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GaAs基盤をNH4OH(水酸化アンモニウム) + H2O2(過酸化水素)の水溶液で
エッチングするとき、どのような反応が起こっているか教えてください。お願いします。できれば化学反応式なんかも教えていただければ幸いです。

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A 回答 (2件)

もし英語が苦手でよく分からないときは、この質問を締め切らないで、「回答へのお礼」で分からない箇所を質問して、この質問をずっと開いておくことをお薦めします。

もちろん私が回答(翻訳)します。
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元・化合物半導体プロセスエンジニアです。


上記エッチャントは、(100)基板にV溝を形成したり、AlxGa1-xAs (x>0.3)との選択エッチングに使った経験があります。

そのものズバリの文献(学位論文)があります[1]。182ページの大著で、しかも英語ですが、勉強のために是非読破してください。ご質問の部分は以下の節に書いてあります。ページ数が多くて探すのが大変そうなのでページ数を併記しておきました。1.2節(GaAsプロセスにおけるウェットエッチングの使用例:PDF 20ページ)も参考になるかと思います。

2章 以前の研究(PDF 31ページ)
  2.1 GaAsのウェットエッチング液
  2.2 エッチング反応の研究
    2.2.1 エッチングメカニズム(PDF 35ページ)
    2.2.2 H2O2-NH4OH-H2O2でエッチングされたGaAsにおけるエッチング液濃度とそれ以外の要素(PDF 38ページ)
  2.3 H2O2-NH4OH-H2O2を用いた異方性エッチング(PDF 40ページ)
  2.4 エッチング速度限界(PDF 45ページ)
  2.5 エッチングされたGaAsの表面分析(PDF 51ページ)

[1] H2O2-NH4OH-H2O溶液におけるGaAsのエッチングメカニズムの動力学的研究 http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/f …
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この回答へのお礼

ありがとうございました。さっき論文をダウンロードしたばかりでまだちょっとしか見ていないのですが、私の知りたい内容が書かれていると思います。これから早速読んでみます。指定していただいたページ以外も読んだほうが勉強になりそうですね。

お礼日時:2007/05/14 09:30

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QGaAsのエッチングについて

GaAsを強酸または強アルカリと,過酸化水素の混合溶液でエッチングができるそうなのですが,
GaAsが化合物半導体のため,エッチングに異方性が生じると思います。

例えばアンモニア水と過酸化水素を用いてエッチングした場合,<100>面が優先的にエッチングされる・・・という特徴などがあるのでしょうか?
ご解答の程,よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

GaAsエッチングの具体例はNo.1に詳しく書かれてありますが、質問者は学生さんのようですので、もっと基本的なところを説明しておきます。

先ずGaAsが異方性エッチングされるのは、GaAsが化合物だからではありません。
またどんなエッチャントでも、大なり小なり異方性はあります。
一般には、強い酸を用いると結晶方位によらず速いエッチングが進むので等方的となり、アンモニアのような弱いアルカリでは、エッチングされにくい面が残るので、異方性が強くなります。

GaAsやSiのようなダイヤモンド型(Zinc Blend型)結晶では、(111)面が原子間結合が強くエッチングされにくいので、残り易くなります。
たとえばSiの(100)基板表面のマスクに円形の穴を開けてKOH(水酸化カリウム)水溶液でエッチングすると、逆ピラミッド状のきれいな窪みができます。
マスクがストライプ状のときは、ストライプを[110]方向にきちんと合わせると、きれいなV溝ができます。

GaAsは化合物なので、同じ(111)面でもGaが表面に並ぶ(111)A面と、Asが表面に並ぶ(111)B面とが直交しています。
そして一般には、(111)A面が残り易くなります。
従ってストライプの向きが[110]か[-110]かによって、順メサ(上が狭い台形)か逆メサ(上が広い逆台形)かになります。

尚、面を表すときは丸括弧で(100)面、向きを表すときは角括弧で[110]方向と書きます。
また、ここでは面倒なので区別しませんでしたが、等価な面を表すときは{100}面、等価な向きは<110>方向と書きます。
以後注意しましょう。

GaAsエッチングの具体例はNo.1に詳しく書かれてありますが、質問者は学生さんのようですので、もっと基本的なところを説明しておきます。

先ずGaAsが異方性エッチングされるのは、GaAsが化合物だからではありません。
またどんなエッチャントでも、大なり小なり異方性はあります。
一般には、強い酸を用いると結晶方位によらず速いエッチングが進むので等方的となり、アンモニアのような弱いアルカリでは、エッチングされにくい面が残るので、異方性が強くなります。

GaAsやSiのようなダイヤモンド型(Zinc...続きを読む

Q過酸化水素水とアンモニア水を混合したときは・・・

過酸化水素水(35%)とアンモニア水(28%)を重量%で、99:1に混合した溶液について教えてください。

1、水素と酸素が発生すると思うのですが、どのくらいの比率で発生するのでしょうか?
また発生物は、健康被害を及ぼすほどの濃度に達する可能性はありますでしょうか?

2、溶液の安定性は?
常温にて使用、保管する場合それぞれの有効濃度はどれくらい持つものでしょうか?

むかーし、化学でお勉強したはずのなのにどの辺りを留意して調べたらよいか分からなくなりました。おそらく、モルとか解離定数とか関係してくるのですかね?

よろしくご教授くださいませ。

Aベストアンサー

過酸化水素は高温アルカリ条件下できわめて不安定なのでわざとアンモニアを加えて50度程度にして洗浄に用いるのでしょうね。過酸化水素の分解によって発生する酸素もしくは分解反応が洗浄に一役買っているのかもしれませんね。

濃度測定自体は2さんのおっしゃるとおりですが、それは混合前の場合です。
普通実験で過酸化水素の有効濃度などを正確に知りたい場合は混合前に滴定すると思いますし、ただでさえ分解しやすい過酸化水素をアンモニアを混合したあとに保存することは好ましいことではないと思います。

まあ密閉容器に入れておけば、発生した気体によって気相部の圧力が上がり分解反応が少しはおさまるような気がしますがね。

両者が液体なので作成も簡単ですし、そのつど作成したらいかがでしょうか?

回答になっていなくてごめんなさい。

Q剥がれにくい金薄膜を作成する方法

絶縁体の上に導電性の金属膜のパターンを型紙などを用いて作成しようとしています.

スパッタでガラス上に金を成膜したのですが,簡単に剥がれてしまいます.ガラス上に剥がれにくい金薄膜を作成するテクニックがあれば教えてください.

または,基板は絶縁体であれば良いので,ガラス以外で適して基板があれば教えてください.

よろしくお願いします.

Aベストアンサー

20年ぐらい前、高周波用のICパッケージの開発を担当、ご質問のような仕事も、その範疇でした(金配線そのものは。自分が担当したわけではありませんが)。
型紙? メタルマスクのことでしょうか。どの程度の線をお書きになりたいのかわかりませんが、メタルマスク+蒸着で描けるのはたしかL/Sが数十ミクロンだたと記憶していますが。型紙?不思議な言葉ですね。
さてガラスに金を成膜とのことですが、まずスパッタとのこと。通常金は真空蒸着もしくはメッキで成膜します。また金とガラスというか、酸化物は接着力に欠けるため、チタンとかニッケルなどを被覆した上に金を被覆します。それでも金と下地膜との接着強度が不足するため、熱処理して接合強度を稼ぐことが通例(メッキの場合ですが)ですね。ただスパッタなら真空蒸着とことなり、基板との接合強度を稼ぐことも出来なくわないとおもいます。どうしても直接被覆したいとおっしゃるならば、ANo.2さんのおっしゃるように、スパッタ条件を選べばそれなりの接着強度が得られるかも知れませんね。接着強度をかせぐには、ガラス基板の表面がある程度粗であることが良いようですが。
ただ、スパッタで成膜した膜には通常、大きな残留応力が入っているため、厚く積むと、膜がぱらぱら剥離しますのであまり厚く積めません(1ミクロン程度)。電気を通すという点では?ですね。
なおガラス(ガラスとは熱膨張が大きすぎるという印象で、決して小さすぎることはないはずですが)以外の基板ということですが、通常はアルミナ(電子部品の場合の熱膨張のスタンダードですね)、シリコンに熱膨張をあわせたいなら窒化アルミ、熱膨張が小さいほうが良いという場合は石英をつかいますね。通常はなにも考えなければアルミナ基板が一般にもちいられます。
用途がわからないため、あまり具体的なご回答が出来ませんが、ガラス基板上に金で配線するなら、うまい下地コーティングをさがし(多分ニッケルとかチタンのはず 複層つんだはずですね)、金を真空蒸着(抵抗過熱の安物真空蒸着装置で良い)すればよいはずです。

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Qウェットエッチングについて。

こんにちは。化合物半導体のInGaAs、InP、InAlAs、GaAs、GaPをウェットエッチングする時に使う薬液を教えて下さい。

Aベストアンサー

紹介した図書はうまいこと見つかりましたか、それは何よりです。

ご承知のように化合物半導体を用いた素子およびその素子作製プロセスは日進月歩で10年前の常識など通用しないもののほうが多いですが、ウェットエッチングのような、無機化学の基礎的なプロセスはそうは変わらないものです。私が10年ほど前にエッチングの実験(エッチピット出し)をしていた時のエッチャントは、それより30年前に発表されたものでした。

紹介した文献以後に新しいエッチャントが発表されている可能性はゼロではないにせよ、とりあえずそこに掲載されているエッチャントは十分に使えるわけですし。(この点をどうしても気にされるのでしたら論文などをご自分で検索してみてください)

なおくり返しになりますが、半導体のエッチングプロセスは危険な薬品を使いますし、また廃液にもヒ素を初めとする有害物が含まれます。安全性・廃液処理にはどうぞ十分注意して実験してください。

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q金属の蒸気圧曲線

金属の蒸気圧曲線を探しています。
縦軸に圧力(logP)、横軸に温度(1/T)をプロットした曲線が欲しいのですが
なかなか見つかりません。

Ca、Co、Fe、Mg、Mn、Ni、Pt、Ti、W以外の金属(できればAu、Cu)で
曲線でなくてもいいので、何℃の時蒸気圧はいくらとい値でも構いませんので。

温度は0℃から1000℃ぐらいの範囲でお願いします。

Aベストアンサー

横軸が温度の逆数ではないのですが、参考URLのひとつめはいかが?
表は二番目。

参考URL:http://www.applied-epi.com/pages/vapor1.htm,http://www.applied-epi.com/pages/vp_data.htm

Qフッ酸の危険性

実験中にフッ酸を使うことになってしまいました。
一応、先輩や先生に取り扱い方法や危険性を教えてもらったのですが・・・
いまいちどのくらいの危険度を持っている薬品なのか良くわかりません。
そこで、フッ酸を扱ううえで起きた事故を教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 事故例もさることながら、対処法を知っていた方がよいかと思います。
 薬品メーカ「和光純薬」のサイトから行ける、“MSDS”というページで、検索→「ふっ化水素酸」と入力してみてください。取り扱う上でどういう危険があるか書かれたデータシートを入手できます。
 研究室にもあるんじゃないでしょうか。

参考URL:http://www.wako-chem.co.jp/siyaku/msds.htm

Qエクセル 0や空白のセルをグラフに反映させない方法

以下の点でどなたかお教えください。

H18.1~H20.12までの毎月の売上高を表に記載し、その表を元にグラフを作成しています。グラフに反映させる表の範囲はH18.1~H20.12の全てです。
そのためまだ経過していない期間のセルが空白になり、そこがグラフに反映され見づらくなります。
データを入力する都度グラフの範囲を変更すればいいのですが、うまく算式や設定等で空白や0円となっているセルをグラフに反映させない方法はありますか?

お手数ですが、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

売上高のセルは数式で求められているのですよね?
それなら
=IF(現在の数式=0,NA(),現在の数式)
としてみてください。
つまり、0の場合はN/Aエラーにしてしまうんです。N/Aエラーはグラフに反映されません。


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