JP2007165471A - Method for etching gallium nitride semiconductor - Google Patents

Method for etching gallium nitride semiconductor Download PDF

Info

Publication number
JP2007165471A
JP2007165471A JP2005357938A JP2005357938A JP2007165471A JP 2007165471 A JP2007165471 A JP 2007165471A JP 2005357938 A JP2005357938 A JP 2005357938A JP 2005357938 A JP2005357938 A JP 2005357938A JP 2007165471 A JP2007165471 A JP 2007165471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gallium nitride
etching
bcl
gas
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005357938A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomihito Miyazaki
富仁 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2005357938A priority Critical patent/JP2007165471A/en
Publication of JP2007165471A publication Critical patent/JP2007165471A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for etching a gallium nitride semiconductor capable of inhibiting the generation of nitrogen holes while being capable of increasing an etching rate. <P>SOLUTION: A mask 23 has a pattern 23a in the etching of gallium nitride. A substrate product 24 is arranged to etching equipment 25. Gallium nitride 15 is etched by using the plasma 27 of a gas G<SB>E</SB>containing Cl<SB>2</SB>, BCl<SB>3</SB>and N<SB>2</SB>. As one example of etching conditions, parallel-plate plasma etching equipment is used as the etching equipment. The flow rate of the gas G<SB>E</SB>containing Cl<SB>2</SB>, BCl<SB>3</SB>and N<SB>2</SB>is set at a value from 30 to 60 sccm. A supply power is set at the value from 0.0002 to 0.01 W/mm<SP>2</SP>. A pressure is set at the value from 1 to 5 Pa. A nitrogen flow ratio (N<SB>2</SB>/(Cl<SB>2</SB>+BCl<SB>3</SB>+N<SB>2</SB>)) is set at the value from 0.1 to 0.2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法に関する。   The present invention relates to a method for etching a gallium nitride based semiconductor.

非特許文献1には、誘導結合Cl/BClプラズマを用いてGaNをエッチングしている。GaNサンプルは、600Wの誘導パワー、−120ボルトのバイアス、摂氏70の基板温度を保ちながら、様々なCl/BClの比率および全圧力を用いてエッチングされた。非特許文献1の図1を参照すると、BClプラズマでは、圧力の増加と共に、エッチレートは下がる。Clプラズマでは、約25mTorrの圧力でエッチレートは最大になる。Cl/10%BClプラズマおよびCl/50%BClプラズマでは、約30mTorrの圧力でエッチレートは最大になる。Cl/10%BClプラズマを用いたときのエッチレートは、Cl/50%BClプラズマを用いたときのエッチレートより大きい。 In Non-Patent Document 1, GaN is etched using inductively coupled Cl 2 / BCl 3 plasma. The GaN samples were etched using various Cl 2 / BCl 3 ratios and total pressures while maintaining an inductive power of 600 W, a bias of −120 volts, and a substrate temperature of 70 degrees Celsius. Referring to FIG. 1 of Non-Patent Document 1, in BCl 3 plasma, the etch rate decreases with increasing pressure. In Cl 2 plasma, the etch rate is maximized at a pressure of about 25 mTorr. For Cl 2 /10% BCl 3 plasma and Cl 2 /50% BCl 3 plasma, the etch rate is maximized at a pressure of about 30 mTorr. The etch rate when using Cl 2 /10% BCl 3 plasma is greater than the etch rate when using Cl 2 /50% BCl 3 plasma.

非特許文献2には、誘導結合Cl/Nプラズマを用いてGaN系半導体をエッチングしている。非特許文献2の図4を参照すると、p−GaN、n−GaN、InGaNおよびAlGaNのエッチレートは、Cl/Nの混合ガスにおいて窒素比率を大きくなるにつれて小さくなる。
J. Vac. Sci. Technol. A17(4), Jul/Aug 1999 pp. 2214-2219 Journal of Korean Physical Society, Vol. 41, No. 2, August 2002, pp.L184-L187
In Non-Patent Document 2, a GaN-based semiconductor is etched using inductively coupled Cl 2 / N 2 plasma. Referring to FIG. 4 of Non-Patent Document 2, the etch rate of p-GaN, n-GaN, InGaN, and AlGaN decreases as the nitrogen ratio increases in the Cl 2 / N 2 mixed gas.
J. Vac. Sci. Technol. A17 (4), Jul / Aug 1999 pp. 2214-2219 Journal of Korean Physical Society, Vol. 41, No. 2, August 2002, pp.L184-L187

窒化ガリウム系半導体では、窒素空孔の問題が様々な場面で現れる。窒化ガリウム系半導体のドライエッチングでは、エッチングによる窒素空孔が生成される。窒化ガリウム系半導体の表面に窒素空孔が形成されると、その後に成長される結晶の品質に影響を与える。また、リーク電流の増加といった半導体デバイスの特性にも影響を与える。   In gallium nitride semiconductors, the problem of nitrogen vacancies appears in various situations. In dry etching of a gallium nitride based semiconductor, nitrogen vacancies are generated by etching. When nitrogen vacancies are formed on the surface of a gallium nitride based semiconductor, the quality of crystals grown thereafter is affected. It also affects the characteristics of the semiconductor device such as an increase in leakage current.

これとは別に、非特許文献2にも記載されているように、窒化ガリウム系半導体は、他のIII−V化合物半導体に比べて化学的に安定である。このため、ドライエッチングにおいて、窒化ガリウム系半導体のエッチングレートを大きくすることが望まれている。   Apart from this, as described in Non-Patent Document 2, gallium nitride based semiconductors are chemically more stable than other III-V compound semiconductors. For this reason, it is desired to increase the etching rate of the gallium nitride semiconductor in dry etching.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、窒素空孔の生成を抑制できると共にエッチングレートを大きくできる、窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of etching a gallium nitride based semiconductor that can suppress generation of nitrogen vacancies and increase an etching rate.

本発明の一側面は、窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法である。この方法は、Cl、BClおよびNを含むガスのプラズマを用いて窒化ガリウム系半導体をエッチングして、エッチングされた窒化ガリウム系半導体を形成する工程を含む。 One aspect of the present invention is a method for etching a gallium nitride based semiconductor. The method includes a step of etching the gallium nitride based semiconductor using a plasma of a gas containing Cl 2 , BCl 3 and N 2 to form an etched gallium nitride based semiconductor.

この方法によれば、Nを含むガスのプラズマを用いて窒化ガリウム系半導体をエッチングするので、エッチング中に窒素空孔の生成が抑制される。また、Cl、BClおよびNを含むガスのプラズマを用いたエッチングでは、ClおよびNを含むガスのプラズマを用いたエッチングと異なり、N比率の増加と伴って窒化ガリウム系半導体のエッチングレートが単調に小さくなることはない。 According to this method, since the gallium nitride based semiconductor is etched using the plasma of the gas containing N 2 , generation of nitrogen vacancies is suppressed during the etching. In addition, in the etching using the plasma of the gas containing Cl 2 , BCl 3 and N 2 , unlike the etching using the plasma of the gas containing Cl 2 and N 2 , the gallium nitride based semiconductor is accompanied by an increase in the N 2 ratio. The etching rate does not decrease monotonously.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法では、前記窒化ガリウム系半導体はn型窒化ガリウム、p型窒化ガリウムまたはアンドープ窒化ガリウムである。   In the method of etching a gallium nitride semiconductor according to the present invention, the gallium nitride semiconductor is n-type gallium nitride, p-type gallium nitride, or undoped gallium nitride.

この方法によれば、n型窒化ガリウム、p型窒化ガリウムまたはアンドープ窒化ガリウムといった材料は、窒化ガリウム系電子デバイスに多く使用されるので、電子デバイスの電気的特性を向上できる。   According to this method, materials such as n-type gallium nitride, p-type gallium nitride, or undoped gallium nitride are often used in gallium nitride-based electronic devices, so that the electrical characteristics of the electronic device can be improved.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法では、前記エッチングは平行平板型エッチング装置を用いて行われる。この方法によれば、ECRプラズマ装置およびICPプラズマ装置を用いることなく、平行平板型エッチング装置でも適用される。   In the method of etching a gallium nitride semiconductor according to the present invention, the etching is performed using a parallel plate etching apparatus. According to this method, the parallel plate etching apparatus can be applied without using the ECR plasma apparatus and the ICP plasma apparatus.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法では、前記エッチングは誘導結合プラズマエッチング装置を用いて行われる。   In the method for etching a gallium nitride semiconductor according to the present invention, the etching is performed using an inductively coupled plasma etching apparatus.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法では、前記窒化ガリウム系半導体をエッチングするに先立って、前記窒化ガリウム系半導体上にレジストマスクを形成する工程を更に備え、前記エッチングされた窒化ガリウムは、前記レジストマスクのパターンが転写されている。   The method for etching a gallium nitride based semiconductor according to the present invention further comprises a step of forming a resist mask on the gallium nitride based semiconductor prior to etching the gallium nitride based semiconductor, wherein the etched gallium nitride comprises: The pattern of the resist mask is transferred.

この方法によれば、レジストに対する選択比を向上させることができる。   According to this method, the selectivity with respect to the resist can be improved.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法では、エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.1以上であることが好ましい。 In the method for etching a gallium nitride semiconductor according to the present invention, the ratio X N2 / flow rate X BCl3, N 2 flow rate X N2 flow X Cl2, BCl 3 of Cl 2 in the etching (X Cl2 + X BCl3 + X N2) Is preferably 0.1 or more.

エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.2以下であることが好ましい。 Ratio X N2 / flow rate X BCl3, N 2 flow rate X N2 flow X Cl2, BCl 3 of Cl 2 in the etching (X Cl2 + X BCl3 + X N2) is preferably 0.2 or less.

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。   The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.

以上説明したように、本発明によれば、窒素空孔の生成を抑制できると共にエッチングレートを大きくできる、窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法が提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided a method for etching a gallium nitride based semiconductor that can suppress the generation of nitrogen vacancies and increase the etching rate.

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明に係る窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。   The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, an embodiment of the method for etching a gallium nitride based semiconductor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

図1(A)、図1(B)、図2(A)および図2(B)を参照しながら、窒化ガリウム系半導体系半導体をエッチングして半導体装置を作製する方法を説明する。本実施の形態では、窒化ガリウム系半導体として窒化ガリウムを用いる。図1(A)は、窒化ガリウム領域を形成する工程を示す図面である。窒化ガリウムを堆積するために基板11を結晶成長装置13のサセプタ上に配置する。基板11としては、例えばサファイア基板、窒化ガリウム基板、SiC基板、Si基板等を用いることができる。また、結晶成長装置13としては、例えば有機金属気相成長(OMVPE)炉を用いることができる。有機金属気相成長炉に原料G(例えば、トリメチルガリウム、アンモニアおよび水素)を供給して、窒化ガリウム膜15を成長してエピタキシャル基板16を作製する。 A method for manufacturing a semiconductor device by etching a gallium nitride-based semiconductor will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B. In this embodiment mode, gallium nitride is used as the gallium nitride semiconductor. FIG. 1A is a drawing showing a step of forming a gallium nitride region. In order to deposit gallium nitride, the substrate 11 is placed on the susceptor of the crystal growth apparatus 13. As the substrate 11, for example, a sapphire substrate, a gallium nitride substrate, a SiC substrate, a Si substrate, or the like can be used. As the crystal growth apparatus 13, for example, an organic metal vapor phase epitaxy (OMVPE) furnace can be used. Raw material metal-organic vapor phase epitaxy reactor G M (e.g., trimethyl gallium, ammonia, and hydrogen) to supply, to produce an epitaxial substrate 16 by growing a gallium nitride layer 15.

次いで、窒化ガリウム膜15上にマスクを形成する。図1(B)は、マスクを作製する工程を示す図面である。本実施例では、レジストマスクを形成するけれども、マスクの材料はレジストに限定されるものではない。窒化ガリウム膜15上にレジストを塗布した後に、パターンを有する光学マスク17を用いてレジスト19の露光21を行う。露光されたレジストを現像して、マスク(図2(A)の参照番号23)を形成する。これにより、基板生産物24が提供される。   Next, a mask is formed on the gallium nitride film 15. FIG. 1B is a diagram illustrating a process of manufacturing a mask. In this embodiment, a resist mask is formed, but the mask material is not limited to the resist. After applying a resist on the gallium nitride film 15, the resist 19 is exposed 21 using an optical mask 17 having a pattern. The exposed resist is developed to form a mask (reference numeral 23 in FIG. 2A). Thereby, the substrate product 24 is provided.

図2(A)は、窒化ガリウムのエッチングを行う工程を示す図面である。マスク23は、パターン23aを有する。基板生産物24をエッチング装置25に配置する。Cl、BClおよびNを含むガスGのプラズマ27を用いて窒化ガリウム15をエッチングする。 FIG. 2A is a diagram illustrating a process of etching gallium nitride. The mask 23 has a pattern 23a. The substrate product 24 is placed in the etching apparatus 25. The gallium nitride 15 is etched using the plasma 27 of a gas G E containing Cl 2, BCl 3 and N 2.

エッチング条件の一例を示す。
エッチング装置:平行平板型プラズマエッチング装置
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:30以上60sccm以下
供給パワー:0.0002以上0.01W/mm
圧力:1以上5Pa以下
/(Cl+BCl+N)窒素流量比:0.1以上0.2以下
である。例えば、窒化ガリウム系半導体はn型窒化ガリウム、p型窒化ガリウムまたはアンドープ窒化ガリウムであることができる。
An example of etching conditions is shown.
Etching device: parallel plate type plasma etching apparatus Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow: 30 or more 60sccm less supply power: 0.0002 or 0.01 W / mm 2
Pressure: 1 or more and 5 Pa or less N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 ) Nitrogen flow rate ratio: 0.1 or more and 0.2 or less. For example, the gallium nitride based semiconductor can be n-type gallium nitride, p-type gallium nitride, or undoped gallium nitride.

の流量が30sccm以上であることが好ましい。Gの流量が60sccm以下であることが好ましい。
エッチング装置への供給パワーが0.0002以上W/mmであれば、エッチピットの抑制という技術的な利点がある。エッチング装置への供給パワーが0.01W/mmであれば、高速エッチングという技術的な利点がある。チャンバ内の圧力が1パスカル以上であることが好ましい。チャンバ内の圧力が5パスカル以下であれば、ほぼ垂直形状が得られるという技術的な利点がある。
エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.1以上であれば、エッチレートの向上という技術的な利点がある。
エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.2以下であれば、エッチレートの向上およびレジストの選択比向上という技術的な利点がある。
It is preferable flow rate of the G E is 30sccm more. It is preferable that the flow rate of GE is 60 sccm or less.
If the power supplied to the etching apparatus is 0.0002 or more and W / mm 2, there is a technical advantage of suppressing etch pits. If the power supplied to the etching apparatus is 0.01 W / mm 2, there is a technical advantage of high-speed etching. The pressure in the chamber is preferably 1 Pascal or higher. If the pressure in the chamber is 5 Pascals or less, there is a technical advantage that a substantially vertical shape can be obtained.
If Cl flow rate X BCl3 two flow X Cl2, BCl 3, the ratio of N 2 flow rate X N2 X N2 / (X Cl2 + X BCl3 + X N2) is 0.1 or more during etching of improvement in etch rate There are technical advantages.
If Cl flow rate X BCl3 two flow X Cl2, BCl 3, the ratio of N 2 flow rate X N2 X N2 / (X Cl2 + X BCl3 + X N2) is 0.2 or less during etching, improved etch rates and There is a technical advantage of improving the selectivity of the resist.

この方法によれば、ガスG(Nを含む)のプラズマ27を用いて窒化ガリウム15をエッチングするので、エッチング中に窒素空孔の生成が抑制される。また、ガスG(Cl、BClおよびNを含む)のプラズマ27を用いたエッチングでは、ClおよびNを含むガスのプラズマを用いたエッチングと異なり、N比率の増加と伴って窒化ガリウムのエッチングレートが単調に小さくなることはない。 According to this method, since the gallium nitride 15 is etched using the plasma 27 of the gas G E (including N 2 ), generation of nitrogen vacancies is suppressed during the etching. Further, in the etching using the plasma 27 of the gas G E (including Cl 2 , BCl 3 and N 2 ), unlike the etching using the plasma of the gas including Cl 2 and N 2 , the N 2 ratio increases. Thus, the etching rate of gallium nitride does not decrease monotonously.

図2(B)は、エッチングされた窒化ガリウム膜を有する基板生産物を示す図面である。基板生産物29は、基板11と、エッチングされた窒化ガリウム膜31とを含む。窒化ガリウム膜31には、マスク23のパターン23aに対応した形状がエッチングの結果として形成されている。窒化ガリウム膜31の被エッチング面13bの窒素空孔の多くは補完されている。   FIG. 2B shows a substrate product having an etched gallium nitride film. The substrate product 29 includes a substrate 11 and an etched gallium nitride film 31. In the gallium nitride film 31, a shape corresponding to the pattern 23a of the mask 23 is formed as a result of etching. Many of the nitrogen vacancies in the etched surface 13b of the gallium nitride film 31 are complemented.

図3は、窒化ガリウムをエッチングする方法に用いたエッチング装置を概略的に示す図面である。エッチング装置25は、プロセスチャンバ41を含む。プロセスチャンバ41には、真空排気装置43が接続されており、反応生成物、原料ガス、残留ガス等を排気してプロセスチャンバ41内の真空度を維持する。プロセスチャンバ41内には、第1の電極45および第2の電極47が設けられている。第1の電極45および第2の電極47は互いに対向しており、第1の電極45と第2の電極47との間に高周波電力が印加されると、プラズマが発生される。第1の電極45は、ウエハWを支持する。第1の電極45には、高周波電極49が接続されており、プロセスチャンバ41内にエッチングガスGのプラズマを生成するために利用される。第1の電極45は、例えばアルミニウム材料から成る。また、第2の電極47は、例えばアルミニウム材料から成る。第2の電極47は、シャワーヘッド構造を有しており、第1の電極45上に保持されているウエハW上に均一にプラズマが生成するようにエッチングガスGをプロセスチャンバ内に供給する。第2の電極47には、ガス供給系51が配管系53およびバルブ系55を介して接続されている。ガス供給系51は、窒素ガス源51a、三塩化ホウ素ガス源51b、塩素ガス源51cを含む。ガス供給系51としては、代表的なガス源として3つのガス源51a〜51cが示されている。ガス源51a〜51c各々からのガス流量は、バルブ55a〜55cによって調整される。 FIG. 3 is a drawing schematically showing an etching apparatus used in a method for etching gallium nitride. The etching apparatus 25 includes a process chamber 41. A vacuum exhaust device 43 is connected to the process chamber 41, and the reaction product, raw material gas, residual gas and the like are exhausted to maintain the degree of vacuum in the process chamber 41. In the process chamber 41, a first electrode 45 and a second electrode 47 are provided. The first electrode 45 and the second electrode 47 face each other, and when high frequency power is applied between the first electrode 45 and the second electrode 47, plasma is generated. The first electrode 45 supports the wafer W. The first electrode 45, and the high-frequency electrode 49 is connected, is used to the process chamber 41 to generate plasma of the etching gas G E. The first electrode 45 is made of, for example, an aluminum material. The second electrode 47 is made of, for example, an aluminum material. The second electrode 47 has a shower head structure, for supplying an etching gas G E as uniform plasma is generated on wafer W which is held on the first electrode 45 into the process chamber . A gas supply system 51 is connected to the second electrode 47 via a piping system 53 and a valve system 55. The gas supply system 51 includes a nitrogen gas source 51a, a boron trichloride gas source 51b, and a chlorine gas source 51c. As the gas supply system 51, three gas sources 51a to 51c are shown as typical gas sources. The gas flow rate from each of the gas sources 51a to 51c is adjusted by valves 55a to 55c.

(実施例1)
引き続いて、本実施の形態のための実施例を説明する。図4は、図3に示されたエッチング装置を用いて行われた実験結果を示す図面である。窒化ガリウム膜はサファイア基板上に堆積されている。窒化ガリウム膜はアンドープ膜である。図4を参照すると、実験値D1〜D4が示されている。
実験値D1:
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:50sccm
供給パワー:0.004W/mm
圧力:3パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.0
実験値D2:
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:50sccm
供給パワー:0.004W/mm
圧力:3パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.09
実験値D3:
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:50sccm
供給パワー:0.004W/mm
圧力:3パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.17
実験値D4:
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:50sccm
供給パワー:0.004W/mm
圧力:3パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.29
である。
Example 1
Subsequently, an example for the present embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a result of an experiment performed using the etching apparatus shown in FIG. The gallium nitride film is deposited on the sapphire substrate. The gallium nitride film is an undoped film. Referring to FIG. 4, experimental values D1 to D4 are shown.
Experimental value D1:
Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 50 sccm
Supply power: 0.004 W / mm 2
Pressure: 3 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.0
Experimental value D2:
Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 50 sccm
Supply power: 0.004 W / mm 2
Pressure: 3 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.09
Experimental value D3:
Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 50 sccm
Supply power: 0.004 W / mm 2
Pressure: 3-pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.17
Experimental value D4:
Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 50 sccm
Supply power: 0.004 W / mm 2
Pressure: 3 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.29
It is.

を含むガスのプラズマ27を用いて窒化ガリウム15をエッチングするので、エッチング中に窒素空孔の生成が抑制される。また、Cl、BClおよびNを含むガスのプラズマ27を用いたエッチングでは、ClおよびNを含むガスのプラズマを用いたエッチングと異なり、N比率の増加と伴って窒化ガリウムのエッチングレートが単調に小さくなることはない。図4に示されるように、窒素の比率が約0.1〜約0.2の当たりにおいてエッチングレートが大きくなっている。 Since the gallium nitride 15 is etched using the plasma 27 of a gas containing N 2 , generation of nitrogen vacancies is suppressed during the etching. Further, in the etching using the plasma 27 of the gas containing Cl 2 , BCl 3 and N 2 , unlike the etching using the plasma of the gas containing Cl 2 and N 2 , the gallium nitride is increased as the N 2 ratio increases. The etching rate does not decrease monotonously. As shown in FIG. 4, the etching rate increases when the ratio of nitrogen is about 0.1 to about 0.2.

(実施例2)
誘導結合プラズマエッチング装置における実験値E1〜E3が示されている。
実験値E1:
エッチレート:100nm/分
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:40sccm
供給パワー:0.009W/mm
バイアスパワー:0.003W/mm
圧力:0.5パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.0
実験値E2:
エッチレート:125nm/分
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:40sccm
供給パワー:0.009W/mm
バイアスパワー:0.003W/mm
圧力:0.5パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.14
実験値E3:
エッチレート:100nm/分
Cl、BClおよびNを含むガスGの流量:40sccm
供給パワー:0.009W/mm
バイアスパワー:0.003W/mm
圧力:0.5パスカル
窒素流量比(N/(Cl+BCl+N)):0.33
である。
(Example 2)
Experimental values E1 to E3 in the inductively coupled plasma etching apparatus are shown.
Experimental value E1:
Etch rate: of 100 nm / min Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 40 sccm
Supply power: 0.009 W / mm 2
Bias power: 0.003 W / mm 2
Pressure: 0.5 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.0
Experimental value E2:
Etch rate: 125 nm / minute Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 40 sccm
Supply power: 0.009 W / mm 2
Bias power: 0.003 W / mm 2
Pressure: 0.5 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.14
Experimental value E3:
Etch rate: of 100 nm / min Cl 2, BCl 3 and N gas G E containing 2 flow rate: 40 sccm
Supply power: 0.009 W / mm 2
Bias power: 0.003 W / mm 2
Pressure: 0.5 Pascal nitrogen flow ratio (N 2 / (Cl 2 + BCl 3 + N 2 )): 0.33
It is.

本実施の形態に係る窒化ガリウムをエッチングする方法では、窒化ガリウム15をエッチングするに先立って、窒化ガリウム15上にレジストマスク23を形成する。これにより、エッチングされた窒化ガリウムには、レジストマスクのパターンが転写されている。この方法ではレジストに対ずる選択比が良好である。   In the method for etching gallium nitride according to the present embodiment, a resist mask 23 is formed on gallium nitride 15 prior to etching gallium nitride 15. Thus, the resist mask pattern is transferred to the etched gallium nitride. This method has a good selectivity with respect to the resist.

本実施の形態によれば、非特許文献1に記載されたCl/BClの混合ガスを用いるエッチングに比べて、窒素を添加することにより、窒化ガリウムの表面改質の効果が得られ、エッチングされた窒化ガリウム表層の窒素空孔の増加が抑制される。また、レジストとの選択比を向上される。さらに、サイドエッチングが低減される。 According to the present embodiment, the effect of surface modification of gallium nitride can be obtained by adding nitrogen as compared with etching using a mixed gas of Cl 2 / BCl 3 described in Non-Patent Document 1. An increase in nitrogen vacancies in the etched gallium nitride surface layer is suppressed. Further, the selectivity with respect to the resist is improved. Furthermore, side etching is reduced.

また、本実施の形態によれば、非特許文献2に記載されたCl/Nの混合ガスを用いるエッチングに比べて、レジストとの選択比を向上される。また、サイドエッチングが低減される。さらに、エッチングレートが向上される。 Further, according to the present embodiment, the selectivity with respect to the resist can be improved as compared with the etching using the mixed gas of Cl 2 / N 2 described in Non-Patent Document 2. Also, side etching is reduced. Furthermore, the etching rate is improved.

非特許文献2の実験結果に示されるように、Cl/Nの混合ガスを用いるとき、窒素の添加量が増加するにつれて、エッチングレートは減少する。しかしながら、Cl、BClおよびNの混合ガスをチャンバに供給すると、窒化ガリウムのエッチングレートは、窒素の添加量が増加するにつれて単調に減少せず、窒素の添加量が増加するにつれて増加して極大値を示す。この極大値の後に、窒化ガリウムのエッチングレートは、窒素の添加量が増加するにつれて減少していく。 As shown in the experimental results of Non-Patent Document 2, when a mixed gas of Cl 2 / N 2 is used, the etching rate decreases as the amount of nitrogen added increases. However, when a mixed gas of Cl 2 , BCl 3 and N 2 is supplied to the chamber, the etching rate of gallium nitride does not decrease monotonically as the amount of nitrogen added increases, but increases as the amount of nitrogen added increases. Shows the maximum value. After this maximum, the gallium nitride etch rate decreases as the amount of nitrogen added increases.

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。また、本実施の形態では、窒化ガリウムについて例示的に説明しているけれども、InGaN、AlGaN、InAlGaNをエッチングすることもできる。これらの材料は、窒化ガリウムと同様に、窒素空孔の発生の低下および化学的に安定な性質を示す。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。   While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. In this embodiment, gallium nitride is described as an example, but InGaN, AlGaN, and InAlGaN can also be etched. These materials, like gallium nitride, exhibit reduced generation of nitrogen vacancies and chemically stable properties. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.

図1(A)は、窒化ガリウム領域を形成する工程を示す図面である。図1(B)は、マスクを作製する工程を示す図面である。FIG. 1A is a drawing showing a step of forming a gallium nitride region. FIG. 1B is a diagram illustrating a process of manufacturing a mask. 図2(A)は、窒化ガリウムのエッチングを行う工程を示す図面である。図2(B)は、エッチングされた窒化ガリウム膜を有する基板生産物を示す図面である。FIG. 2A is a diagram illustrating a process of etching gallium nitride. FIG. 2B shows a substrate product having an etched gallium nitride film. 図3は、本実施の形態に使用されるエッチング装置を概略的に示す図面である。FIG. 3 is a drawing schematically showing an etching apparatus used in the present embodiment. 図4は、図3に示されたエッチング装置を用いて行われた実験結果を示す図面である。FIG. 4 is a diagram showing a result of an experiment performed using the etching apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

…原料、11…基板、13…結晶成長装置、15…窒化ガリウム膜、16…エピタキシャル基板、17…光学マスク、19…レジスト、21…露光、23…マスク、24…基板生産物、25…エッチング装置、27…プラズマ、29…基板生産物、31…エッチングされた窒化ガリウム膜、31b…窒化ガリウム膜の被エッチング面、41…プロセスチャンバ、43…真空排気装置、45…第1の電極、47…第2の電極、W…ウエハ、49…高周波電極、51…ガス供給系、53…配管系、55…バルブ系、51a…窒素ガス源、51b…三塩化ホウ素ガス源、51c…塩素ガス源、53a…窒素用配管、53b…三塩化ホウ素用配管、53c…塩素用配管、55a〜55c…バルブ G M ... raw material, 11 ... substrate, 13 ... crystal growth apparatus, 15 ... gallium nitride film, 16 ... epitaxial substrate, 17 ... optical mask, 19 ... resist, 21 ... exposure, 23 ... mask, 24 ... substrate product, 25 DESCRIPTION OF SYMBOLS Etching device, 27 ... Plasma, 29 ... Substrate product, 31 ... Etched gallium nitride film, 31b ... Surface to be etched of gallium nitride film, 41 ... Process chamber, 43 ... Vacuum exhaust device, 45 ... First electrode 47 ... second electrode, W ... wafer, 49 ... high frequency electrode, 51 ... gas supply system, 53 ... piping system, 55 ... valve system, 51a ... nitrogen gas source, 51b ... boron trichloride gas source, 51c ... chlorine Gas source, 53a ... nitrogen piping, 53b ... boron trichloride piping, 53c ... chlorine piping, 55a-55c ... valve

Claims (6)

窒化ガリウム系半導体をエッチングする方法であって、
Cl、BClおよびNを含むガスのプラズマを用いて窒化ガリウム系半導体をエッチングして、エッチングされた窒化ガリウム系半導体を形成する工程を含む、ことを特徴とする方法。
A method of etching a gallium nitride based semiconductor,
A method comprising etching a gallium nitride based semiconductor using a plasma of a gas containing Cl 2 , BCl 3 and N 2 to form an etched gallium nitride based semiconductor.
前記窒化ガリウム系半導体は、n型窒化ガリウム、p型窒化ガリウムまたはアンドープ窒化ガリウムである、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein the gallium nitride based semiconductor is n-type gallium nitride, p-type gallium nitride, or undoped gallium nitride. 前記エッチングは、平行平板型エッチング装置または誘導結合プラズマエッチング装置を用いて行われる、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein the etching is performed using a parallel plate etching apparatus or an inductively coupled plasma etching apparatus. 前記窒化ガリウム系半導体をエッチングするに先立って、前記窒化ガリウム系半導体上にレジストマスクを形成する工程を更に備え、
前記エッチングされた窒化ガリウムは、前記レジストマスクのパターンが転写されている、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された方法。
Prior to etching the gallium nitride based semiconductor, further comprising forming a resist mask on the gallium nitride based semiconductor;
The method according to claim 1, wherein the resist mask pattern is transferred to the etched gallium nitride.
エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.1以上である、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された方法。 Ratio X N2 / flow rate of Cl 2 X Cl2, BCl 3 flow X BCl3, N 2 flow rate X N2 (X Cl2 + X BCl3 + X N2) during etching is 0.1 or more, wherein, wherein The method as described in any one of Claims 1-4. エッチング中のClの流量XCl2、BClの流量XBCl3、Nの流量XN2の比率XN2/(XCl2+XBCl3+XN2)は0.2以下である、ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された方法。 Ratio X N2 / flow rate of Cl 2 X Cl2, BCl 3 flow X BCl3, N 2 flow rate X N2 (X Cl2 + X BCl3 + X N2) during etching is 0.2 or less, wherein, wherein The method as described in any one of Claims 1-5.
JP2005357938A 2005-12-12 2005-12-12 Method for etching gallium nitride semiconductor Pending JP2007165471A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005357938A JP2007165471A (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for etching gallium nitride semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005357938A JP2007165471A (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for etching gallium nitride semiconductor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007165471A true JP2007165471A (en) 2007-06-28

Family

ID=38248064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005357938A Pending JP2007165471A (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for etching gallium nitride semiconductor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007165471A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09129930A (en) * 1995-08-31 1997-05-16 Toshiba Corp Manufacture of blue light emitting element using compound semiconductor
JP2000349067A (en) * 1999-06-01 2000-12-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dry etching method of semiconductor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09129930A (en) * 1995-08-31 1997-05-16 Toshiba Corp Manufacture of blue light emitting element using compound semiconductor
JP2000349067A (en) * 1999-06-01 2000-12-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dry etching method of semiconductor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7504584B2 (en) Method and system for forming device structures using selective deposition of gallium nitride - Patents.com
Ramachandran et al. Inversion of wurtzite GaN (0001) by exposure to magnesium
CN102197468B (en) Compound semiconductor device and method for manufacturing the same
EP0762486B1 (en) Etching of nitride crystal
JP5311765B2 (en) Semiconductor epitaxial crystal substrate and manufacturing method thereof
JP6406811B2 (en) III-nitride semiconductor device manufacturing apparatus and method, and semiconductor wafer manufacturing method
US20120315741A1 (en) Enhanced magnesium incorporation into gallium nitride films through high pressure or ald-type processing
Kao et al. Study of dry etching for GaN and InGaN-based laser structure using inductively coupled plasma reactive ion etching
Frye et al. ICP etching of GaN microstructures in a Cl2–Ar plasma with subnanometer-scale sidewall surface roughness
WO2014038105A1 (en) Epitaxial wafer and method for producing same
JP6028970B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and etching method
US20220068653A1 (en) Method for etching a iii-n material layer
JP2007165471A (en) Method for etching gallium nitride semiconductor
CN109101756A (en) A kind of redundant pattern adding method
CN115323487A (en) Substrate surface etching method and semiconductor device
JP7245501B2 (en) Group III nitride semiconductor device manufacturing method and substrate cleaning method
JP7066178B2 (en) Manufacturing equipment and method for group III nitride semiconductor devices and manufacturing method for semiconductor wafers
JP6516482B2 (en) Apparatus and method for manufacturing group III nitride semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor wafer
Zhirnov et al. ICP etching of III-nitride based laser structure with Cl2–Ar plasma assisted by Si coverplate material
JP6562350B2 (en) Group III nitride semiconductor device manufacturing apparatus and method, and semiconductor wafer manufacturing method
JP2005150404A (en) Dry etching method of multilayer film comprising compound semiconductor
JP2000349067A (en) Dry etching method of semiconductor
JP2706660B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor electrode forming method
Han et al. Nonselective etching of GaN/AlGaN heterostructures by Cl 2/Ar/BCl 3 inductively coupled plasmas
JP2005534200A (en) High temperature anisotropic etching of multilayer structures

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081015

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110722

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110816