JP3186264B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JP3186264B2
JP3186264B2 JP31626092A JP31626092A JP3186264B2 JP 3186264 B2 JP3186264 B2 JP 3186264B2 JP 31626092 A JP31626092 A JP 31626092A JP 31626092 A JP31626092 A JP 31626092A JP 3186264 B2 JP3186264 B2 JP 3186264B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特にHEMT
(高電子移動度トランジスタ)のゲート・リセス形成工
程におけるGaAs/AlGaAs選択エッチング等
を、パーティクル汚染を発生させずに行う方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method applied to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a HEMT.
The present invention relates to a method of performing GaAs / AlGaAs selective etching or the like in a gate / recess forming step of a (high electron mobility transistor) without generating particle contamination.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsMES−FET(metal
semiconductor field effec
t transistor)を単一基板上に集積化した
MMIC(monolithic microwave
IC)は、高速高周波応答性、低雑音、低消費電力等
の特長を有し、近年、移動体通信や衛生通信用のデバイ
スとして利用されつつある。
2. Description of the Related Art GaAs MES-FETs (metal
semiconductor field effect
MMIC (monolithic microwave) in which ttransistor is integrated on a single substrate
IC) has features such as high-speed high-frequency response, low noise, and low power consumption, and has recently been used as a device for mobile communication and satellite communication.

【0003】1980年には、上記GaAsMES−F
ETのさらなる高速化を目指した研究から、HEMT
(high electron mobility t
ransistor)が開発されている。これは、Ga
As化合物半導体のヘテロ接合界面における2次元電子
ガスが、不純物による散乱を受けることなく高速で移動
できることを利用したデバイスである。このHEMTに
ついても高集積化を実現するための研究が続けられてお
り、その加工を行うドライエッチング技術に対する要求
も、より高精度、より高選択比へと向かっている。
In 1980, the above-mentioned GaAsMES-F
HEMT from research aimed at further speeding up ET
(High electron mobility t
ransistor) has been developed. This is Ga
This is a device utilizing the fact that a two-dimensional electron gas at a heterojunction interface of an As compound semiconductor can move at high speed without being scattered by impurities. Research for realizing high integration of this HEMT is also being continued, and the demand for a dry etching technique for processing the HEMT is also moving toward higher precision and higher selectivity.

【0004】中でも、GaAs/AlGaAs積層系を
選択的にエッチングしてゲート・リセスを形成する工程
は、HEMT,ヘテロMIS構造FETなどのヘテロ接
合FETの閾値電圧を決める重要な技術である。それ
は、下層側のAlGaAs層における不純物濃度や厚さ
等が、上層側のGaAs層のみを除去すれば然るべき閾
値電圧をもつFETが構成できるように予め設定されて
いるからである。このAlGaAs層上におけるGaA
s層の選択エッチング方法としては、CCl2 2 等の
CFC(クロロフルオロカーボン)ガスと希ガスの混合
ガスを用いる方法が代表的なものである。これは、Ga
が主として塩化物、Asがフッ化物および塩化物を形成
することによりGaAs層が除去される一方で、下地の
AlGaAs層が露出した時点では蒸気圧の低いAlF
x (フッ化アルミニウム)が表面に形成されてエッチン
グ速度が低下し、高選択比が得られるからである。
[0004] Above all, the step of selectively etching a GaAs / AlGaAs stacked system to form a gate recess is an important technique for determining the threshold voltage of a heterojunction FET such as a HEMT or a hetero MIS structure FET. This is because the impurity concentration and thickness of the lower AlGaAs layer are set in advance so that an FET having an appropriate threshold voltage can be formed by removing only the upper GaAs layer. GaAs on this AlGaAs layer
As a method for selectively etching the s layer, a method using a mixed gas of a CFC (chlorofluorocarbon) gas such as CCl 2 F 2 and a rare gas is typical. This is Ga
Is mainly formed of chloride and As forms fluoride and chloride, so that the GaAs layer is removed, but when the underlying AlGaAs layer is exposed, AlF having a low vapor pressure is used.
This is because x (aluminum fluoride) is formed on the surface, the etching rate is reduced, and a high selectivity can be obtained.

【0005】たとえば、Japanese Journ
al of Applied Physics,Vo
l.20.,No.11(1981),p.L847〜
850には、CCl2 2 /He混合ガスを用いて選択
比200を達成した例が報告されている。
[0005] For example, Japanese Journal
al of Applied Physics, Vo
l. 20. , No. 11 (1981), p. L847-
850 reports an example of achieving a selectivity of 200 using a CCl 2 F 2 / He mixed gas.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
CCl2 2 等のCFCガスは、いわゆるフロン・ガス
と通称されている化合物の一種であり、周知のように地
球のオゾン層破壊の原因とされているため、近い将来に
も製造・使用が禁止される運びである。したがって、ド
ライエッチングの分野においても代替ガス、およびその
使用技術を開発することが急務となっている。
However, the above-mentioned CFC gas such as CCl 2 F 2 is a kind of a compound commonly called so-called chlorofluorocarbon gas, and is known to cause the ozone layer depletion on the earth. Therefore, production and use will be prohibited in the near future. Therefore, in the field of dry etching, it is urgently necessary to develop an alternative gas and a technique for using the same.

【0007】また、上述のCFCガスは、エッチング反
応系内にフルオロカーボン系ポリマーを大量に生成させ
易い。このポリマーは、パターン側壁部に堆積して側壁
保護効果を発揮するので異方性加工に寄与しているが、
その反面、エッチング速度の不安定化やパーティクル・
レベルの悪化等を招き易い。そこで本発明は、アルミニ
ウム(Al)を含有する化合物半導体層(以下、Al含
有化合物半導体層と称する。)上におけるAlを含まな
い化合物半導体層(以下、非Al含有化合物半導体層と
称する。)の選択エッチングを、CFCガスを用いず、
しかもクリーンな条件下で行うことを可能とするドライ
エッチング方法を提供することを目的とする。
Further, the above-mentioned CFC gas tends to generate a large amount of fluorocarbon-based polymer in the etching reaction system. This polymer contributes to anisotropic processing because it deposits on the pattern side wall and exhibits a side wall protection effect.
On the other hand, instability of the etching rate and particle
It is easy to cause deterioration of the level. Therefore, the present invention provides a compound semiconductor layer containing no Al (hereinafter, referred to as a non-Al-containing compound semiconductor layer) on a compound semiconductor layer containing aluminum (Al) (hereinafter, referred to as an Al-containing compound semiconductor layer). Selective etching without using CFC gas
Moreover, it is an object of the present invention to provide a dry etching method which can be performed under clean conditions.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、Al含有化合物半導体層の上に積層された非A
l含有化合物半導体層を、分子内にカルボニル基, チオ
ニル基, スルフリル基, ニトロシル基, ニトリル基から
選ばれる少なくとも1種類の官能基に加えてフッ素原子
を有する化合物を含むエッチング・ガスを用いてエッチ
ングするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The dry etching method of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and comprises a non-A layer formed on an Al-containing compound semiconductor layer.
The l-containing compound semiconductor layer is etched using an etching gas containing a compound having a fluorine atom in addition to at least one functional group selected from a carbonyl group, a thionyl group, a sulfuryl group, a nitrosyl group, and a nitrile group in a molecule. Is what you do.

【0009】本発明はまた、前記エッチング・ガスがさ
らに塩素系化合物もしくは臭素系化合物の少なくとも一
方を含むものである。
According to the present invention, the etching gas further contains at least one of a chlorine compound and a bromine compound.

【0010】本発明はまた、別のエッチング・ガス組成
として、分子内にカルボニル基, チオニル基, スルフリ
ル基, ニトロシル基, ニトリル基から選ばれる少なくと
も1種類の官能基に加えて塩素原子もしくは臭素原子の
少なくとも一方を有する化合物と、フッ素系化合物とを
含む混合系を使用するものである。
[0010] The present invention also provides another etching gas composition comprising, in addition to at least one functional group selected from a carbonyl group, a thionyl group, a sulfuryl group, a nitrosyl group and a nitrile group, a chlorine atom or a bromine atom in a molecule. And a mixed system containing a compound having at least one of the above and a fluorine-based compound.

【0011】本発明はまた、上述のエッチング工程を非
Al含有化合物半導体層を実質的にその層厚分だけエッ
チングするジャストエッチング工程と、この非Al含有
化合物半導体層の残余部をエッチングするオーバーエッ
チング工程の2工程に分け、後者のオーバーエッチング
工程においてプラズマ中におけるフッ素系化学種の生成
比が高まるように前記エッチング・ガスの成分混合比を
変更するものである。
The present invention also provides a just etching step of etching the non-Al-containing compound semiconductor layer substantially by the thickness of the non-Al-containing compound semiconductor layer, and an over-etching step of etching the remaining portion of the non-Al-containing compound semiconductor layer. In the latter over-etching step, the composition ratio of the etching gas is changed so that the generation ratio of fluorine-based chemical species in the plasma is increased in the latter over-etching step.

【0012】本発明はさらに、前記エッチング・ガスが
放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成する
ものである。
The present invention further provides that the etching gas produces free sulfur in the plasma under discharge dissociation conditions.

【0013】[0013]

【作用】脱CFCプロセスを確立しようとする場合、異
方性加工に必要な側壁保護膜を構成する炭素系ポリマー
を気相中から供給しないとすれば、その供給源はレジス
ト・マスクに求めざるを得ない。しかし、レジスト・マ
スクの分解生成物を大量に供給すべく高い入射エネルギ
ー有するイオンでこれをスパッタしたのでは、レジスト
選択性が必然的に低下する上、下地へのダメージ発生や
パーティクル汚染も防止できない。
When the carbon-based polymer constituting the side wall protective film required for anisotropic processing is not to be supplied from the gas phase when establishing a CFC removal process, the supply source is not required to be a resist mask. Not get. However, if ions having high incident energy are sputtered to supply a large amount of decomposition products of the resist mask, the selectivity of the resist is inevitably reduced, and damage to the underlayer and particle contamination cannot be prevented. .

【0014】本発明のポイントは、炭素系ポリマー自身
の膜質を強化することにより、その堆積量を減少させて
も十分に高い側壁保護効果または表面保護効果を発揮さ
せ、結果として高選択性、低ダメージ性、低汚染性を達
成する点にある。
The point of the present invention is that by enhancing the film quality of the carbon-based polymer itself, a sufficiently high side wall protection effect or surface protection effect can be exhibited even if the deposition amount is reduced, resulting in high selectivity and low selectivity. The point is to achieve damage and low pollution.

【0015】炭素系ポリマー自身の膜質を強化する方法
として、本発明では分子中にカルボニル基(>C=
O), チオニル基(>S=O),スルフリル基(>SO
2 ),ニトロシル基(−N=O),ニトリル基(−NO
2 )のいずれかの官能基を有する化合物を用いる。上記
の官能基は、C原子,S原子,もしくはN原子が正電
荷、O原子が負電荷を帯びるごとく分極した構造をとる
ことができ、高い重合促進活性を有している。したがっ
て、かかる官能基もしくはこれに由来する原子団がプラ
ズマ中に存在することにより、炭素系ポリマーの重合度
が上昇し、イオン入射やラジカルの攻撃に対する耐性を
高めることができる。さらに、炭素系ポリマーに上述の
官能基が導入されると、単に−CX2 −(Xはハロゲン
原子を表す。)の繰り返し構造からなる従来の炭素系ポ
リマーよりも化学的,物理的安定性が増すことも、近年
の研究により明らかとなっている。これは、2原子間の
結合エネルギーを比較すると、C−O結合(1077k
J/mol),C−S結合(713kJ/mol),C
−N結合(770kJ/mol)がいずれもC−C結合
(607kJ/mol)より大きいことからも直観的に
理解される。
As a method for enhancing the film quality of the carbon-based polymer itself, in the present invention, a carbonyl group (> C =
O), thionyl group (> S = O), sulfuryl group (> SO
2 ), nitrosyl group (-N = O), nitrile group (-NO
2 ) A compound having any functional group is used. The above functional group can have a structure in which a C atom, an S atom, or an N atom has a positive charge and an O atom has a negative charge, and has a high polymerization promoting activity. Therefore, when such a functional group or an atomic group derived therefrom is present in the plasma, the degree of polymerization of the carbon-based polymer increases, and the resistance to ion incidence and radical attack can be increased. Further, when the above-described functional group is introduced into the carbon-based polymer, the chemical and physical stability is higher than that of a conventional carbon-based polymer having a repeating structure of -CX 2- (X represents a halogen atom). Increases have also been clarified by recent studies. This is because, when the bond energy between two atoms is compared, a C—O bond (1077 k
J / mol), C—S bond (713 kJ / mol), C
It can be intuitively understood that the -N bond (770 kJ / mol) is larger than the CC bond (607 kJ / mol).

【0016】さらに、これらの官能基は炭素系ポリマー
に取り込まれることでその極性を増大させ、負に帯電し
ているエッチング中のウェハに対して該炭素系ポリマー
の静電吸着力を高める働きをする。このことによって
も、炭素系ポリマーの表面保護効果は向上する。
Further, these functional groups are incorporated into the carbon-based polymer to increase the polarity thereof, thereby increasing the electrostatic attraction of the carbon-based polymer to the negatively charged wafer being etched. I do. This also improves the surface protection effect of the carbon-based polymer.

【0017】このように、炭素系ポリマー自身の膜質が
強化されることにより、異方性加工に必要な入射イオン
・エネルギーを低減させることができ、レジスト選択性
を向上させることができる。このことは、比較的薄いフ
ォトレジスト塗膜からも十分に実用に耐えるエッチング
・マスクが形成できるようになり、加工寸法変換差の発
生を防止できる一方で、フォトリソグラフィにおける高
解像度を達成できるという副次的効果も生む。また、入
射イオン・エネルギーの低減は、当然ながら下地選択性
の向上にもつながる。さらに、高異方性、高選択性を達
成するために必要な炭素系ポリマーの堆積量を低減でき
るので、従来技術に比べてパーティクル汚染を減少させ
ることができる。
As described above, by enhancing the film quality of the carbon-based polymer itself, incident ion energy required for anisotropic processing can be reduced, and resist selectivity can be improved. This makes it possible to form an etching mask that can withstand practical use even from a relatively thin photoresist coating film, and to prevent the occurrence of a difference in processing dimension conversion, while achieving high resolution in photolithography. It also produces secondary effects. In addition, a reduction in incident ion energy naturally leads to an improvement in base selectivity. Furthermore, the amount of carbon-based polymer deposited necessary for achieving high anisotropy and high selectivity can be reduced, so that particle contamination can be reduced as compared with the prior art.

【0018】ところで、上記の官能基を有する化合物分
子内に含まれるハロゲン原子は、フッ素(F),塩素
(Cl),臭素(Br)のいずれかである。これらのハ
ロゲン原子は、非Al含有化合物半導体層の主エッチン
グ種として寄与する。ただし、非Al含有/Al含有化
合物半導体層の積層系のエッチングにおける下地選択性
の達成が原理的にAlFx の生成にもとづいている以
上、エッチング反応系にはF* 等のフッ素系化学種が存
在することが必要である。
The halogen atom contained in the compound molecule having the above functional group is any one of fluorine (F), chlorine (Cl) and bromine (Br). These halogen atoms contribute as main etching species of the non-Al-containing compound semiconductor layer. However, since the underlayer selectivity in the etching of the stacked system of the non-Al-containing / Al-containing compound semiconductor layer is based on the generation of AlF x in principle, fluorine-based chemical species such as F * are used in the etching reaction system. It needs to be present.

【0019】かかる要件を満たすエッチング・ガスとし
て、本発明ではまず分子内に上述の官能基の少なくとも
いずれか1種類とF原子とを有する化合物を用いる。こ
れにより、原理的には単一組成のエッチング・ガスで選
択異方性加工が実現する。
In the present invention, a compound having at least one of the above functional groups and an F atom in a molecule is used as an etching gas satisfying the above requirements. Thereby, in principle, selective anisotropic processing can be realized with an etching gas having a single composition.

【0020】しかし、エッチング反応系に存在するハロ
ゲン系化学種がフッ素系化学種のみでは、化合物半導体
層の構成元素によっては蒸気圧の高い反応生成物が得ら
れず、エッチング速度が大幅に低下する虞れがある。そ
こで本発明ではさらに、上記の官能基を有する化合物に
Cl系化合物もしくはBr系化合物の少なくとも一方を
添加することを提案する。これにより、エッチング反応
系にCl* ,Br* 等の化学種が寄与できるようにな
り、エッチングが高速化できる他、炭素系ポリマーとし
てもCClx ,CBrx 等のより堆積し易い組成のもの
が期待できるようになる。
However, if only fluorine-based chemical species are present in the etching reaction system, a reaction product having a high vapor pressure cannot be obtained depending on the constituent elements of the compound semiconductor layer, and the etching rate is significantly reduced. There is a fear. Therefore, the present invention further proposes adding at least one of a Cl-based compound and a Br-based compound to the compound having the above functional group. As a result, chemical species such as Cl * and Br * can contribute to the etching reaction system, so that the etching can be performed at a high speed, and a carbon-based polymer having a composition that is more easily deposited such as CCl x or CBr x can be used. You can expect it.

【0021】本発明ではまた、別のエッチング・ガス組
成として、上記の構成成分間でハロゲン原子を入れ換え
たものも提案する。すなわち、上述の官能基を有する化
合物分子の方にCl原子もしくはBr原子が含まれてお
り、これにF系化合物を添加するのである。このガス組
成によっても、ほぼ上述のような効果が期待できる。
The present invention also proposes another etching gas composition in which halogen atoms are exchanged between the above-mentioned components. That is, a Cl atom or a Br atom is included in the compound molecule having the above-described functional group, and the F-based compound is added to the Cl atom or the Br atom. According to this gas composition, almost the above-described effects can be expected.

【0022】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらに一層の低汚染化と低ダメージ化を目指
す方法も提案する。そのひとつは、エッチングをジャス
トエッチング工程とオーバーエッチング工程とに2段階
化し、オーバーエッチング工程においてプラズマ中にお
けるF系化学種の生成比を高めることである。オーバー
エッチング工程では非Al含有化合物半導体層の大部分
は除去され、被エッチング領域の多くの部分には下地の
Al含有化合物半導体層が露出している。そこで、この
段階でF系化学種の生成量を増やせば、その露出面上で
AlFx の生成が促進されるのである。
The present invention is based on the above concept, but also proposes a method for further reducing pollution and damage. One of them is to make etching into two stages, a just etching process and an over etching process, and to increase the generation ratio of F type chemical species in plasma in the over etching process. In the over-etching step, most of the non-Al-containing compound semiconductor layer is removed, and the underlying Al-containing compound semiconductor layer is exposed in many parts of the region to be etched. Therefore, if the generation amount of the F-based chemical species is increased at this stage, the generation of AlF x on the exposed surface is promoted.

【0023】F系化学種の生成比を高める最も現実的で
簡便な方法は、エッチング・ガスの構成成分のうち、F
系化学種を放出し得る化合物の流量比をジャストエッチ
ング工程に比べて高めることである。
The most realistic and simple way to increase the generation ratio of F-based chemical species is to use F among the constituents of the etching gas.
An object of the present invention is to increase the flow ratio of the compound capable of releasing a system chemical species as compared with the just etching step.

【0024】また、もうひとつの方法としては、炭素系
ポリマーに加えてイオウ(S)を側壁保護に利用するこ
とを提案する。Sの堆積は、放電解離条件下でプラズマ
中に遊離のSを放出できる組成のエッチング・ガスを用
いることにより可能となる。Sは、条件にもよるが、ウ
ェハがおおよそ室温以下に温度制御されていればその表
面へ堆積することができる。この場合、Sは上述のF系
化合物,Cl系化合物,Br系化合物のいずれかからハ
ロゲン系化学種と同時に供給されても、あるいは別に添
加されたイオウ系化合物から供給されても、どちらでも
構わない。いずれにしても、Sの堆積が期待できる分だ
け異方性の確保に要する炭素系ポリマーの堆積量は少な
くて済むので、レジスト・マスクをスパッタするイオン
の入射エネルギーを低減でき、レジスト選択比を向上さ
せることができる。また、炭素系ポリマーの減少により
パーティクル汚染を低減することができる。しかも、S
はウェハをおおよそ90℃以上の温度に加熱すれば容易
に昇華するため、自身がパーティクル汚染源となる懸念
は一切ない。
As another method, it is proposed to use sulfur (S) for protecting the side wall in addition to the carbon-based polymer. S can be deposited by using an etching gas having a composition capable of releasing free S into plasma under discharge dissociation conditions. S can be deposited on the surface of the wafer if the temperature is controlled to approximately room temperature or lower, depending on the conditions. In this case, S may be supplied from any of the above-mentioned F-based compounds, Cl-based compounds, and Br-based compounds at the same time as the halogen-based species, or may be supplied from a separately added sulfur-based compound. Absent. In any case, the amount of carbon-based polymer required to secure anisotropy can be reduced as much as S can be expected to be deposited, so that the incident energy of ions for sputtering the resist mask can be reduced and the resist selectivity can be reduced. Can be improved. In addition, particle contamination can be reduced by reducing the amount of the carbon-based polymer. And S
When the wafer is heated to a temperature of about 90 ° C. or higher, it easily sublimates, and there is no concern that the wafer itself becomes a source of particle contamination.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

【0026】実施例1 本実施例は、本発明をHEMTのゲート・リセス加工に
適用し、n+ −AlGaAs層上のn+ −GaAs層を
COF2 (フッ化カルボニル)/Ar混合ガスを用いて
エッチングした例である。このプロセスを、図1
(a),(c),(d)を参照しながら説明する。
[0026] Example 1 This example, the present invention is applied to a gate recess process of HEMT, the n + -GaAs layer on n + -AlGaAs layer with COF 2 (carbonyl fluoride) / Ar mixed gas This is an example of etching by etching. This process is illustrated in FIG.
This will be described with reference to (a), (c), and (d).

【0027】本実施例においてエッチング・サンプルと
して使用したウェハは、図1(a)に示されるように、
半絶縁性GaAs基板1上にエピタキシャル成長により
形成され、バッファ層として機能する厚さ約500nm
のepi−GaAs層2、厚さ約2nmのAlGaAs
層3、Si等のn型不純物がドープされた厚さ約30n
mのn+ −AlGaAs層4、同様にn型不純物を含む
厚さ約100nmのn+ −GaAs層5、所定の形状に
パターニングされたレジスト・マスク(PR)6が順次
積層されてなるものである。上記レジスト・マスク6の
パターニングは、電子ビーム描画法による露光と現像処
理により行われており、開口部6aの開口径は約300
nmである。
The wafer used as an etching sample in this embodiment is, as shown in FIG.
A thickness of about 500 nm formed by epitaxial growth on a semi-insulating GaAs substrate 1 and functioning as a buffer layer
Epi-GaAs layer 2, AlGaAs having a thickness of about 2 nm
Layer 3, about 30 n thick doped with n-type impurities such as Si
An n + -AlGaAs layer 4 having a thickness of m, an n + -GaAs layer 5 having a thickness of about 100 nm containing an n-type impurity, and a resist mask (PR) 6 patterned in a predetermined shape are sequentially laminated. is there. The patterning of the resist mask 6 is performed by exposure and development by an electron beam lithography method, and the opening 6a has an opening diameter of about 300.
nm.

【0028】このウェハをRFバイアス印加型の有磁場
マイクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極
にセットし、一例として下記の条件で上記n+ −GaA
s層5をエッチングした。 COF2 流量 20 SCCM Ar流量 30 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 40 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このエッチング過程では、COF2 から生成するF*
+ −GaAs層5中のAsをAsF3 ,AsF5 等の
形で、またGaをGaF3 等の形で引き抜く。ただし、
GaF3 は通常のエッチング反応系では蒸気圧が低いた
め、上記の条件ではAr+ ,C+ ,CO+ ,COF+
の入射イオン・エネルギーを若干高め、イオン・スパッ
タ作用によりこれを除去するようにしてある。
This wafer is set on a wafer mounting electrode of a magnetic field microwave plasma etching apparatus of RF bias application type, and as an example, the above n + -GaAs is formed under the following conditions.
The s layer 5 was etched. COF 2 flow rate 20 SCCM Ar flow rate 30 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 40 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this etching process, F * generated from COF 2 converts As in n + -GaAs layer 5 into AsF 3 , AsF 5, and the like. Ga is extracted in the form of GaF 3 or the like. However,
Since GaF 3 has a low vapor pressure in a normal etching reaction system, under the above-mentioned conditions, the incident ion energy of Ar + , C + , CO + , COF + and the like is slightly increased, and this is removed by ion sputtering. It is.

【0029】またこれと同時に、レジスト・マスク6の
分解生成物に由来してCFx が生成し、さらにカルボニ
ル基やC−O結合等がその構造中に取り込まれて強固な
炭素系ポリマーが生成した。この炭素系ポリマーは、生
成量こそ従来プロセス程多くはないが、パターン側壁部
に堆積して図1(c)に示されるような側壁保護膜7を
形成し、少量でも高いエッチング耐性を発揮し、異方性
加工に寄与した。この結果、垂直壁を有するリセス5a
が形成された。ただし、図中の側壁保護膜7は図示の都
合上、厚く描かれているが、実際には極めて薄い膜であ
る。このとき、下地のn+ −AlGaAs層4が露出し
た部分では、その表面にAlFx が形成され、エッチン
グ速度を大幅に低下させる役割を果たした。
[0029] At the same time, CF x is generated from the decomposition products of the resist mask 6, produces a robust carbonaceous polymer further carbonyl group and C-O bond or the like is incorporated in the structure did. Although the amount of this carbon-based polymer is not as large as that of the conventional process, it is deposited on the pattern side wall to form the side wall protective film 7 as shown in FIG. , Contributed to anisotropic processing. As a result, the recess 5a having the vertical wall is formed.
Was formed. Although the side wall protective film 7 in the figure is drawn thick for convenience of illustration, it is actually an extremely thin film. At this time, in the portion where the underlying n + -AlGaAs layer 4 was exposed, AlF x was formed on the surface thereof, and played a role of greatly reducing the etching rate.

【0030】次に、上記のウェハについてO2 プラズマ
処理を行ったところ、図1(d)に示されるように、側
壁保護膜7が燃焼除去された。
Next, when the above wafer was subjected to O 2 plasma treatment, as shown in FIG. 1D, the sidewall protective film 7 was removed by burning.

【0031】この後のゲート電極の形成は、従来公知の
方法にしたがって行えば良い。このプロセスを、図2を
参照しながら説明する。すなわち、上記ウェハに対して
Alの電子ビーム蒸着を行うことにより、一例として厚
さ約200nmのAl層を形成した。この蒸着は、微細
な開口径を有するリセス5aの内部おいてステップ・カ
バレッジ(段差被覆性)が劣化することを利用したもの
であり、図2(a)に示されるように、レジスト・マス
ク6の表面には上部Al層8a、リセス5a底部には下
部Al層8bがそれぞれ形成された。
The subsequent formation of the gate electrode may be performed according to a conventionally known method. This process will be described with reference to FIG. That is, an Al layer having a thickness of about 200 nm was formed as an example by performing electron beam evaporation of Al on the wafer. This vapor deposition is based on the fact that step coverage (step coverage) is degraded inside the recess 5a having a fine opening diameter, and as shown in FIG. An upper Al layer 8a was formed on the surface of the substrate, and a lower Al layer 8b was formed on the bottom of the recess 5a.

【0032】次に、レジスト・マスク6をリフト・オフ
すると、図2(b)に示されるように上部Al層8aも
同時に除去され、リセス5a底部にゲート電極となる下
部Al層8bのみを残すことができた。
Next, when the resist mask 6 is lifted off, the upper Al layer 8a is simultaneously removed as shown in FIG. 2B, leaving only the lower Al layer 8b serving as a gate electrode at the bottom of the recess 5a. I was able to.

【0033】実施例2 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、SOF2 /A
r混合ガスを用いてエッチングした。エッチング条件
は、COF2 をSOF2 に代えた他は実施例1と同じで
ある。本実施例において、F* を主エッチング種とする
+ −GaAs層5のエッチング機構、および側壁保護
機構、下地選択性の達成機構等は、ほぼ実施例1で上述
したとおりである。ただし本実施例では、チオニル基や
C−S結合等を取り込んだ炭素系ポリマーが側壁保護膜
7の形成に寄与することになる。
Embodiment 2 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using SOF 2 / A
Etching was performed using a mixed gas of r. The etching conditions were the same as in Example 1 except that COF 2 was replaced with SOF 2 . In the present embodiment, the etching mechanism of the n + -GaAs layer 5 using F * as the main etching species, the side wall protection mechanism, the mechanism for achieving the base selectivity, and the like are almost as described above in the first embodiment. However, in this embodiment, the carbon-based polymer incorporating a thionyl group, a C—S bond, and the like contributes to the formation of the sidewall protective film 7.

【0034】実施例3 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、COF2 /C
2 混合ガスを用いてエッチングした。以下に、エッチ
ング条件の一例を示す。 COF2 流量 20 SCCM Cl2 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃
Embodiment 3 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using COF 2 / C
Etching was performed using l 2 mixed gas. The following shows an example of the etching conditions. COF 2 flow rate 20 SCCM Cl 2 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0035】このエッチング過程では、COF2 から生
成するF* とCl2 から生成するCl* が主エッチング
種となり、Asを主としてAsF3 ,AsF5 ,AsC
3等の形で、またGaを主としてGaCl3 等の形で
引き抜いた。本実施例では、Gaを蒸気圧の高い塩化物
の形で除去できるため、実施例1に比べてRFバイアス
・パワーが半減されているにもかかわらず、高速エッチ
ングが進行した。
[0035] In this etching process, becomes Cl * main etching species generated from F * and Cl 2 generated from COF 2, mainly AsF 3 a As, AsF 5, ASC
Ga was extracted in the form of l 3 and the like, and Ga was mainly extracted in the form of GaCl 3 and the like. In this embodiment, Ga can be removed in the form of chloride having a high vapor pressure, so that high-speed etching proceeds despite the RF bias power being reduced by half compared to the first embodiment.

【0036】また、レジスト・マスク6の分解生成物に
由来してCClx が生成し、これにカルボニル基やC−
O結合が導入されて強固な側壁保護膜7が形成された。
このときの分解生成物の供給量は、RFバイアス・パワ
ーの低減により実施例1よりも少ないが、CClx の堆
積性がCFx よりも優れているため、側壁保護効果が何
ら低下することはなかった。
Also, CCl x is generated from the decomposition product of the resist mask 6, and this is added to a carbonyl group or C-
O-bonds were introduced, and a strong sidewall protective film 7 was formed.
The supply amount of degradation products at this time, although less than in Example 1 due to the reduction of RF bias power, since the deposition of CCl x is better than CF x, the sidewall protection effect is reduced at all Did not.

【0037】本実施例によっても、良好な異方性形状を
有するリセス5aを形成することができた。本実施例に
おいて、n+ −AlGaAs層4に対する選択比は約5
0であった。
According to this embodiment, the recess 5a having a good anisotropic shape can be formed. In this embodiment, the selectivity with respect to the n + -AlGaAs layer 4 is about 5
It was 0.

【0038】なお、上記のCl2 の代わりにHBrを用
いても、同様に良好な異方性加工を行うことができた。
この場合、炭素系ポリマーとしてCBrx が生成するの
で、レジスト・マスク6に対する選択性をさらに向上さ
せることができた。
Even when HBr was used in place of Cl 2 , good anisotropic processing could be performed similarly.
In this case, since CBr x is generated as a carbon-based polymer, the selectivity to the resist mask 6 could be further improved.

【0039】実施例4 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、SOF2 /C
2 混合ガスを用いてエッチングした。エッチング条件
は、COF2 をSOF2 に代えた他は実施例3と同じで
ある。本実施例において、F* ,Cl* を主エッチング
種とするn+ −GaAs層5のエッチング機構、および
側壁保護機構、下地選択性の達成機構等は、ほぼ実施例
3で上述したとおりである。ただし本実施例では、チオ
ニル基やC−S結合等を取り込んだ炭素系ポリマーが側
壁保護膜7の構成成分として含まれることになる。本実
施例では、SOF2 /Ar系を用いた実施例2に比べて
RFバイアス・パワーが半減されているにもかかわら
ず、高速異方性エッチングが進行した。
Embodiment 4 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using SOF 2 / C
Etching was performed using l 2 mixed gas. The etching conditions were the same as in Example 3 except that COF 2 was changed to SOF 2 . In the present embodiment, the etching mechanism of the n + -GaAs layer 5 using F * and Cl * as main etching species, the side wall protection mechanism, the mechanism for achieving base selectivity, and the like are almost the same as those described in the third embodiment. . However, in this embodiment, a carbon-based polymer incorporating a thionyl group, a C—S bond, and the like is included as a component of the sidewall protective film 7. In the present embodiment, high-speed anisotropic etching progressed in spite of the fact that the RF bias power was reduced by half compared to the second embodiment using the SOF 2 / Ar system.

【0040】本実施例において、n+ −AlGaAs層
4に対する選択比は約50であった。
In this embodiment, the selectivity with respect to the n + -AlGaAs layer 4 was about 50.

【0041】なお、上記のCl2 の代わりにHBrを用
いても、同様に良好な異方性加工を行うことができた。
この場合、炭素系ポリマーとしてCBrx が生成するの
で、レジスト・マスク6に対する選択性をさらに向上さ
せることができた。
Even when HBr was used instead of Cl 2 , good anisotropic processing could be performed similarly.
In this case, since CBr x is generated as a carbon-based polymer, the selectivity to the resist mask 6 could be further improved.

【0042】実施例5 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、NO2 F(フ
ッ化ニトリル)/Cl2 混合ガスを用いてエッチングし
た。エッチング条件の一例を以下に示す。 NO2 F流量 20 SCCM Cl2 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃
Example 5 In this example, the same n + -GaAs layer was etched using a mixed gas of NO 2 F (nitrile fluoride) / Cl 2 . An example of the etching conditions is shown below. NO 2 F flow rate 20 SCCM Cl 2 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0043】このエッチング過程では、NO2 Fから生
成するF* とCl2 から生成するCl* が主エッチング
種となり、エッチング反応が進行した。また、レジスト
・マスク6の分解生成物に由来するCClx ポリマーが
生成し、これにニトリル基やC−N結合が導入されて強
固な側壁保護膜7が形成された。本実施例によっても、
良好な異方性形状を有するリセス5aを形成することが
できた。
[0043] In this etching process, it becomes Cl * main etching species generated from F * and Cl 2 generated from NO 2 F, etching reaction proceeded. Further, a CCl x polymer derived from the decomposition product of the resist mask 6 was formed, and a nitrile group and a C—N bond were introduced into the CCl x polymer, thereby forming a strong sidewall protective film 7. According to this embodiment,
The recess 5a having a favorable anisotropic shape could be formed.

【0044】実施例6 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、COCl
2 (塩化カルボニル)/NF3 混合ガスを用いてエッチ
ングした。エッチング条件の一例を以下に示す。 COCl2 流量 20 SCCM NF3 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このエッチング過程では、COCl2 から生成するCl
* とNF3 から生成するF* が主エッチング種となって
エッチングが進行した。炭素系ポリマーの強化の機構
は、ほぼCOF2 /Cl2 系を用いた実施例3について
上述したとおりである。
Embodiment 6 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using COCl
Etching was performed using a 2 (carbonyl chloride) / NF 3 mixed gas. An example of the etching conditions is shown below. COCl 2 flow rate 20 SCCM NF 3 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this etching process, Cl generated from COCl 2 is used.
* And F * generated from NF 3 became the main etching species, and the etching proceeded. The mechanism for strengthening the carbon-based polymer is almost as described above for Example 3 using the COF 2 / Cl 2 system.

【0045】実施例7 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、SOCl
2 (塩化チオニル)/NF3 混合ガスを用いてエッチン
グした例である。エッチング条件は、COCl2 に代え
てSOCl2 を用いた他は実施例6と同じである。ただ
し、SOCl2 は常温で液体物質であるため、Heガス
・バブリングにより気化させた後、エッチング・チャン
バ内へ導入した。
Embodiment 7 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is
This is an example of etching using a 2 (thionyl chloride) / NF 3 mixed gas. The etching conditions were the same as in Example 6, except that SOCl 2 was used instead of COCl 2 . However, since SOCl 2 is a liquid substance at room temperature, it was vaporized by He gas bubbling and then introduced into the etching chamber.

【0046】このエッチング過程では、SOCl2 から
生成するCl* とNF3 から生成するF* が主エッチン
グ種となってエッチングが進行した。炭素系ポリマーの
強化の機構は、ほぼSOF2 /Cl2 系う用いた実施例
4について上述したとおりである。
In this etching process, Cl * generated from SOCl 2 and F * generated from NF 3 became main etching species, and the etching progressed. The mechanism for strengthening the carbon-based polymer is almost as described above in Example 4 using the SOF 2 / Cl 2 system.

【0047】実施例8 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、COBr
2 (臭化カルボニル)/NF3 混合ガスを用いてエッチ
ングした。エッチング条件の一例は、下記のとおりであ
る。 COBr2 流量 20 SCCM NF3 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 15 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ ただし、COBr2 は常温で液体物質であるため、He
ガス・バブリングにより気化させた後、エッチング・チ
ャンバ内へ導入した。
Embodiment 8 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using COBr
Etching was performed using a 2 (carbonyl bromide) / NF 3 mixed gas. An example of the etching conditions is as follows. COBr 2 flow rate 20 SCCM NF 3 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 15 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. However, since COBr 2 is a liquid substance at normal temperature, He
After being vaporized by gas bubbling, it was introduced into the etching chamber.

【0048】このエッチング過程では、COBr2 から
生成するBr* とNF3 から生成するF* が主エッチン
グ種となってエッチングが進行し、Asは主としてAs
3,AsBr3 、Gaは主としてGaBr3 の形で除
去された。また、本実施例では炭素系ポリマーとして上
述のCClx よりもさらに蒸気圧の低いCBrx が生成
し、このCBrx にカルボニル基やC−O結合が取り込
まれて強固な側壁保護膜7が形成された。したがって、
実施例6あるいは実施例7よりもRFバイアス・パワー
が低減されているにもかかわらず、良好な異方性加工が
実現した。また、CBrx はレジスト・マスク6の表面
を被覆することによりこれを保護するので、レジスト選
択性も実施例6あるいは実施例7に比べて向上した。
In this etching process, the etching proceeds with Br * generated from COBr 2 and F * generated from NF 3 as the main etching species, and As is mainly As.
F 3 , AsBr 3 and Ga were mainly removed in the form of GaBr 3 . Further, in this embodiment, CBr x having a lower vapor pressure than the above-mentioned CCl x is generated as a carbon-based polymer, and a carbonyl group or a C—O bond is incorporated into this CBr x to form a strong sidewall protective film 7. Was done. Therefore,
Although the RF bias power is lower than that of the sixth or seventh embodiment, good anisotropic processing was realized. Further, since CBr x protects the surface of the resist mask 6 by covering it, the resist selectivity was also improved as compared with the embodiment 6 or the embodiment 7.

【0049】実施例9 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、SOBr
2 (臭化チオニル)/NF3 混合ガスを用いてエッチン
グした。本実施例のエッチング条件は、COBr2 に代
えてSOBr2 を用いた他は、実施例8と同じである。
SOBr2 も常温で液体物質であるため、Heガス・バ
ブリングにより気化させた後、エッチング・チャンバ内
へ導入した。
Embodiment 9 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by SOBr
Etching was performed using a 2 (thionyl bromide) / NF 3 mixed gas. The etching conditions in this embodiment are the same as those in Embodiment 8 except that SOBr 2 is used instead of COBr 2 .
Since SOBr 2 is also a liquid substance at room temperature, it was introduced into the etching chamber after being vaporized by bubbling He gas.

【0050】本実施例において、F* ,Br* を主エッ
チング種とするn+ −GaAs層5のエッチング機構、
および側壁保護機構、下地選択性の達成機構等は、ほぼ
実施例8で上述したとおりである。ただし本実施例で
は、チオニル基やC−S結合等を取り込んだ炭素系ポリ
マーが側壁保護膜7の構成成分として含まれることにな
る。
In this embodiment, the etching mechanism of the n + -GaAs layer 5 using F * and Br * as main etching species,
The side wall protection mechanism, the mechanism for achieving the base selectivity, and the like are substantially the same as those described in the eighth embodiment. However, in this embodiment, a carbon-based polymer incorporating a thionyl group, a C—S bond, and the like is included as a component of the sidewall protective film 7.

【0051】実施例10 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、NO2 Br
(臭化ニトリル)/NF3 混合ガスを用いてエッチング
した。本実施例のエッチング条件は、COBr2 に代え
てNO2 Brを用いた他は実施例8と同じである。本実
施例では、ニトリル基やC−N結合等で強化されたCB
x ポリマーが強固な側壁保護膜7を形成するため、低
バイアス条件下で良好な高選択異方性加工を行うことが
できた。
Embodiment 10 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using NO 2 Br
Etching was performed using a (nitrile bromide) / NF 3 mixed gas. The etching conditions of this embodiment are the same as those of the eighth embodiment except that NO 2 Br is used instead of COBr 2 . In this embodiment, CB strengthened with a nitrile group or a C—N bond
Since the r x polymer forms the strong side wall protective film 7, favorable high selective anisotropic processing could be performed under low bias conditions.

【0052】実施例11 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、NOCl(塩
化ニトロシル)/SF6 混合ガスを用いてエッチングし
た。エッチング条件の一例を以下に示す。 NOCl流量 20 SCCM SF6 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このエッチング過程では、ニトロシル基やC−N結合等
で強化されたCClx・ポリマーが強固な側壁保護膜7
を形成した。また、1分子から大量のF* を放出できる
SF6 が用いられていることにより、下地選択性も向上
した。
Embodiment 11 In this embodiment, the same n + -GaAs layer was etched by using a mixed gas of NOCl (nitrosyl chloride) / SF 6 . An example of the etching conditions is shown below. NOCl flow rate 20 SCCM SF 6 flow rate 20 SCCM gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this etching process, a CCl x polymer reinforced by a nitrosyl group or a C—N bond is used to form a strong sidewall protective film 7.
Was formed. The use of SF 6, which can release a large amount of F * from one molecule, also improved the underlayer selectivity.

【0053】実施例12 本実施例では、エッチング工程を2段階化し、COCl
2 /NF3 混合ガスを用いてn+ −GaAs層をジャス
トエッチングした後、上記混合ガス中のNF3の流量比
を高めてn+ −GaAs層の残余部を除去するためのオ
ーバーエッチングを行った。このプロセスを、図1
(a),(b),(c)を参照しながら説明する。
Embodiment 12 In this embodiment, the etching process is divided into two steps,
After just etching the n + -GaAs layer using a 2 / NF 3 mixed gas, over-etching is performed to remove the remaining portion of the n + -GaAs layer by increasing the flow rate ratio of NF 3 in the mixed gas. Was. This process is illustrated in FIG.
Description will be made with reference to (a), (b), and (c).

【0054】まず、図1(a)に示されるウェハについ
て、一例として下記の条件でn+ −GaAs層5をジャ
ストエッチングした。 COCl2 流量 20 SCCM NF3 流量 20 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比50%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 10 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ ジャストエッチング終了時のウェハの状態は図1(b)
に示されるとおりであり、リセス5aの底部に若干のn
+ −GaAs層5の残余部5bが残った状態であった。
First, on the wafer shown in FIG. 1A, as an example, the n + -GaAs layer 5 was just etched under the following conditions. COCl 2 flow rate 20 SCCM NF 3 flow rate 20 SCCM (content ratio in etching gas 50%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 10 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. The state of the wafer at the end of just etching is shown in FIG.
At the bottom of the recess 5a.
The remaining portion 5b of the + -GaAs layer 5 was left.

【0055】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように切り替え、上記残余部5bを除去するためのオー
バーエッチングを行った。 COCl2 流量 10 SCCM NF3 流量 30 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比75%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 10 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このオーバーエッチング工程では、NF3 の含量比がジ
ャストエッチング工程に比べて増大されていることによ
り、n+ −AlGaAs層4の露出面上においてAlF
x の生成が促進された。また、RFバイアス・パワーも
ジャストエッチング工程に比べて半減させた。この結
果、図1(c)に示されるように、残余部5bを除去し
た後にも下地のn+ −AlGaAs層4には何ら悪影響
が及ぶことはなかった。本実施例において、n+ −Al
GaAs層4に対する選択比は100以上に向上した。
Next, as an example, the etching conditions were changed as follows, and over-etching was performed to remove the remaining portion 5b. COCl 2 flow rate 10 SCCM NF 3 flow rate 30 SCCM (content ratio in etching gas: 75%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 10 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this over-etching step, since the content ratio of NF 3 is increased as compared with the just-etching step, the exposed surface of the n + -AlGaAs layer 4 is exposed. AlF on top
Production of x was promoted. Also, the RF bias power was reduced by half compared to the just etching process. As a result, as shown in FIG. 1C, even after the removal of the remaining portion 5b, no adverse effect was exerted on the underlying n + -AlGaAs layer 4. In this embodiment, n + -Al
The selectivity with respect to the GaAs layer 4 was improved to 100 or more.

【0056】実施例13 本実施例はSO2 Cl2 (塩化スルフリル)/NF3
合ガスを用いる2段階エッチングの例であり、オーバー
エッチング工程ではジャストエッチング工程に比べてそ
の組成中のNF3 の流量比を高めた。ジャストエッチン
グ工程、オーバーエッチング工程共、エッチング条件は
COCl2 に代えてSO2 Cl2 を用いた他は実施例1
2とすべて同じである。SO2 Cl2 は常温で液体物質
であるため、Heガス・バブリングにより気化させた
後、エッチング・チャンバ内へ導入した。
Embodiment 13 This embodiment is an example of a two-stage etching using a mixed gas of SO 2 Cl 2 (sulfuryl chloride) / NF 3. In the over-etching process, the NF 3 in the composition is smaller than that in the just etching process. Increased flow ratio. In both the just etching step and the over etching step, the etching conditions were the same as those in the first embodiment except that SO 2 Cl 2 was used instead of COCl 2.
All the same as 2. Since SO 2 Cl 2 is a liquid substance at room temperature, it was vaporized by He gas bubbling and then introduced into the etching chamber.

【0057】SO2 Cl2 は、実施例7で前述したSO
Cl2 に比べて分子内のO原子数が1個多いため、本実
施例ではO* による燃焼作用により炭素系ポリマーの堆
積量が若干減少した。しかし、スルフリル基、そのフラ
グメントであるチオニル基、C−S結合等を含む強固な
炭素系ポリマーが生成し、側壁保護効果が何ら低下する
ことはなかった。もちろん、パーティクル汚染の懸念も
さらに減少した。
The SO 2 Cl 2 is the same as the SO 2 Cl 2 described in the seventh embodiment.
Since the number of O atoms in the molecule is one more than that of Cl 2 , the amount of carbon-based polymer deposited in this example was slightly reduced by the combustion effect of O * . However, a strong carbon-based polymer containing a sulfuryl group, a thionyl group as a fragment thereof, a C—S bond, and the like was generated, and the side wall protection effect was not reduced at all. Of course, concerns about particle contamination have been further reduced.

【0058】本実施例でも、n+ −AlGaAs層4に
対する選択比は100以上であった。
Also in this embodiment, the selectivity to the n + -AlGaAs layer 4 was 100 or more.

【0059】実施例14 本実施例はNOCl/SF6 混合ガスを用いる2段階エ
ッチングの例であり、オーバーエッチング工程ではジャ
ストエッチング工程に比べてその組成中のSF6 の流量
比を高めた。ジャストエッチング工程のエッチング条件
の一例は、以下のとおりである。
Embodiment 14 This embodiment is an example of two-stage etching using a NOCl / SF 6 mixed gas. In the over-etching step, the flow rate ratio of SF 6 in the composition was increased as compared with the just etching step. An example of the etching conditions in the just etching step is as follows.

【0060】 NOCl流量 20 SCCM SF6 流量 20 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比50%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃
NOCl flow rate 20 SCCM SF 6 flow rate 20 SCCM (content ratio in etching gas 50%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0061】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように切り替え、残余部5bを除去するためのオーバー
エッチングを行った。 NOCl流量 10 SCCM SF6 流量 30 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比75%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 10 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このオーバーエッチング工程では、1分子当たりのF*
生成量が元々多いSF6 の流量比がさらに増大されるた
めに、エッチング反応系中のF* の生成量は極めて多く
なり、高い下地選択性が達成された。
Next, as an example, the etching conditions were changed as follows, and over-etching was performed to remove the remaining portion 5b. NOCl flow rate 10 SCCM SF 6 flow rate 30 SCCM (content ratio in etching gas: 75%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 10 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this over-etching step, F * per molecule is used .
Since the flow rate ratio of SF 6 , which is originally large, was further increased, the amount of F * generated in the etching reaction system was extremely large, and high underlayer selectivity was achieved.

【0062】実施例15 本実施例はNOF/Cl2 混合ガスを用いる2段階エッ
チングの例であり、オーバーエッチング工程ではジャス
トエッチング工程に比べてその組成中のNOFの流量比
を高めた。ジャストエッチング工程のエッチング条件の
一例は、以下のとおりである。
Embodiment 15 This embodiment is an example of two-stage etching using a NOF / Cl 2 mixed gas. In the over-etching step, the flow ratio of NOF in the composition is increased as compared with the just-etching step. An example of the etching conditions in the just etching step is as follows.

【0063】 NOF流量 20 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比50%) Cl2 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 20 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃
NOF flow rate 20 SCCM (50% content ratio in etching gas) Cl 2 flow rate 20 SCCM gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0064】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように切り替え、上記残余部5bを除去するためのオー
バーエッチングを行った。 NOF流量 30 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比75%) Cl2 流量 10 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 5 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ 本実施例が前述の実施例12〜実施例14と異なる点
は、選択性の達成に寄与する化学種(ここではF* とニ
トロシル基)を供給する化合物(ここではNOF)の流
量と、主エッチング種を供給する化合物(ここてはCl
2 )の流量が、独立に制御されている点である。つま
り、オーバーエッチング時にF* を増加させようとすれ
ばニトロシル基も同時に増加し、一方、主エッチング種
の相対含量は低下する。したがって、実施例14に比べ
てオーバーエッチング時のRFバイアス・パワーをさら
に減じた条件下でも、良好な選択異方性加工を行うこと
ができた。
Next, as an example, the etching conditions were changed as follows, and over-etching was performed to remove the remaining portion 5b. NOF flow rate 30 SCCM (content ratio in etching gas 75%) Cl 2 flow rate 10 SCCM gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 5 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. This embodiment is different from the above-described embodiments 12 to 14 in that chemical species (here, F * and nitrosyl) contributing to selectivity are achieved. ), And the compound (here, ClF) that supplies the main etching species.
2 ) The flow rate is controlled independently. That is, if F * is to be increased during over-etching, the nitrosyl group will also increase, while the relative content of the main etching species will decrease. Therefore, even under the condition that the RF bias power at the time of over-etching was further reduced as compared with Example 14, good selective anisotropic processing could be performed.

【0065】実施例16 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、COF2 /S
2 Cl2 混合ガスを用いて1段階プロセスによりエッチ
ングした。エッチング条件の一例は、下記のとおりであ
る。 COF2 流量 20 SCCM S2 Cl2 流量 20 SCCM ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 15 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このエッチング過程では、カルボニル基等の導入により
強化された炭素系ポリマーの他に、S2 Cl2 から解離
生成するSも側壁保護膜7の構成成分に加わった。した
がって、COF2 /Cl2 系を用いた実施例3に比べて
RFバイアス・パワーを若干下げた条件下でも良好な異
方性エッチングが進行し、レジスト・マスク6に対する
選択性が向上した。また、炭素系ポリマーの生成量を相
対的に減少させることができたので、パーティクル汚染
が効果的に抑制された。Sは、側壁保護膜7の除去を行
うためのO2 プラズマ処理を行うと容易に昇華除去もし
くは燃焼除去され、何らウェハ上に残存することはなか
った。
Embodiment 16 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using COF 2 / S
Etching was performed by a one-step process using a 2 Cl 2 mixed gas. An example of the etching conditions is as follows. COF 2 flow rate 20 SCCM S 2 Cl 2 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 15 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this etching process, in addition to the carbon-based polymer reinforced by the introduction of a carbonyl group or the like, S generated by dissociation from S 2 Cl 2 is also a sidewall protective film. 7 components. Therefore, as compared with Example 3 using the COF 2 / Cl 2 system, good anisotropic etching progressed even under the condition that the RF bias power was slightly lowered, and the selectivity to the resist mask 6 was improved. In addition, since the amount of carbon-based polymer produced could be relatively reduced, particle contamination was effectively suppressed. S was easily removed by sublimation or burned off when O 2 plasma treatment was performed to remove the sidewall protective film 7, and did not remain on the wafer at all.

【0066】実施例17 本実施例では、同じn+ −GaAs層を、SOF2 /S
2 Cl2 混合ガスを用いてエッチングした。本実施例に
おけるエッチング条件は、COF2 に代えてSOF2
用いた他は、実施例16と同じである。エッチング反応
機構、下地選択性の達成機構等はほほ実施例16で述べ
たとおりであるが、本実施例では、チオニル基,C−S
結合等の導入により強化された炭素系ポリマーにSが加
わり、効果的な側壁保護が行われた。
Embodiment 17 In this embodiment, the same n + -GaAs layer is formed by using SOF 2 / S
Etching was performed using a 2 Cl 2 mixed gas. The etching conditions in this example are the same as those in Example 16 except that SOF 2 was used instead of COF 2 . Although the etching reaction mechanism and the mechanism for achieving the underlayer selectivity are almost the same as those described in Embodiment 16, in this embodiment, a thionyl group, C—S
S was added to the carbon-based polymer reinforced by the introduction of bonds and the like, and effective sidewall protection was performed.

【0067】実施例18 本実施例は、COCl2 /S2 2 混合ガスを用いた2
段階エッチングの例であり、オーバーエッチング工程で
はジャストエッチング工程に比べて上記混合ガス中のS
2 2 の流量比を高めた。ジャストエッチング工程の条
件は、一例として下記のとおりである。
Embodiment 18 In this embodiment, a mixed gas containing COCl 2 / S 2 F 2 mixed gas was used.
This is an example of step etching. In the over-etching process, the S
It increased the flow ratio of 2 F 2. The conditions of the just etching step are as follows as an example.

【0068】 COCl2 流量 20 SCCM S2 2 流量 20 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比50%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 15 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このジャストエッチング工程では、強化された炭素系ポ
リマーとS2 2 から生成するSとにより側壁保護膜7
が形成された。したがって、COCl2 /NF3 系を用
いた実施例12のジャストエッチング工程に比べて低バ
イアス化された条件下でも、良好な異方性エッチングが
進行した。
COCl 2 flow rate 20 SCCM S 2 F 2 flow rate 20 SCCM (content ratio in etching gas 50%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 15 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this just etching step, the sidewall protective film 7 is formed by the reinforced carbon-based polymer and S generated from S 2 F 2.
Was formed. Therefore, favorable anisotropic etching progressed even under the condition of lower bias compared to the just etching step of Example 12 using the COCl 2 / NF 3 system.

【0069】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように切り替え、残余部5bを除去するためのオーバー
エッチングを行った。 COCl2 流量 10 SCCM S2 2 流量 30 SCCM(エッチング
・ガス中の含量比75%) ガス圧 1.3 Pa(=10 mTo
rr) マイクロ波パワー 850 W(2.45 GH
z) RFバイアス・パワー 5 W(2 MHz) ウェハ温度 20 ℃ このオーバーエッチング工程では、S2 2 の含量比が
ジャストエッチング工程に比べて増大されることによ
り、F* とSの生成量がジャストエッチング工程に比べ
て増大し、高選択エッチングを行うことができた。
Next, the etching conditions were switched as follows as an example, and over-etching was performed to remove the remaining portion 5b. COCl 2 flow rate 10 SCCM S 2 F 2 flow rate 30 SCCM (content ratio in etching gas: 75%) Gas pressure 1.3 Pa (= 10 mTo)
rr) Microwave power 850 W (2.45 GH)
z) RF bias power 5 W (2 MHz) Wafer temperature 20 ° C. In this over-etching step, the content ratio of S 2 F 2 is increased as compared with the just-etching step, so that the generation amount of F * and S is reduced. This was increased compared to the just etching step, and high selective etching could be performed.

【0070】実施例19 本実施例では、ジャストエッチング工程でSOCl2
2 2 混合ガスを用い、オーバーエッチング工程で上
記混合ガス中のS2 2 の流量比を高めた。本実施例の
エッチング条件は、COCl2 をSOCl2 に代えた他
は、ジャストエッチング工程、オーバーエッチング工程
共、実施例18と同じである。
Embodiment 19 In this embodiment, the SOCl 2 /
Using the S 2 F 2 mixed gas, the flow ratio of S 2 F 2 in the mixed gas was increased in the over-etching step. The etching conditions of this embodiment are the same as those of the eighteenth embodiment in both the just-etching step and the over-etching step, except that COCl 2 is replaced with SOCl 2 .

【0071】本実施例によっても、極めて優れた選択異
方性エッチングを行うことができた。
According to this embodiment, very excellent selective anisotropic etching could be performed.

【0072】以上、本発明を19例の実施例にもとづい
て説明したが、本発明はこれらに何ら限定されるもので
はない。まず、上述の各実施例では化合物半導体層の積
層系としてGaAs/AlGaAs積層系を例示した
が、本発明は下層側にAlが含まれていれば従来公知の
他の化合物半導体の積層系にも適用可能である。たとえ
ば、GaP/AlGaP、InP/AlInP、GaN
/AlGaN、InAs/AlInAs等の2元素系/
3元素系の積層系、さらにあるいは3元素系/4元素系
等の積層系等のエッチングにも適用できる。
Although the present invention has been described based on the nineteenth embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. First, in each of the above-described embodiments, a GaAs / AlGaAs stacked system is exemplified as a stacked system of compound semiconductor layers. However, the present invention can be applied to other conventionally known stacked systems of compound semiconductors as long as Al is contained in the lower layer side. Applicable. For example, GaP / AlGaP, InP / AlInP, GaN
/ Two-element system such as AlGaN, InAs / AlInAs /
The present invention can be applied to etching of a three-element stacked system, or a three-element / four-element stacked system.

【0073】さらに本発明は、非Al含有/Al含有化
合物半導体の積層系の選択エッチングが必要とされるプ
ロセスであれば、上述のようなHEMTの製造に限られ
ず、たとえば量子ホールや半導体レーザー素子の加工等
にも適用可能である。
Further, the present invention is not limited to the above-described HEMT manufacturing as long as the process requires selective etching of a stacked system of non-Al-containing / Al-containing compound semiconductors. It can also be applied to processing of

【0074】本発明では、各実施例で述べた各種の化合
物の他、次のような化合物を用いることができる。ま
ず、分子内にカルボニル基とハロゲン原子を有する化合
物としては、上述のCOF2 ,COCl2 ,COBr2
の他、COClF(塩化フッ化カルボニル),COBr
F(臭化フッ化カルボニル),COIF(ヨウ化フッ化
カルボニル)等が使用できる。さらに、分子内のカルボ
ニル基の数は1とは限らず、たとえばC2 2 2 (フ
ッ化オキサリル),C2 2 Cl2 (塩化オキサリ
ル),C22 Br2 (臭化オキサリル)等のようにカ
ルボニル基を2個有する化合物も使用できる。この場
合、炭素系ポリマーの強化が促進されることが期待でき
る。
In the present invention, the following compounds can be used in addition to the various compounds described in each Example. First, compounds having a carbonyl group and a halogen atom in the molecule include the above-mentioned COF 2 , COCl 2 , COBr 2
COClF (carbonyl chloride fluoride), COBr
F (carbonyl fluoride fluoride), COIF (carbonyl fluoride fluoride) and the like can be used. Further, the number of carbonyl groups in the molecule is not limited to one, and for example, C 2 O 2 F 2 (oxalyl fluoride), C 2 O 2 Cl 2 (oxalyl chloride), C 2 O 2 Br 2 (oxalyl bromide) ), Etc., compounds having two carbonyl groups can also be used. In this case, it can be expected that reinforcement of the carbon-based polymer is promoted.

【0075】分子内にチオニル基とハロゲン原子とを有
する化合物としては、上述のSOF2 ,SOCl2 ,S
OBr2 の他、SOF4 (四フッ化チオニル),SOC
lBr(塩化臭化チオニル)等を使用することができ
る。分子内にスルフリル基とハロゲン原子とを有する化
合物としては、上述のSO2 Cl2 の他、SO2 ClF
(塩化フッ化スルフリル),SO2 BrF(臭化フッ化
スルフリル)等を使用することができる。
Examples of the compound having a thionyl group and a halogen atom in the molecule include the aforementioned SOF 2 , SOCl 2 , S
In addition to OBr 2 , SOF 4 (thionyl tetrafluoride), SOC
lBr (thionyl chloride bromide) or the like can be used. The compound having a sulfuryl group and a halogen atom in the molecule, other aforementioned SO 2 Cl 2, SO 2 ClF
(Sulfuryl chloride), SO 2 BrF (sulfuryl bromide) and the like can be used.

【0076】分子内にニトロシル基とハロゲン原子とを
有する化合物としては、上述のNOF,NOClの他、
NOCl2 (二塩化ニトロシル),NOCl3 (三塩化
ニトロシル),NOBr(臭化ニトロシル),NOBr
2 (二臭化ニトロシル),NOBr3 (三臭化ニトロシ
ル)等を使用することができる。さらに、分子内にニト
リル基とハロゲン原子とを有する化合物としては、上述
のNO2 F,NO2 Brの他、NO2 Cl(塩化ニトリ
ル)も使用できる。
Compounds having a nitrosyl group and a halogen atom in the molecule include, in addition to the above-mentioned NOF and NOCl,
NOCl 2 (nitrosyl dichloride), NOCl 3 (nitrosyl trichloride), NOBr (nitrosyl bromide), NOBr
2 (nitrosyl dibromide), NOBr 3 (nitrosyl tribromide) and the like can be used. Further, as the compound having a nitrile group and a halogen atom in the molecule, NO 2 Cl (nitrile chloride) can be used in addition to the above-mentioned NO 2 F and NO 2 Br.

【0077】塩素系化合物としては、上述のCl2 ,S
2 Cl2 の他、HCl,BCl3 ,およびS3 Cl2
SCl2 等の他の塩化イオウ等を使用することができ
る。このうち、塩化イオウはSの供給源を兼ねる。臭素
系化合物としては、上述のHBrの他、Br2 ,BBr
3 ,およびS3 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 等の臭化
イオウ等を使用することができる。このうち、臭化イオ
ウはSの供給源を兼ねる。
As the chlorine-based compound, the above-mentioned Cl 2 , S
Other 2 Cl 2, HCl, BCl 3 , and S 3 Cl 2,
Other sulfur chlorides such as SCl 2 can be used. Among them, sulfur chloride also serves as a source of S. As the bromine compound, in addition to the above-mentioned HBr, Br 2 , BBr
3 , and sulfur bromide such as S 3 Br 2 , S 2 Br 2 , SBr 2 and the like can be used. Of these, sulfur bromide also serves as a source of S.

【0078】フッ素系化合物としては、上述のNF3
SF6 ,S2 2 の他、ClF3 ,およびSF2 ,SF
4 ,S2 10等の他のフッ化イオウ等を使用することが
できる。このうち、フッ化イオウはSの供給源を兼ね
る。S供給源としては、上述のフッ化イオウ,塩化イオ
ウ,臭化イオウのようにハロゲン系化学種も同時に供給
し得る化合物の他、H2 Sも使用できる。
As the fluorine-based compound, NF 3 ,
In addition to SF 6 and S 2 F 2 , ClF 3 and SF 2 and SF
4, can be used S 2 F other sulfur fluoride such as 10. Of these, sulfur fluoride also serves as a supply source of S. As the S supply source, H 2 S can be used in addition to compounds capable of simultaneously supplying halogen-based chemical species such as sulfur fluoride, sulfur chloride, and sulfur bromide described above.

【0079】本発明で使用するエッチング・ガスには、
スパッタリング効果,希釈効果,冷却効果等を期待する
意味で、Ar,He等の希ガスが適宜添加されていても
良い。その他、サンプル・ウェハの構成、エッチング条
件、使用するエッチング装置、各種官能基を有する化合
物とハロゲン化合物の組合せ等が適宜変更可能であるこ
とは、言うまでもない。
The etching gas used in the present invention includes:
A rare gas such as Ar or He may be appropriately added in the sense of expecting a sputtering effect, a dilution effect, a cooling effect, and the like. In addition, it goes without saying that the configuration of the sample wafer, the etching conditions, the etching apparatus to be used, the combination of the compound having various functional groups and the halogen compound, and the like can be appropriately changed.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、GaAs/AlGaAs積層系に代表
される非Al含有/Al含有化合物半導体の積層系の選
択異方性エッチングにおいて、各種の極性官能基を含む
エッチング・ガスを使用することにより、炭素系ポリマ
ーの膜質を強化し、その堆積量を減少させても高異方
性、高選択性を達成することが可能となる。
As is clear from the above description, according to the present invention, in the selective anisotropic etching of a non-Al-containing / Al-containing compound semiconductor laminated system represented by a GaAs / AlGaAs laminated system, By using an etching gas containing various polar functional groups, it is possible to enhance the film quality of the carbon-based polymer and achieve high anisotropy and high selectivity even if the deposition amount is reduced.

【0081】したがって本発明は、たとえば化合物半導
体を利用した半導体装置を微細なデザイン・ルールにも
とづいて製造する上で極めて有効であり、さらにこれを
高集積化してMMIC等を構成することにも多大な貢献
をなすものである。もちろん、本発明が優れた脱CFC
対策を提供するものであることは、言うまでもない。
Therefore, the present invention is extremely effective in, for example, manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor based on a fine design rule. Make a significant contribution. Of course, the present invention is excellent in de-CFC
Needless to say, it provides a countermeasure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明をHEMTのゲート・リセス加工に適用
したプロセス例をその工程順にしたがって説明する概略
断面図であり、(a)はn+ −GaAs層の上にレジス
ト・マスクが形成された状態、(b)はn+ −GaAs
層が側壁保護膜の形成を伴いながらエッチングされ、リ
セスが形成されると共に、n+ −GaAs層の残余部が
発生した状態、(c)はAlFx 層が選択的にエッチン
グされた状態、あるいは残余部が除去された状態、
(d)は側壁保護膜が除去された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a process in which the present invention is applied to a gate recess processing of a HEMT in the order of the steps, and FIG. 1 (a) shows a resist mask formed on an n + -GaAs layer; State, (b) is n + -GaAs
The layer is etched with the formation of the sidewall protective film, a recess is formed, and the remaining portion of the n + -GaAs layer is generated. (C) is a state in which the AlF x layer is selectively etched. With the remaining parts removed,
(D) shows a state in which the sidewall protective film has been removed.

【図2】リセス内部へのゲート電極の形成工程をその工
程順にしたがって説明する概略断面図であり、(a)は
レジスト・マスクの表面とリセスの底面に、上部Al層
と下部Al層がそれぞれ被着された状態、(b)はレジ
スト・マスクとその表面の上部Al層が除去され、リセ
スの底面にのみ下部Al層(ゲート電極)が残された状
態を示す概略断面図である。
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views illustrating steps of forming a gate electrode inside a recess in the order of the steps. FIG. 2A shows an upper Al layer and a lower Al layer on the surface of a resist mask and the bottom of the recess, respectively. (B) is a schematic cross-sectional view showing a state in which the resist mask and the upper Al layer on the surface thereof are removed and the lower Al layer (gate electrode) is left only on the bottom surface of the recess.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・半絶縁性GaAs基板 2 ・・・epi−GaAs層 3 ・・・AlGaAs層 4 ・・・n+ −AlGaAs層 5 ・・・n+ −GaAs層 5a・・・リセス 5b・・・(n+ −GaAs層の)残余部 6 ・・・レジスト・マスク 6a・・・開口部 7 ・・・側壁保護膜 8a・・・上部Al層 8b・・・下部Al層(ゲート電極)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-insulating GaAs substrate 2 ... epi-GaAs layer 3 ... AlGaAs layer 4 ... n + -AlGaAs layer 5 ... n + -GaAs layer 5a ... Recess 5b ... Remaining portion (of n + -GaAs layer) 6... Resist mask 6a... Opening 7... Sidewall protective film 8a... Upper Al layer 8b... Lower Al layer (gate electrode)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−87026(JP,A) 特開 昭61−256638(JP,A) 特開 平2−12817(JP,A) 特開 平2−256235(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/338 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-87026 (JP, A) JP-A-61-256638 (JP, A) JP-A-2-12817 (JP, A) JP-A-2- 256235 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/338

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アルミニウムを含む化合物半導体層の上
に積層されたアルミニウムを含まない化合物半導体層
を、分子内にカルボニル基, チオニル基, スルフリル
基, ニトロシル基, ニトリル基から選ばれる少なくとも
1種類の官能基に加えてフッ素原子を有する化合物を含
むエッチング・ガスを用いて選択的にエッチングするこ
とを特徴とするドライエッチング方法。
A compound semiconductor layer containing no aluminum, which is laminated on a compound semiconductor layer containing aluminum, is formed of at least one compound selected from a carbonyl group, a thionyl group, a sulfuryl group, a nitrosyl group, and a nitrile group in a molecule. A dry etching method characterized by selectively etching using an etching gas containing a compound having a fluorine atom in addition to a functional group.
【請求項2】 前記エッチング・ガスが塩素系化合物も
しくは臭素系化合物の少なくとも一方を含むことを特徴
とする請求項1記載のドライエッチング方法。
2. The dry etching method according to claim 1, wherein said etching gas contains at least one of a chlorine compound and a bromine compound.
【請求項3】 アルミニウムを含む化合物半導体層の上
に積層されたアルミニウムを含まない化合物半導体層
を、分子内にカルボニル基, チオニル基, スルフリル
基, ニトロシル基, ニトリル基から選ばれる少なくとも
1種類の官能基に加えて塩素原子もしくは臭素原子の少
なくとも一方を有する化合物と、フッ素系化合物とを含
むエッチング・ガスを用いて選択的にエッチングするこ
とを特徴とするドライエッチング方法。
3. A compound semiconductor layer containing no aluminum, which is laminated on a compound semiconductor layer containing aluminum, comprising at least one compound selected from a carbonyl group, a thionyl group, a sulfuryl group, a nitrosyl group, and a nitrile group in a molecule. A dry etching method characterized by selectively etching using an etching gas containing a compound having at least one of a chlorine atom and a bromine atom in addition to a functional group, and a fluorine-based compound.
【請求項4】 請求項2もしくは請求項3に記載のエッ
チング・ガスを用いて前記アルミニウムを含まない化合
物半導体層を実質的にその層厚分だけエッチングするジ
ャストエッチング工程と、プラズマ中におけるフッ素系
化学種の生成比を前記ジャストエッチング工程における
よりも相対的に高め得るごとく前記エッチング・ガスの
成分混合比を変更し、前記アルミニウムを含まない化合
物半導体層の残余部をエッチングするオーバーエッチン
グ工程とを有することを特徴とするドライエッチング方
法。
4. A just etching step of etching the aluminum-free compound semiconductor layer substantially by the thickness of the aluminum-free compound semiconductor layer using the etching gas according to claim 2; An over-etching step of changing the component mixture ratio of the etching gas so that the generation ratio of the chemical species can be relatively increased as compared with the just etching step, and etching the remaining part of the compound semiconductor layer not containing aluminum. A dry etching method comprising:
【請求項5】 前記エッチング・ガスが、放電解離条件
下でプラズマ中に遊離のイオウを生成することを特徴と
する請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のド
ライエッチング方法。
5. The dry etching method according to claim 1, wherein said etching gas generates free sulfur in plasma under discharge dissociation conditions.
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