JP2729227B2 - サファイアのドライエッチング方法 - Google Patents
サファイアのドライエッチング方法Info
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- JP2729227B2 JP2729227B2 JP11096189A JP11096189A JP2729227B2 JP 2729227 B2 JP2729227 B2 JP 2729227B2 JP 11096189 A JP11096189 A JP 11096189A JP 11096189 A JP11096189 A JP 11096189A JP 2729227 B2 JP2729227 B2 JP 2729227B2
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Description
本発明は、サファイアのドライエッチング方法に関す
る。
る。
GaNは青色発光ダイオードを始めとして短波長領域の
発光半導体素子材料として注目されている。ところが、
GaNのインゴットが得られないことや、GaNの結晶形，格
子定数が他の多くのIII−Ｖ族化合物と異なるため適当
な基板がなく、もっぱらサファイアが気相成長の基板材
料として用いられている。一方、サファイアについて
は、硬質である上に高温でも化学的に安定で加工が難し
い。しかし、GaNのエピタキシャル成長用基板として用
いる場合には、鏡面研磨だけでなく、表面に残っている
研磨歪をエッチングによって取り除くことが必要不可欠
である。従来、開発されてきたサファイア基板のエッチ
ング法としては、熱リン酸（250℃以上に加熱）、又は
熱いNaOH中に浸漬する方法が知られている。
発光半導体素子材料として注目されている。ところが、
GaNのインゴットが得られないことや、GaNの結晶形，格
子定数が他の多くのIII−Ｖ族化合物と異なるため適当
な基板がなく、もっぱらサファイアが気相成長の基板材
料として用いられている。一方、サファイアについて
は、硬質である上に高温でも化学的に安定で加工が難し
い。しかし、GaNのエピタキシャル成長用基板として用
いる場合には、鏡面研磨だけでなく、表面に残っている
研磨歪をエッチングによって取り除くことが必要不可欠
である。従来、開発されてきたサファイア基板のエッチ
ング法としては、熱リン酸（250℃以上に加熱）、又は
熱いNaOH中に浸漬する方法が知られている。
ところが、上記方法では、エッチピットが出やすく、
エッチング後の洗浄が面倒であるという問題がある。 又、サファイアに関するドライエッチング方法につい
ては、全く知られた方法が存在しない。プラズマエッチ
ングおいて如何なる反応性のガスを選択すれば良いか
は、反応機構がエッチングされる物質の原子の組合せや
結晶構造に影響されるため、予測ができない。従って、
既存の反応性ガスがサファイアにとってエッチングに効
果があるか否かも予測することができない。 そこで、本発明者等はサファイアのプラズマエッチン
グにおいて、エッチング速度と使用される反応ガスの種
類やその他の条件について鋭意実験研究を行った結果、
本発明を完成したものである。
エッチング後の洗浄が面倒であるという問題がある。 又、サファイアに関するドライエッチング方法につい
ては、全く知られた方法が存在しない。プラズマエッチ
ングおいて如何なる反応性のガスを選択すれば良いか
は、反応機構がエッチングされる物質の原子の組合せや
結晶構造に影響されるため、予測ができない。従って、
既存の反応性ガスがサファイアにとってエッチングに効
果があるか否かも予測することができない。 そこで、本発明者等はサファイアのプラズマエッチン
グにおいて、エッチング速度と使用される反応ガスの種
類やその他の条件について鋭意実験研究を行った結果、
本発明を完成したものである。
即ち本発明者等はジクロロジフルオロメタン（CCl
2F2）ガスを用いたプラズマエッチングがサファイアの
ドライエッチングに効果的であることを発見した。 従って、上記課題を解決するための発明の構成は、ジ
クロロジフルオロメタン（CCl2F2）ガスのプラズマによ
りサファイアをエッチングするようにしたことである。 上記のプラズマエッチングは、通常、高周波電力を印
加する電極を平行に配置し、その電極に被エッチング物
体を配置した平行電極型装置や、高周波電力を印加する
電極を円筒状に配置し、その円筒の断面に平行に被エッ
チング物体を配置した円筒電極型装置、その他の構成の
装置を用いて行われる。又、ジクロロジフルオロメタン
（CCl2F2）ガスをプラズマ状態にするには、上記平行電
極型装置や円筒電極型装置では、電極間に高周波電力を
印加することにより行われる。
2F2）ガスを用いたプラズマエッチングがサファイアの
ドライエッチングに効果的であることを発見した。 従って、上記課題を解決するための発明の構成は、ジ
クロロジフルオロメタン（CCl2F2）ガスのプラズマによ
りサファイアをエッチングするようにしたことである。 上記のプラズマエッチングは、通常、高周波電力を印
加する電極を平行に配置し、その電極に被エッチング物
体を配置した平行電極型装置や、高周波電力を印加する
電極を円筒状に配置し、その円筒の断面に平行に被エッ
チング物体を配置した円筒電極型装置、その他の構成の
装置を用いて行われる。又、ジクロロジフルオロメタン
（CCl2F2）ガスをプラズマ状態にするには、上記平行電
極型装置や円筒電極型装置では、電極間に高周波電力を
印加することにより行われる。
後述の実施例で明らかにされるように、ジクロロジフ
ルオロメタン（CCl2F2）ガスのプラズマによりサファイ
アを効率良くエッチングすることができた。又、上記プ
ラズマエッチングを行っても、上記サファイアに結晶欠
陥を生じないことも判明された。 従って、本発明を用いることによりサファイアの良好
な結晶面を得ることができたので、その上に結晶性の良
いAlxGa1-XN（０≦Ｘ≦１）半導体を気相成長させるこ
とができ、それらの半導体を用いた素子、IC等の製造に
おいて、それらの生産性を大きく改善することができ
る。
ルオロメタン（CCl2F2）ガスのプラズマによりサファイ
アを効率良くエッチングすることができた。又、上記プ
ラズマエッチングを行っても、上記サファイアに結晶欠
陥を生じないことも判明された。 従って、本発明を用いることによりサファイアの良好
な結晶面を得ることができたので、その上に結晶性の良
いAlxGa1-XN（０≦Ｘ≦１）半導体を気相成長させるこ
とができ、それらの半導体を用いた素子、IC等の製造に
おいて、それらの生産性を大きく改善することができ
る。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第２図に示すように、単結晶のサファイア基板１の上
面の一部にサファイアから成るマスク４を載置して試料
30を作成し、第１図に示す平行平板電極型のプラズマエ
ッチング装置により、サファイア基板１をエッチングし
た。 第１図に示す平行電極型装置において、反応室20を形
成するステンレス製の真空容器10の側壁には、エッチン
グ用のガスを導入する導入管12が連設されており、その
導入管12はガス流速を可変できるマスフローコントロー
ラ14を介してCCl2F2ガスを貯蔵したボンベ16に接続され
ている。そして、CCl2F2ガスがそのボンベ16からマスフ
ローコントローラ14を介して反応室20に導入される。 又、反応室20は拡散ポンプ19により排気されており、
反応室20の真空度は反応室20と拡散ポンプ19との間に介
在するコンダクタンスバルブ18により調整される。 一方、反応室20内には上下方向に対向して、フッ化樹
脂により真空容器10から絶縁された電極22と電極24とが
配設されている。そして、電極22は接地され、電極24に
は高周波電力が供給される。その高周波電力は周波数1
3,56MHzの高周波電源28から整合器26を介して供給され
る。 又、電極24の上には、第２図に示す構成の試料30、32
が載置される。 係る構成の装置において、プラズマエッチングを行う
場合には、まず、電極24の上に試料30、32を載置した
後、拡散ポンプ19により反応室20内の残留ガスを十分に
排気して、反応室20の真空度を５×10-5Torrにする。そ
の後、CCl2F2ガスがマスフローコントローラ14により流
速10cc/分に制御されて反応室20に導入され、コンダク
タンスバルブ18により反応室20の真空度は精確に0.04To
rrに調整された。そして、電極24と電極22間に200W（0.
4W/cm2）高周波電力を供給すると、電極間でグロー放電
が開始され、導入されたCCl2F2ガスはプラズマ状態とな
り、試料30,32のエッチングが開始された。 所定の時間エッチングを行った結果、試料30は第３図
に示す構造にエッチングされた。即ち、マスク４で覆わ
れた部分はエッチングされず、露出した部分のみが図示
する形状にエッチングされた。 エッチング時間を変化させて同様にエッチングを行
い、エッチングにより生じた段差Δを段差計で測定して
エッチング時間との関係を測定した。その結果を第４図
に示す。その測定結果より、エッチング速度は22Å／分
であった。 又、エッチングされた表面を顕微鏡で観察したとこ
ろ、エッチピットの発生はなく、結晶性の良い表面が得
られたのが判明した。
面の一部にサファイアから成るマスク４を載置して試料
30を作成し、第１図に示す平行平板電極型のプラズマエ
ッチング装置により、サファイア基板１をエッチングし
た。 第１図に示す平行電極型装置において、反応室20を形
成するステンレス製の真空容器10の側壁には、エッチン
グ用のガスを導入する導入管12が連設されており、その
導入管12はガス流速を可変できるマスフローコントロー
ラ14を介してCCl2F2ガスを貯蔵したボンベ16に接続され
ている。そして、CCl2F2ガスがそのボンベ16からマスフ
ローコントローラ14を介して反応室20に導入される。 又、反応室20は拡散ポンプ19により排気されており、
反応室20の真空度は反応室20と拡散ポンプ19との間に介
在するコンダクタンスバルブ18により調整される。 一方、反応室20内には上下方向に対向して、フッ化樹
脂により真空容器10から絶縁された電極22と電極24とが
配設されている。そして、電極22は接地され、電極24に
は高周波電力が供給される。その高周波電力は周波数1
3,56MHzの高周波電源28から整合器26を介して供給され
る。 又、電極24の上には、第２図に示す構成の試料30、32
が載置される。 係る構成の装置において、プラズマエッチングを行う
場合には、まず、電極24の上に試料30、32を載置した
後、拡散ポンプ19により反応室20内の残留ガスを十分に
排気して、反応室20の真空度を５×10-5Torrにする。そ
の後、CCl2F2ガスがマスフローコントローラ14により流
速10cc/分に制御されて反応室20に導入され、コンダク
タンスバルブ18により反応室20の真空度は精確に0.04To
rrに調整された。そして、電極24と電極22間に200W（0.
4W/cm2）高周波電力を供給すると、電極間でグロー放電
が開始され、導入されたCCl2F2ガスはプラズマ状態とな
り、試料30,32のエッチングが開始された。 所定の時間エッチングを行った結果、試料30は第３図
に示す構造にエッチングされた。即ち、マスク４で覆わ
れた部分はエッチングされず、露出した部分のみが図示
する形状にエッチングされた。 エッチング時間を変化させて同様にエッチングを行
い、エッチングにより生じた段差Δを段差計で測定して
エッチング時間との関係を測定した。その結果を第４図
に示す。その測定結果より、エッチング速度は22Å／分
であった。 又、エッチングされた表面を顕微鏡で観察したとこ
ろ、エッチピットの発生はなく、結晶性の良い表面が得
られたのが判明した。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係るエッチング方
法を実現するための装置を示した構成図。第２図はエッ
チング試料とマスクとの関係を示した断面図。第３図は
エッチング後の試料の断面図。第４図はエッチング速度
を示す測定図である。 １……サファイア基板、４……マスク 10……真空容器、12……導入管 14……マスフローコントローラ 16……タンク、19……拡散ポンプ 18……コンダクタンスバルブ、22,24……電極 28……高周波電源
法を実現するための装置を示した構成図。第２図はエッ
チング試料とマスクとの関係を示した断面図。第３図は
エッチング後の試料の断面図。第４図はエッチング速度
を示す測定図である。 １……サファイア基板、４……マスク 10……真空容器、12……導入管 14……マスフローコントローラ 16……タンク、19……拡散ポンプ 18……コンダクタンスバルブ、22,24……電極 28……高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 雅文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−278026（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ジクロロジフルオロメタン（CCl2F2）ガス
のプラズマによりサファイアをエッチングするドライエ
ッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096189A JP2729227B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | サファイアのドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096189A JP2729227B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | サファイアのドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293400A JPH02293400A (ja) | 1990-12-04 |
| JP2729227B2 true JP2729227B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=14548905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096189A Expired - Fee Related JP2729227B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | サファイアのドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2729227B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064492A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-03-10 | Kyocera Corp | 単結晶サファイア基板とその製造方法及び半導体発光素子 |
-
1989
- 1989-04-29 JP JP11096189A patent/JP2729227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02293400A (ja) | 1990-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |