジスト１９のうち紫外線２０を受けた領域が紫外線照射領域となる。
【0236】
次に、図４３に示すように、フォトレジスト１９の上記紫外線照射領域を除去して、フォトレジスト１９をパターニングする。その結果、酸化シリコン層６の表面の一部が露出し、酸化シリコン層６上に貫通孔５９が形成される。
【0237】
その後、図４４に示すように、パターニングされたフォトレジスト１９をマスクとして、酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いて、酸化シリコン層６をエッチングする第３のエッチング処理を実行する。
【0238】
この際、酸化シリコン層６の直下のアルミニウム混晶層２は酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３に対するエッチングストッパーとして機能するため、第３のエッチング処理によって、酸化シリコン層６のみを選択的に除去することができる。その結果、貫通孔５９から発展した貫通孔６０を有するパターニングされた酸化シリコン層６を得ることができる。
【0239】
その後、図４５に示すように、スパッター法を用いてＴｉ電極層２５を形成した後、Ｔｉ電極層２５上にＡｕ電極層２６を熱蒸着で形成する。その結果、Ｔｉ電極層２５及びＡｕ電極層２６の順で積層した金属積層構造３２を得ることができる。金属積層構造３２は貫通孔６０内にも形成される。
【0240】
最後に、図４６に示すように、リフト－オフ処理を行い、酸化シリコン層６上の金属積層構造３２のみを残存させる。残存した金属積層構造３２がゲート電極として機能する。
【0241】
このように、ゲート形成工程によって、中間パターニング構造３４ＣからＨＥＭＴ最終構造３５を得ることができる。ＨＥＭＴ最終構造３５は、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６の積層構造と一対の金属積層構造３２と一つの金属積層構造３２とを含んでいる。
【0242】
＜具体的製造内容＞
以下、実施の形態１～実施の形態３で示したクロム混晶層１、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ、鉄混晶層２Ｙ及び酸化シリコン層６の製造方法の詳細を説明する。なお、以下の内容は一例にすぎず、この製法に限定されないことは勿論である。
以下、実施の形態１～実施の形態３で示したクロム混晶層１、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ、鉄混晶層２Ｙ及び酸化シリコン層６の製造方法の詳細を説明する。なお、以下の内容は一例にすぎず、この製法に限定されないことは勿論である。
【0243】
（クロム混晶層１）…膜厚５００ｎｍ程度
「クロム系成膜材料」
原料溶液…アンモニウムジクロナイト((ＮＨ４)２Ｃｒ２Ｏ７)溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度…０．０４０ｍｏｌ／Ｌ
「クロム系成膜材料」
原料溶液…アンモニウムジクロナイト((ＮＨ４)２Ｃｒ２Ｏ７)溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度…０．０４０ｍｏｌ／Ｌ
【0244】
「ガリウム系成膜材料」
原料溶液…ガリウムアセチルアセトナート溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度…０．０２０ｍｏｌ／Ｌ
原料溶液…ガリウムアセチルアセトナート溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度…０．０２０ｍｏｌ／Ｌ
【0245】
（アルミニウム混晶層２）…膜厚３００ｎｍ程度
「アルミニウム系成膜材料」
原料溶液：アルミニウムアセチルアセトナート溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度：０．０４０ｍｏｌ／Ｌ
「アルミニウム系成膜材料」
原料溶液：アルミニウムアセチルアセトナート溶液
溶媒…純水：塩酸（９９．５：０．５）の混合溶媒
溶質濃度：０．０４０ｍｏｌ／Ｌ
【0246】
「ガリウム系成膜材料」
クロム混晶層と同じ
クロム混晶層と同じ
【0247】
（インジウム混晶層２Ｘ）
「インジウム系成膜材料」
原料溶液：Ｉｎ２Ｏ３溶液
溶媒…純水
溶質濃度：０．０５０ｍｏｌ／Ｌ
「インジウム系成膜材料」
原料溶液：Ｉｎ２Ｏ３溶液
溶媒…純水
溶質濃度：０．０５０ｍｏｌ／Ｌ
【0248】
「ガリウム系成膜材料」
クロム混晶層と同じ
クロム混晶層と同じ
【0249】
（鉄混晶層２Ｙ）
「鉄系成膜材料」
原料溶液：Ｆｅｃｌ３・６Ｈ２Ｏ溶液
溶媒…純水
溶質濃度：０．１ｍｏｌ／Ｌ
「鉄系成膜材料」
原料溶液：Ｆｅｃｌ３・６Ｈ２Ｏ溶液
溶媒…純水
溶質濃度：０．１ｍｏｌ／Ｌ
【0250】
「ガリウム系成膜材料」
原料溶液…Ｇａｃｌ３水溶液
溶媒…純水
溶質濃度…０．１ｍｏｌ／Ｌ
原料溶液…Ｇａｃｌ３水溶液
溶媒…純水
溶質濃度…０．１ｍｏｌ／Ｌ
【0251】
「補助材料」
原料溶液：アンモニア水(ＮＨ３ａｑ)
溶媒…純水
原料溶液：アンモニア水(ＮＨ３ａｑ)
溶媒…純水
【0252】
（共通項目）
「ガス種類」
搬送ガス…窒素ガス
希釈ガス…窒素ガス
「ガス種類」
搬送ガス…窒素ガス
希釈ガス…窒素ガス
【0253】
「サファイア基板８」
材質…Ｃ面サファイア基材
加熱温度：４００℃
材質…Ｃ面サファイア基材
加熱温度：４００℃
【0254】
「ミスト生成手段」
超音波振動子：２．４ＭＨｚ、２４Ｖ、０．６２５Ａ、３個使用
超音波振動子：２．４ＭＨｚ、２４Ｖ、０．６２５Ａ、３個使用
【0255】
（酸化シリコン層６）
膜厚…３００ｎｍ程度
膜厚…３００ｎｍ程度
【0256】
＜その他＞
実施の形態１～実施の形態３において、アルミニウム混晶層２に代えてインジウム混晶層２Ｘあるいは鉄混晶層２Ｙを用いても同様な効果を奏する。なぜなら、化学式(6)を満足する第２の混晶層として、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙは共通の第２のエッチング特性を有するからである。
実施の形態１～実施の形態３において、アルミニウム混晶層２に代えてインジウム混晶層２Ｘあるいは鉄混晶層２Ｙを用いても同様な効果を奏する。なぜなら、化学式(6)を満足する第２の混晶層として、アルミニウム混晶層２、インジウム混晶層２Ｘ及び鉄混晶層２Ｙは共通の第２のエッチング特性を有するからである。
【0257】
【0258】
【0259】
また、鉄混晶層２Ｙを形成する場合は、上述したように、ガリウム系成膜材料及び鉄系成膜材料に加えて、補助材料としてアンモニア溶液をミスト化したＮＨ３ミスト（アンモニアミスト）を用いることが望ましい。
【0260】
図４９は鉄混晶層２Ｙの製造工程の概略を模式的に示す説明図である。図４９では、サファイア基板８等の基板４０上に鉄混晶層２Ｙの製造工程を示している。鉄混晶層２Ｙは以下のステップ(1)～(4)により製造される。
【0261】
(1) ＦｅミストＭ１を得るステップ、
(2) ＧａミストＭ２を得るステップ、
(3) ＮＨ３ミストＭ３を得るステップ、
(4) ステップ(1)～(3)で得たＦｅミストＭ１、ＧａミストＭ２及びＮＨ３ミストＭ３を基板４０上に供給して、基板４０上に鉄混晶層２Ｙを形成するステップ
(2) ＧａミストＭ２を得るステップ、
(3) ＮＨ３ミストＭ３を得るステップ、
(4) ステップ(1)～(3)で得たＦｅミストＭ１、ＧａミストＭ２及びＮＨ３ミストＭ３を基板４０上に供給して、基板４０上に鉄混晶層２Ｙを形成するステップ
【0262】
なお、ステップ(3)のＮＨ３ミストＭ３は、上述した「補助材料」のアンモニア溶液をミスト化して得ることができる。
【0263】
このように、アンモニアミストを補助材料として用いて鉄混晶層２Ｙを形成することにより、所望の膜厚で精度良く鉄混晶層２Ｙを得ることができる。
【0264】
実施の形態１のエッチング方法は、クロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２の積層構造３（３Ｂ）をエッチング対象構造としていた。しかし、エッチング対象構造は積層構造３に限定されない。
【0265】
例えば、サファイア基板８上に互いに接触することなく独立して形成されたクロム混晶層１及びアルミニウム混晶層２を含む２層独立構造をエッチング対象構造することができる。すなわち、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理及びＡｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第２のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を２層独立構造に対して行ってもよい。
【0266】
例えば、クロム混晶層１上にパターニングされたレジストをマスクとして、２層独立構造に対し、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理を行って、クロム混晶層１のみをパターニングすることができる。この際、アルミニウム混晶層２はＣｒ用エッチング剤Ｆ１によってエッチングされないため、アルミニウム混晶層２上にレジストを形成する必要はない。
【0267】
また。実施の形態２及び実施の形態３で示したエッチング方法は、クロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６を含む積層構造４（４Ｂ）をエッチング対象構造としていた。しかし、エッチング対象構造は積層構造４に限定されない。
【0268】
例えば、サファイア基板８上に互いに接触することなく独立して形成されたクロム混晶層１、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６を含む３層独立構造をエッチング対象構造としても良い。すなわち、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理、Ａｌ用エッチング剤Ｆ２を用いた第２のエッチング処理、及び酸化シリコン用エッチング剤Ｆ３を用いた第３のエッチング処理のうち、少なくとも一つのエッチング処理を上記３層独立構造行ってもよい。
【0269】
例えば、クロム混晶層１上にパターニングされたレジストをマスクとして、３層独立構造に対し、Ｃｒ用エッチング剤Ｆ１を用いた第１のエッチング処理を行って、クロム混晶層１をパターニングすることができる。この際、アルミニウム混晶層２及び酸化シリコン層６はＣｒ用エッチング剤Ｆ１によってエッチングされないため、アルミニウム混晶層２上及び酸化シリコン層６上にレジストを形成する必要はない。
【0270】
なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0271】
本開示に係るエッチング方法及び半導体装置であれば、酸化ガリウムを用いた半導体装置のエッチング技術と半導体装置の活性層を形成することができ、酸化ガリウム系半導体装置の基本的な技術を提供することができ、産業上、非常に有益である。
【符号の説明】
【0272】
１ クロム混晶層
２ アルミニウム混晶層
２Ｘ インジウム混晶層
２Ｙ 鉄混晶層
３，３Ｂ，４，４Ｂ 積層構造
６ 酸化シリコン層
１３，１３Ｂ，１４，１４Ｂ パターニング構造
３１，３２ 金属積層構造
３４Ａ～３４Ｃ 中間パターニング構造
３５ ＨＥＭＴ最終構造
２ アルミニウム混晶層
２Ｘ インジウム混晶層
２Ｙ 鉄混晶層
３，３Ｂ，４，４Ｂ 積層構造
６ 酸化シリコン層
１３，１３Ｂ，１４，１４Ｂ パターニング構造
３１，３２ 金属積層構造
３４Ａ～３４Ｃ 中間パターニング構造
３５ ＨＥＭＴ最終構造
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】