JP2671360B2 - 反応性ガスエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は反応性ガスによるエッチング方法に関し、 反応室内の昇温時における被処理基板の熱損傷を低減
することを目的とし、 反応室内に化合物半導体基板を載置し、反応性ガスを
該基板に照射して該化合物半導体基板をエッチングする
反応性ガスエッチング方法において、 該反応室内に純水素を照射する純水素照射部を設け、
該反応室内の昇温時において、該化合物半導体の表面に
該純水素を照射するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体処理方法、特に反応性ガスを用いた反
応性ガスエッチング方法に関する。

近年、電子デバイスの高性能化に併ない、半導体基板
の表面を精密にかつ清浄に加工できる反応性ガスエッチ
ング装置が注目されている。

〔従来の技術〕

第４図に従来の反応性ガスエッチング装置を示す。

第４図において１は反応室、２はノズル、３はマスフ
ローコントローラー、４は基板加熱用ヒータ、５は被処
理基板（GaAsなど）、６は基板支持台、７はゲートバル
ブ、８はターボ分子ポンプ、９は塩化水素供給源であ
る。

エッチング方法としては、先ず、反応室１内の基板支
持台６に、例えばGaAs（ガリウム・砒素）からなる被処
理基板５を固定した後、ターボ分子ポンプ８によって反
応室１内を減圧すると共に、基板加熱ヒータ４によって
被処理基板を500℃程度にまで加熱する。

次に、反応性ガスとなる塩化水素（Hcl）をノズル２
より被処理基板５に照射してエッチングを行なう。

上記の如き、反応性ガスエッチング装置によってエッ
チングされた被処理基板は他のエッチング方法（ウェッ
トエッチングやプラズマエッチング）によってエッチン
グされたものに比べて表面が非常に清浄化されているこ
とが確認されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如きエッチング方法によると、基板へのダメー
ジが少なく、上述した様に非常に清浄化された基板表面
が得られるため、MBE（Molecular Beam Epitaxy）成長
装置などと組合せて連続処理装置を構成すれば、成長界
面状能の向上が期待できる。

しかしながら、反応性ガス（Hcl）の照射前、被処理
基板５を室温から昇温し、安定に制御可能となるまでに
は数十分間の時間が必要であり、その間、減圧真室下に
曝された基板からは、蒸気圧の高い元素（GaAsの場合は
As元素）が選択的に蒸発してしまい、基板の結晶性の劣
化、ひいては電子デバイスの電気的特性の劣化につなが
るという問題を有している。

本発明は上述した問題点に鑑み、反応性ガスエッチン
グ方法において、基板の昇温時に基板に与えられる熱ダ
メージを低減することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の反応性ガスエッ
チング方法は、 反応室内に純水素を照射する照射部を設け、該反応室
内に化合物半導体基板を載置し、該反応室内の昇温時に
おいて、該化合物半導体の表面に該純水素を照射する工
程と、反応性ガスを該化合物半導体基板に照射して該化
合物半導体基板表面をエッチングする反応性ガスエッチ
ング工程と、前記化合物半導体の表面に該純水素を照射
しながら、化合物半導体基板を冷却する工程と、前記化
合物半導体を、真空中において、前記反応室とは別の成
長装置へ搬送する工程を有することにより達成される。

〔作 用〕

本発明によれば、基板の昇温時において、基板表面に
水素ガスが照射されるため、第１図に示す様に基板表面
には水素分子が過乗供給状態となり、基板表面に滞在す
るが如きに振舞う水素分子によって基板上に蓋がなされ
た様な状態になる。

このため、蒸気圧の高い元素の蒸発が抑制される。

また、水素ガスを使用しているため、反応室及びポン
プ内などにいわゆるフレークなどが発生しない。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第２図を参照して説明する。第２
図は本発明の一実施例による反応ガスエッチング装置を
説明する図であり、第４図に示した従来技術と同部位に
は同じ符号が記されている。ただし、図において２′は
水素ガス照射用ノズル、３′はマスクローコントロー
ラ、10は切換えバルブ、11は純水素供給部である。

本実施例では先ず、GaAsからなる被処理基板５を支持
台６に固定した後、反応室１内をターボ分子ポンプ８に
よって減圧し、次いで純水素供給部11から水素を供給
し、水素ガス照射ノズル２′よりH₂（水素）ガスを基板
５に向けて10ccn流入、照射しつつ基板５を加熱ヒータ
４にて加熱する。室温から基板が500℃に達して安定す
るまでに約20分間必要であった。

次に切換えバルブ10を切換えて基板５にHclガスを2CC
M流入、照射して10分間のエッチングを行なった。この
エッチングによって基板５（GaAs）は約500Åエッチン
グされたことになる。

次に切換バルブ10を切換えてH₂ガスを基板に照射しな
がら、基板温度を450℃以内に自然冷却した。その後、
このエッチング室から基板を取り出し、真室中を搬送し
て図示しないMBE装置内に導入し、この基板上にGaAsお
よびAlGaAsを成長した。

上述の如きにして成長したエピタキシャル層の表面は
良好なモホロジーが得られ、また、基板−成長エピタキ
シャル層界面の界面準位は従来の水素照射を行なわない
ものに比べて1/6〜1/10に低減されていることが確認さ
れた。

第３図に本発明の別の実施例を示す。第３図において
第２図と同じ部位には同一の符号が記されている。ただ
し、12は三方バルブである。

第３図に示した実施例においては、反応室内に導入さ
れるノズルは一本だけであり、必要に応じて三方バルブ
により、基板に照射するガスを切換えることができる。

上述した実施例では水素ガスはHclガスと切換えて基
板に照射していたが、Hclガス照射時においても、同時
に水素ガスを基板に照射してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば反応性ガス照射前
後の基板表面からの蒸気圧の高い元素の選択的な蒸発に
よる表面モホロジーの劣化及び結晶成長後の界面準位の
増加を抑制でき、電子デバイスの特性向上に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理を説明する図、第２図並びに第３
図は本発明の実施例を説明する図、第４図は従来の技術
を説明する図である。 図において、 １は反応室、２及び２′はノズル、３及び３′はマスフ
ローコントローラー、４は基板加熱ヒータ、５は被処理
基板、６は支持台、７はゲートバルブ、８はターボ分子
ポンプ、９は塩化水素供給源、10は切換えバルブ、11は
純水素供給源、12は三方バルブである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応室内に純水素を照射する照射部を設
   け、該反応室内に化合物半導体基板を載置し、該反応室
   内の昇温時において、該化合物半導体の表面に該純水素
   を照射する工程と、 反応性ガスを該化合物半導体基板に照射して該化合物半
   導体基板表面をエッチングする反応性ガスエッチング工
   程と、 前記化合物半導体の表面に該純水素を照射しながら、化
   合物半導体基板を冷却する工程と、 前記化合物半導体を、真空中において、前記反応室とは
   別の成長装置へ搬送する工程 を有することを特徴とする反応性ガスエッチング方法。