JP2512053B2 - 化合物半導体材料の加工方法 - Google Patents
化合物半導体材料の加工方法Info
- Publication number
- JP2512053B2 JP2512053B2 JP1841888A JP1841888A JP2512053B2 JP 2512053 B2 JP2512053 B2 JP 2512053B2 JP 1841888 A JP1841888 A JP 1841888A JP 1841888 A JP1841888 A JP 1841888A JP 2512053 B2 JP2512053 B2 JP 2512053B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- compound semiconductor
- etching
- semiconductor material
- processing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は化合物半導体材料の加工方法に関し、特に
乾式（ドライ）エッチング法を用いてIII−Ｖ族化合物
半導体材料を微細加工する方法に関するものである。
乾式（ドライ）エッチング法を用いてIII−Ｖ族化合物
半導体材料を微細加工する方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、III−Ｖ族化合物半導体材料をエッチングする
方法として、U.ニゲブルゲ等 国際物理学会会議．シリ
ーズ79号,6章,367−372頁，ヒ化ガリウムとその関連化
合物，軽井沢，日本,1985（U.Niggebrugge et al .,In
t.Phys.Conf.Ser.No.79,chap.6,p.367−372,GaAs and R
elated Compounds,Karuizawa,Japan,1985,）で示される
方法があり、これは反応性イオンエッチング（Reactive
Ion Etching）法において、メタン（CH4）と水素
（H2）との混合ガスを使用するものである。
方法として、U.ニゲブルゲ等 国際物理学会会議．シリ
ーズ79号,6章,367−372頁，ヒ化ガリウムとその関連化
合物，軽井沢，日本,1985（U.Niggebrugge et al .,In
t.Phys.Conf.Ser.No.79,chap.6,p.367−372,GaAs and R
elated Compounds,Karuizawa,Japan,1985,）で示される
方法があり、これは反応性イオンエッチング（Reactive
Ion Etching）法において、メタン（CH4）と水素
（H2）との混合ガスを使用するものである。
まず、加工したいInP、InGaAs、GaAs等の結晶を真空
槽内に入れ排気した後、この真空槽内に反応性ガスとし
てメタンガス（CH4）と水素ガス（H2）との混合ガスを
導入する。プラズマを発生させるための対向電極の一方
にエッチングする結晶を置き、電極間に高周波（RF）を
印加して上記混合ガスをイオン化し、このイオン化した
ガスと被エッチング材料とを反応させてIII−Ｖ族化合
物半導体材料をエッチングする。
槽内に入れ排気した後、この真空槽内に反応性ガスとし
てメタンガス（CH4）と水素ガス（H2）との混合ガスを
導入する。プラズマを発生させるための対向電極の一方
にエッチングする結晶を置き、電極間に高周波（RF）を
印加して上記混合ガスをイオン化し、このイオン化した
ガスと被エッチング材料とを反応させてIII−Ｖ族化合
物半導体材料をエッチングする。
ここでは、結晶のうちエッチングを必要としない部分
は、予めマスク材料を結晶上に被着させ、ホトリソグラ
フィ等の方法によってマスク不要な部分のマスク材料を
除去し、窓あけをしておき、その後、上記プラズマ中で
エッチングを行う。この際良好な表面状態や適切なエッ
チング速度を得るためRF電力、混合ガス圧、ガスの分圧
比等を調整する。
は、予めマスク材料を結晶上に被着させ、ホトリソグラ
フィ等の方法によってマスク不要な部分のマスク材料を
除去し、窓あけをしておき、その後、上記プラズマ中で
エッチングを行う。この際良好な表面状態や適切なエッ
チング速度を得るためRF電力、混合ガス圧、ガスの分圧
比等を調整する。
例えば上記文献では、加工材料InPについて、混合ガ
スの全圧5.3PaでCH4の分圧3.2Pa以下である場合、ある
いはCH4濃度15％で混合ガスの全圧が0.7〜10.6Paの場合
にエッチングが可能であることが記載されている。また
混合ガスの全圧2.7Paで15％のCH4分圧の場合でRF電力
は、0.15〜0.6W/cm2でよいとされており、エッチング側
面の傾斜角度が85°程度のものが得られている。
スの全圧5.3PaでCH4の分圧3.2Pa以下である場合、ある
いはCH4濃度15％で混合ガスの全圧が0.7〜10.6Paの場合
にエッチングが可能であることが記載されている。また
混合ガスの全圧2.7Paで15％のCH4分圧の場合でRF電力
は、0.15〜0.6W/cm2でよいとされており、エッチング側
面の傾斜角度が85°程度のものが得られている。
従来の方法は以上のように構成されているので、エッ
チング加工した結晶を半導体レーザの共振器ミラーとし
て使用する場合には垂直で平滑なエッチング側面が必要
であり、メタンと水素との混合ガスでのエッチングによ
る表面のダメージや形状は必ずしも満足のいくものでは
なかった。
チング加工した結晶を半導体レーザの共振器ミラーとし
て使用する場合には垂直で平滑なエッチング側面が必要
であり、メタンと水素との混合ガスでのエッチングによ
る表面のダメージや形状は必ずしも満足のいくものでは
なかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、エッチング速度が遅く、基板に与えるダメ
ージが小さく、しかも加工形状、特にエッチング側面の
垂直性に優れたIII−Ｖ族化合物半導体材料の加工方法
を提供することを目的としている。
れたもので、エッチング速度が遅く、基板に与えるダメ
ージが小さく、しかも加工形状、特にエッチング側面の
垂直性に優れたIII−Ｖ族化合物半導体材料の加工方法
を提供することを目的としている。
この発明に係る化合物半導体材料の加工方法は、III
−Ｖ族化合物半導体材料を、反応ガスとして炭化水素系
の、メタンより分子量の大きなガスと水素ガスとの混合
ガスを用いてプラズマエッチングするものである。
−Ｖ族化合物半導体材料を、反応ガスとして炭化水素系
の、メタンより分子量の大きなガスと水素ガスとの混合
ガスを用いてプラズマエッチングするものである。
この発明においては、反応ガスとして、メタンより分
子量が大きい炭化水素系のガスと水素ガスとの混合ガス
を用いるから、III−Ｖ族化合物半導体材料のIII族元素
が分子量の大きい炭化水素ガスと反応して揮発性の有機
金属ガスとなり、またＶ族元素が水素ガス（H2）と反応
して水素化合物のガスとなり除去されることとなり、こ
の結果III−Ｖ族化合物半導体材料を基板にダメージを
与えることなく、良好な加工形状にエッチング加工する
ことができる。
子量が大きい炭化水素系のガスと水素ガスとの混合ガス
を用いるから、III−Ｖ族化合物半導体材料のIII族元素
が分子量の大きい炭化水素ガスと反応して揮発性の有機
金属ガスとなり、またＶ族元素が水素ガス（H2）と反応
して水素化合物のガスとなり除去されることとなり、こ
の結果III−Ｖ族化合物半導体材料を基板にダメージを
与えることなく、良好な加工形状にエッチング加工する
ことができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例によるプラズマエッ
チング方法に用いる反応性イオンエッチング装置の概略
構成図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ部の拡大図で
あり、図において、１はInP基板、２はホトレジスト、
３は反応性イオンエッチング装置の真空槽、４はエタン
ガスの導入ポート、５は水素ガスの導入ポート、６は排
気ポート、７は高周波の電極である。
チング方法に用いる反応性イオンエッチング装置の概略
構成図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ部の拡大図で
あり、図において、１はInP基板、２はホトレジスト、
３は反応性イオンエッチング装置の真空槽、４はエタン
ガスの導入ポート、５は水素ガスの導入ポート、６は排
気ポート、７は高周波の電極である。
次にInP基板を使用した場合のエッチング方法を説明
する。
する。
まず、InP基板１にホトレジスト２をコーティングす
る。続いて、写真製版技術を使って、不要な部分のホト
レジストだけ除去し、窓あけを行う。その後、このInP
基板１を反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etchi
ng）装置の真空槽３内に入れ、排気した後、反応性ガス
としてエタンガス（C2H6）と水素ガス（H2）との混合ガ
スを導入ポート4,5より導入する。従来例と同様に、電
極７間に高周波を印加し、プラズマを発生させる。ホト
レジスト２の除去された露出領域はこのプラズマイオン
との反応によってエッチングされる。つまり被エッチン
グ材料であるIII−Ｖ族化合物半導体のIII族元素とエタ
ンガス（C2H6）とが反応して、揮発性の有機金属ガス
（例えば、（C2H5）3In）が生成され，また、Ｖ族元素
と水素ガスとが反応して水素化合物のガス（例えば、PH
3）が生成されてエッチングが行われる。従って、被エ
ッチング材料上に不要な元素、化合物が生成されず、残
査のない平滑なエッチング面が得られる。エッチング処
理が終了した後、InP基板１を真空槽３から取り出し、
マスク材料としてのホトレジスト２を除去してエッチン
グ処理を完了する。
る。続いて、写真製版技術を使って、不要な部分のホト
レジストだけ除去し、窓あけを行う。その後、このInP
基板１を反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etchi
ng）装置の真空槽３内に入れ、排気した後、反応性ガス
としてエタンガス（C2H6）と水素ガス（H2）との混合ガ
スを導入ポート4,5より導入する。従来例と同様に、電
極７間に高周波を印加し、プラズマを発生させる。ホト
レジスト２の除去された露出領域はこのプラズマイオン
との反応によってエッチングされる。つまり被エッチン
グ材料であるIII−Ｖ族化合物半導体のIII族元素とエタ
ンガス（C2H6）とが反応して、揮発性の有機金属ガス
（例えば、（C2H5）3In）が生成され，また、Ｖ族元素
と水素ガスとが反応して水素化合物のガス（例えば、PH
3）が生成されてエッチングが行われる。従って、被エ
ッチング材料上に不要な元素、化合物が生成されず、残
査のない平滑なエッチング面が得られる。エッチング処
理が終了した後、InP基板１を真空槽３から取り出し、
マスク材料としてのホトレジスト２を除去してエッチン
グ処理を完了する。
ここでエッチング速度等、エッチング条件は混合ガス
の全圧、混合ガスの組成比、RF電力等に依存する。
の全圧、混合ガスの組成比、RF電力等に依存する。
実際に測定を行った結果では、例えば、InP基板をエ
ッチングする場合C2H6を10％、混合ガスの全圧6.7Pa（5
0mTorr）、RF電力0.6W/cm2とした場合、エッチング速度
は72nm/minとなる。上記条件で、実験的に得られたRF電
力とエッチング速度の関係を第２図に示す。
ッチングする場合C2H6を10％、混合ガスの全圧6.7Pa（5
0mTorr）、RF電力0.6W/cm2とした場合、エッチング速度
は72nm/minとなる。上記条件で、実験的に得られたRF電
力とエッチング速度の関係を第２図に示す。
混合ガス全圧が6.7Pa（50mTorr）の場合C2H6の割合が
15％以下で、RF電力が0.3W/cm2以上で比較的エッチング
速度も速く、表面状態も良好であった。またプラズマを
使用しているので、１μｍ以下の微細加工も可能であ
る。
15％以下で、RF電力が0.3W/cm2以上で比較的エッチング
速度も速く、表面状態も良好であった。またプラズマを
使用しているので、１μｍ以下の微細加工も可能であ
る。
このように本実施例では、反応ガスとして、エタンガ
スと水素ガスとの混合ガスを用いるので、III−Ｖ族化
合物半導体材料のIII族元素Inとエタンガスとが反応し
て揮発性の有機金属ガス（C2H5）3In）となり、またＶ
族元素Ｐと水素ガス（H2）とが反応して水素化合物のガ
ス（PH3）となり除去されることとなり、これによりIII
−Ｖ族化合物半導体材料を基板にダメージを与えること
なく、良好な加工形状にエッチング加工することができ
る。
スと水素ガスとの混合ガスを用いるので、III−Ｖ族化
合物半導体材料のIII族元素Inとエタンガスとが反応し
て揮発性の有機金属ガス（C2H5）3In）となり、またＶ
族元素Ｐと水素ガス（H2）とが反応して水素化合物のガ
ス（PH3）となり除去されることとなり、これによりIII
−Ｖ族化合物半導体材料を基板にダメージを与えること
なく、良好な加工形状にエッチング加工することができ
る。
なお、上記実施例では、炭化水素系ガスとしてエタン
ガスを用いたが、これはブタンガスやプロパンガスでも
よく、またIII−Ｖ族化合物半導体材料についてはInPに
限るものではなく、他の化合物半導体材料、例えばGaA
s、AlGaAs、InGaAs、InGaAsP等でもよく、この場合も上
記実施例と同様の効果が期待できる。
ガスを用いたが、これはブタンガスやプロパンガスでも
よく、またIII−Ｖ族化合物半導体材料についてはInPに
限るものではなく、他の化合物半導体材料、例えばGaA
s、AlGaAs、InGaAs、InGaAsP等でもよく、この場合も上
記実施例と同様の効果が期待できる。
また上記実施例では混合ガスの全圧力を6.7Pa（50mTo
rr）、混合ガス中のエタンガスの割合を10％、エッチン
グ時の高周波電力を0.6W/cm2としたが、上記全圧力は約
13Pa（約100mTorr）以下、エタンガスの割合は体積で15
％以下、高周波電力は0.4W/cm2以上であればよい。
rr）、混合ガス中のエタンガスの割合を10％、エッチン
グ時の高周波電力を0.6W/cm2としたが、上記全圧力は約
13Pa（約100mTorr）以下、エタンガスの割合は体積で15
％以下、高周波電力は0.4W/cm2以上であればよい。
さらに上記実施例では、ドライエッチング法として反
応性イオンエッチング法を使用する場合について述べた
が、これは反応性イオンビームエッチング（Reactive I
on Beam Etching）法やECR（Electron Cyclotron Reson
ance）エッチング法等、他のドライエッチング法であっ
てもよく、この場合もこのC2H6、H2系混合ガスを使用す
ることによって同様の効果が期待できる。
応性イオンエッチング法を使用する場合について述べた
が、これは反応性イオンビームエッチング（Reactive I
on Beam Etching）法やECR（Electron Cyclotron Reson
ance）エッチング法等、他のドライエッチング法であっ
てもよく、この場合もこのC2H6、H2系混合ガスを使用す
ることによって同様の効果が期待できる。
以上のように、この発明によれば、III−Ｖ族化合物
半導体材料を、反応ガスとしてエタンガス、ブタンガス
等のメタンより分子量の大きな炭化水素系ガスと水素ガ
スとの混合ガスを用いてプラズマエッチングするので、
III−Ｖ族化合物半導体材料をこれにダメージを与える
ことなく、良好な加工形状にエッチング加工することが
でき、これによりエッチング加工側面の垂直性に優れた
III−Ｖ族化合物半導体材料の加工方法を得ることがで
きる。
半導体材料を、反応ガスとしてエタンガス、ブタンガス
等のメタンより分子量の大きな炭化水素系ガスと水素ガ
スとの混合ガスを用いてプラズマエッチングするので、
III−Ｖ族化合物半導体材料をこれにダメージを与える
ことなく、良好な加工形状にエッチング加工することが
でき、これによりエッチング加工側面の垂直性に優れた
III−Ｖ族化合物半導体材料の加工方法を得ることがで
きる。
第１図はこの発明の一実施例による化合物半導体材料の
加工方法を説明するための図、第２図は該加工方法の反
応性イオンエッチング装置を使って得られたInP材料に
おける高周波電力とエッチング速度の関係の一実験結果
を示す図である。 １…InP基板、２…ホトレジスト、３…反応性イオンエ
ッチング装置の真空槽、４…エタンガスの導入ポート、
５…水素ガスの導入ポート。
加工方法を説明するための図、第２図は該加工方法の反
応性イオンエッチング装置を使って得られたInP材料に
おける高周波電力とエッチング速度の関係の一実験結果
を示す図である。 １…InP基板、２…ホトレジスト、３…反応性イオンエ
ッチング装置の真空槽、４…エタンガスの導入ポート、
５…水素ガスの導入ポート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 健一 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 阿部 雄次 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−21279（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】III−Ｖ族化合物半導体材料を炭化水素系
ガスと水素ガスとの混合反応性ガスを用いてプラズマエ
ッチング法により微細加工する化合物半導体材料の加工
方法において、 上記炭化水素系ガスとして、メタンより分子量が大き
く、III族の元素と反応して揮発性の有機化合物となる
ガスを用いることを特徴とする化合物半導体材料の加工
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1841888A JP2512053B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 化合物半導体材料の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1841888A JP2512053B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 化合物半導体材料の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192119A JPH01192119A (ja) | 1989-08-02 |
| JP2512053B2 true JP2512053B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=11971111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1841888A Expired - Fee Related JP2512053B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 化合物半導体材料の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512053B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69130909T2 (de) * | 1990-06-26 | 1999-06-24 | Fujitsu Ltd | Plasmabehandlungsverfahren eines Resists unter Verwendung von Wasserstoffgas |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1841888A patent/JP2512053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01192119A (ja) | 1989-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6569773B1 (en) | Method for anisotropic plasma-chemical dry etching of silicon nitride layers using a gas mixture containing fluorine | |
| EP1183684B1 (en) | Reactive ion beam etching method and a thin film head fabricated using the method | |
| US5310454A (en) | Dry etching method | |
| US4615764A (en) | SF6/nitriding gas/oxidizer plasma etch system | |
| US4734157A (en) | Selective and anisotropic dry etching | |
| US4174251A (en) | Method of selective gas etching on a silicon nitride layer | |
| JPH03114226A (ja) | 微細構造デバイスにおけるＳｉエッチング残留物除去方法 | |
| US5074955A (en) | Process for the anisotropic etching of a iii-v material and application to the surface treatment for epitaxial growth | |
| JP3393637B2 (ja) | 半導体エッチング方法および半導体レーザ装置 | |
| JP2512053B2 (ja) | 化合物半導体材料の加工方法 | |
| Grover et al. | Process development of methane–hydrogen–argon-based deep dry etching of InP for high aspect-ratio structures with vertical facet-quality sidewalls | |
| US5527425A (en) | Method of making in-containing III/V semiconductor devices | |
| US5304283A (en) | Process for producing a buried stripe semiconductor laser using dry etching for forming said stripe and laser obtained by this process | |
| Semu et al. | Methane-hydrogen III-V metal-organic reactive ion etching | |
| Sah et al. | Characteristics of a two‐component chemically‐assisted ion‐beam etching technique for dry‐etching of high‐speed multiple quantum well laser mirrors | |
| Pearton et al. | Comparison of dry etching techniques for III‐V semiconductors in CH 4/H 2/Ar plasmas | |
| US5478437A (en) | Selective processing using a hydrocarbon and hydrogen | |
| JP3420617B2 (ja) | エッチング方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH03769B2 (ja) | ||
| Ibbotson | Plasma and gaseous etching of compounds of Groups III-V | |
| Curtis et al. | The Reactive Ion Etching of Tantalum Silicide/Polysilicon Bilayers in Silicon Tetrachloride and Hydrogen Chloride | |
| JP3167310B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH1050680A (ja) | 白金薄膜の乾式食刻方法 | |
| Van Roijen et al. | Formation and damage of sidewalls after Cl2/CH4 based reactive ion beam of InP | |
| JP2734748B2 (ja) | 反応性ドライエッチング法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |