JP2002313778A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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Abstract
子の脱離を防止する。 【解決手段】 GaNで構成される半導体1の一部の表
面上にマスクとして、SiO2層2およびAl2O3層3
を順次形成する。次に、平行平板型リアクティブイオン
エッチング装置を用いて、半導体1の表面に対してBC
l3ガスとN2ガスとのイオンを入射させることにより、
露出した半導体1の表面をエッチングする。
Description
ためのドライエッチング方法に関するものである。
開平4−34929号公報)について説明する。
示すものである。まず、図9(a)に示すように、半導
体1の一部の表面上にドライエッチングのためのマスク
として、SiO2層2およびAl2O3層3を順次形成す
る。次に、BCl3ガスのプラズマ状態のイオンを、露
出した半導体1の表面に入射させることにより、半導体
1のドライエッチングを行う。このようなドライエッチ
ングにより、図9(b)に示すように、半導体1の一部
が削られ、エッチング側面4が形成される。
エッチング速度に比べて1/3程度と小さいため、マス
ク材料としては好適であるが、Al2O3層3を単独で用
いると、ドライエッチング後、半導体1上に残ったAl
2O3層3を除去することが困難である。しかし、フッ酸
に溶解しないAl2O3層3の下に、フッ酸により溶解す
るSiO2層2を設けることにより、この問題は解決さ
れる。フッ酸は、エッチング側面4から侵入してSiO
2層2が溶解され、これにともないAl2O3層3が半導
体1からはがれる。
来のエッチング方法では、図9(b)に示すように、エ
ッチング側面4が半導体1の表面となす角度(傾斜角
y)が90度ではなく、すなわち、エッチング側面4が
垂直に形成されないため、このエッチング側面4を半導
体レーザの共振器端面として用いることができない。
酸をエッチング側面4から侵入させるため、Al2O3層
3の除去に時間がかかり、さらに、半導体の形状によっ
ては、フッ酸の侵入が阻まれて、SiO2層2またはA
l2O3層3が残ってしまう。
を得るためのドライエッチング方法、およびマスク材料
を容易に除去できるドライエッチング方法を提供するこ
とを目的とする。
グ方法は、半導体の一部の表面上にマスクを形成し、前
記半導体の表面に、この表面に対して斜めにイオンを入
射するものであり、これにより、エッチングされた半導
体の端面の角度を制御することができる。
上にマスクとしてTi層、およびAu層を順次形成し、
塩素原子を含む分子のガスを前記窒化物系化合物半導体
に入射してドライエッチングを行うことによって、ドラ
イエッチング後のマスクの除去を容易に行うことができ
る。
て、図1ないし図8を用いて説明する。
形態1におけるドライエッチングの工程を示すものであ
る。まず、図1(a)に示すように、GaNで構成され
る半導体1の一部の表面上にマスクとして、SiO2層
2およびAl2O3層3を順次形成する。次に、平行平板
型リアクティブイオンエッチング装置を用いて、半導体
1の表面に対して入射角xでBCl3ガスのイオンを入
射させることにより、露出した半導体1の表面をエッチ
ングする。なお、半導体1の平面図を表した図2に示さ
れるように、イオンの入射方向を半導体1の表面に投影
して得られるベクトルは、半導体1のマスク材料による
被覆部と非被覆部との境界線X−X’に対して垂直とな
っている。
体1には、図1(b)に示すようにエッチング側面4が
形成される。このエッチング側面4と半導体1表面との
なす角yは、BCl3ガスのイオンの入射角xを調節す
ることによって、制御することができる。なお、エッチ
ングガスとしてBCl3ガスを用いているのは、Cl2ガ
スを用いる場合に比して、配管のメンテナンスが容易で
あり、また、SiCl 4ガスを用いる場合に比して、G
aNで構成される半導体1にエッチングガスがドーピン
グされても、BCl3を構成するBがGaと同じ3族元
素であるため、Bが不純物として作用してしまうことは
ない。
リアクティブイオンエッチングしたGaNの25℃にお
けるフォトルミネッセンススペクトルを示すものであ
る。図3から、波長360nm付近のバンド端付近の発
光が強く、エッチング後のGaNの結晶性が良好である
ことがわかる。BCl3とN2の混合ガスを用いると、プ
ラズマ中のNがGaN中の窒素原子の脱離を補償するた
め、結晶性が著しく改善される。
てリアクティブイオンエッチングしたGaNの25℃に
おけるフォトルミネッセンススペクトルを示すものであ
る。図4から、波長550nmの欠陥に由来する発光が
支配的となっているとともに、全体の発光強度も弱くな
っている。これは、BCl3のみを用いてドライエッチ
ングを行った場合、イオンにより、GaNがダメージを
受けて窒素が脱離するなどにより、550nmの発光を
有する欠陥や、非発光中心となる欠陥が形成されて、全
体の発光強度が弱まっているからである。
点からBCl3とN2を用いているが、エッチングに寄与
するのはプラズマ中のClであるので、BCl3の代わ
りにCl2、HCl等のClを含むガスを用いても同様
の効果が得られる。また、エッチング中における窒化物
系化合物半導体の窒素原子の脱離を補償するのは、プラ
ズマ中のNであるので、N2の代わりにNH3、ヒドラジ
ン等のNを含むガスを用いても同様の効果が得られる。
面とエッチング側面4とのなす角(傾斜角)yとの関係
を示したものである。なお、実施の形態1においては、
エッチングガスとして、BCl3とN2の混合ガスを用
い、この混合ガスに150Wの高周波電界を印加するこ
とによって、イオンを発生している。エッチング装置の
電極は固定されているので、半導体1の向きを変化させ
ることにより、半導体1にイオンの入射角xを調節し
た。
ける条件で半導体1のドライエッチングを行った場合、
xが17度のとき、半導体レーザ素子の共振器端面とし
て好適なエッチング側面4(y=90度)が得られる。
(c)および図1(d)に示すように、エッチング側面
4に対向し、かつエッチング側面4に平行なエッチング
側面5を、エッチング側面4と同様に形成すれば、エッ
チング側面4、5を共振器の両端面とする半導体レーザ
素子を形成することができる。
形態2におけるドライエッチング方法を実施するための
平行平板型リアクティブイオンエッチング装置の内部を
示す。図6において、平行平板型リアクティブイオンエ
ッチング装置内には、互いに平行な上部電極6および下
部電極7が設けられている。また、下部電極7上には、
テーブル用回転軸8により、テーブル9が回転自在に設
けられている。さらに、テーブル9上には、ホルダー用
回転軸10によりホルダー11が回転自在に設けられて
いる。ホルダー11には、表面上にSiO2層2および
Al2O3層3を順次形成した半導体1が固定されてい
る。なお、半導体1の表面の法線は、ホルダー用回転軸
10に対して垂直となっている。半導体1の表面は、下
部電極7に対して角度xだけ傾いており、この角度xを
変えることにより、半導体1表面へのイオンの入射角x
を制御することができる。
方法について説明する。ドライエッチングにおけるエッ
チングガスの種類、印加する高周波電界の周波数および
大きさは、実施の形態1の場合の条件と同じである。
グ中にホルダー用回転軸10を回転させることにより、
SiO2層2およびAl2O3層3の周囲における半導体
1が均一にドライエッチングされる。さらに、テーブル
用回転軸8を中心として、テーブル全体を回転させるこ
とにより、いずれのホルダーに固定された半導体1も均
一にドライエッチングすることができる。
のである。図7から、エッチング側面の傾斜角である角
度yは、半導体1表面に対するイオンの入射角である角
度xによって制御できることがわかる。特に、x=20
度のとき、y=90度となり、エッチング側面の垂直な
半導体を得ることができる。
態3におけるドライエッチング方法について図8を用い
て説明する。
チングに用いるマスクを形成された半導体の断面図であ
る。図8に示すように、窒化物系化合物であるGaNで
構成される半導体1上に、Ti層12を形成し、このT
i層12上にAu層13を形成する。Tiは、窒化物系
化合物半導体との密着性に優れるが、Clを含むガスで
容易にエッチングされるため、Tiのみをドライエッチ
ングのマスクとして用いることはできない。一方、Cl
原子を含む分子のガス中では、Auはエッチングされに
くいという特徴を有するが、窒化物系化合物半導体との
密着性が悪いために、半導体1から容易にはがれてしま
うという欠点がある。そこで、ドライエッチングのマス
クとして、Ti層12とAu層13との2層構造のマス
クを用いることによって、良好な密着性と耐エッチング
性との両方を兼ね備えたドライエッチング方法を提供す
ることができる。
12およびAu層13は、王水等の酸によって容易に除
去することができる。
ッチング方法は、半導体の一部の表面上にマスクを形成
し、前記半導体の表面に、この表面に対して斜めにイオ
ンを入射するものであり、これにより、エッチングされ
た半導体の端面の角度を制御することができ、特に、共
振器端面の形成が困難な窒化物系化合物半導体の好適な
ドライエッチング方法を提供するものである。
グの工程を示す図
のスペクトルを示す図
クトルを示す図
係を示す図
クティブイオンエッチング装置の内部を示す図
係を示す図
グにおいて用いる半導体の断面図
Claims (1)
- 【請求項1】 III族窒化物系化合物よりなる半導体の
一部の表面上にマスクを形成し、前記半導体の表面に対
して塩素単体または塩素化合物ガスと、窒素単体または
窒素化合物ガスとの混合ガスのイオンを入射させること
を特徴とするドライエッチング方法。
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