JP3298161B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【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、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスを使用せず
に行う方法に関する。
【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。
【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。
【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しかるべき
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Ｇａ
Ａｓ層の選択エッチング方法としては、ＣＣｌ2Ｆ2 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、Ｇ
ａ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Ａｌ
Ｆ3 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。
【０００５】たとえば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．２０．，Ｎｏ．１１（１９８１）ｐ．Ｌ８４７〜８
５０には、ＣＣｌ2 Ｆ2 ／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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
選択ドライエッチングには、以下のような問題がある。
まず、上述のＣＣｌ2 Ｆ2 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。
【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。さらに、エッチング時のイ
オンによる照射損傷を回復させるために、３００℃程度
のアニールも必要となる。
【０００８】そこで本発明は、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ガスを使用せずに、高選択比、高異方性、低汚染
性、低損傷性をもって行う方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【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、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出し得る堆積性フッ素系化合物を含みＨ ２ またはＨ ２
Ｓの少なくとも一方が添加されたエッチング・ガスを用
いてＡｌ含有化合物半導体層上で選択的に非Ａｌ含有化
合物半導体層をエッチングするようにしたものである。
【００１０】本発明はまた、前記エッチング・ガスに、
放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出しな
い非堆積性塩素系化合物、もしくは放電解離条件下でプ
ラズマ中に遊離のイオウを放出しない非堆積性臭素系化
合物の少なくとも一方が添加されてなることを特徴とす
る。
【００１１】本発明はまた、放電解離条件下でプラズマ
中に遊離のイオウを放出し得る堆積性塩素系化合物もし
くは同様にイオウを放出し得る堆積性臭素系化合物の少
なくとも一方と、同様にイオウを放出し得る堆積性フッ
素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いてエッチン
グを行うことを特徴とする。
【００１２】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と堆積性フッ素
系化合物とを含むエッチング・ガスを用いて非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、前記堆積性塩素系化合物
もしくは前記堆積性臭素系化合物に対する前記堆積性フ
ッ素系化合物の含量比を前記ジャストエッチング工程に
おけるよりも高めたエッチング・ガスを用いて前記非Ａ
ｌ含有化合物半導体層の残余部をエッチングするオーバ
ーエッチング工程とを有することを特徴とする。
【００１３】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、堆積性フッ
素系化合物と、非堆積性塩素系化合物とを含むエッチン
グ・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層をエッチン
グすることを特徴とする。
【００１４】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、堆積性フッ
素系化合物と、非堆積性塩素系化合物とを含むエッチン
グ・ガスを用いて前記非Ａｌ含有化合物半導体層をジャ
ストエッチングする工程と、このエッチング・ガスから
非堆積性塩素系化合物を除外したエッチング・ガスを用
いてオーバーエッチングを行う工程とを有することを特
徴とする。
【００１５】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、堆積性フッ
素系化合物と、非堆積性フッ素系化合物とを含むエッチ
ング・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層をエッチ
ングすることを特徴とする。
【００１６】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、堆積性フッ
素系化合物と、非堆積性フッ素系化合物とを含むエッチ
ング・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層をジャス
トエッチングする工程と、このエッチング・ガスから非
堆積性フッ素系化合物を除外したエッチング・ガスを用
いてオーバーエッチングを行う工程とを有することを特
徴とする。
【００１７】本発明はまた、堆積性塩素系化合物もしく
は堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、非堆積性フ
ッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いて非Ａｌ
含有化合物半導体層をエッチングすることを特徴とす
る。
【００１８】本発明はまた、エッチング途中でエッチン
グ・ガスの組成を変更することなく１工程でエッチング
を行うプロセスにおいて、前記エッチング・ガスにＨ2
またはＨ2 Ｓの少なくとも一方を添加することを特徴と
する。
【００１９】本発明はまた、ジャストエッチング工程と
オーバーエッチング工程の２工程によりエッチングを行
うプロセスにおいて、オーバーエッチング工程ではジャ
ストエッチング工程で使用したエッチング・ガスにＨ2
またはＨ2 Ｓの少なくとも一方を添加することを特徴と
する。
【００２０】本発明はさらに、ジャストエッチング工程
とオーバーエッチング工程の２工程によりエッチングを
行うプロセスにおいて、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おけるよりも入射イオン・エネ
ルギーを小とすることを特徴とする。
【００２１】
【作用】本発明者は、下地にダメージを与えずに低汚
染，高異方性加工を行うためには、従来のフルオロカー
ボン系ポリマーに代わり、特定の条件下でのみ堆積し、
不要時には容易かつ完全に除去できる別の何らかの側壁
保護物質が必要であると考え、イオウ（Ｓ）に着目し
た。プラズマ中に生成したＳは、エッチング条件にもよ
るが、ウェハ温度がおおよそ９０℃未満の領域ではウェ
ハ表面へ吸着される。このうち、イオンの垂直入射面に
付着したＳは、直ちにスパッタ除去されるか、もしくは
エッチング速度を低下させることに寄与する。一方、イ
オンの垂直入射が原理的に生じないパターンの側壁部に
付着したＳは、そのまま堆積して側壁保護効果を発揮す
る。しかも、エッチング終了後にウェハをおおよそ９０
℃以上に加熱すれば、Ｓは容易に昇華する。あるいは、
レジスト・マスクをアッシングするプロセスが含まれる
場合には、該レジスト・マスクと同時に燃焼させて除去
することも可能である。いずれにしても、Ｓはパーティ
クル汚染の原因となるものではない。
【００２２】したがって本発明では、エッチング・ガス
の構成成分として、放電解離条件下でプラズマ中に遊離
のＳを放出し得る化合物がまず必要である。一方、非Ａ
ｌ含有／Ａｌ含有化合物半導体層の積層系のエッチング
における選択性の達成が原理的にＡｌＦx の生成にもと
づいている限り、エッチング・ガスの構成成分としてＦ
* を放出できる化合物も必要である。
【００２３】このようにプラズマ中にＳとＦ* とが放出
されることが、本発明の必須要件である。さらに、非Ａ
ｌ含有化合物半導体層の構成元素の種類に応じて、ハロ
ゲンその他の元素を含む化合物を適宜選択し、エッチン
グ・ガスに添加することもできる。これは、エッチング
反応生成物に速やかに脱離するに十分な蒸気圧を付与す
るか、あるいはエッチング反応生成物をイオン・スパッ
タ作用により除去するためである。
【００２４】請求項１に記載される発明は、上述の必須
要件を実質的に単一の化合物で満たしたものである。す
なわち、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のＳを放出
し得る堆積性フッ素系化合物を含みＨ ２ またはＨ ２ Ｓの
少なくとも一方が添加されたエッチング・ガスを使用す
る。このとき生成するエッチング反応生成物は、主とし
て化合物半導体層の各構成元素のフッ化物である。
【００２５】請求項２に記載される発明では、Ｓの供給
源とはならないが、エッチング反応系にさらにＣｌもし
くはＢｒを供給し得る非堆積性塩素系化合物もしくは非
堆積性臭素系化合物を、上述の堆積性フッ素系化合物に
添加する。これにより、エッチング反応生成物としては
上記フッ化物の他に、塩化物や臭化物が生成する。ま
た、Ｃｌ+ ，Ｂｒ+ 等のイオンによるスパッタ作用も期
待できる。
【００２６】請求項３に記載される発明では、Ｓの供給
源となり、かつエッチング反応系にさらにＣｌもしくは
Ｂｒを供給し得る堆積性塩素系化合物もしくは堆積性臭
素系化合物を、上述の堆積性フッ素系化合物に添加す
る。これにより、エッチング反応生成物として種々のハ
ロゲン化物を生成させると共に、Ｓの堆積を増強するこ
とができる。
【００２７】請求項４に記載される発明では、請求項３
に記載の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エッチング・ガス中に占める堆積性
フッ素系化合物の含量比を高める。これは、エッチング
反応系中のＦ* の生成量を増大させるためである。オー
バーエッチング工程では下地のＡｌ含有化合物半導体層
の一部が露出するので、Ｆ* を増大させることによりＡ
ｌＦx の生成を促進し、選択性を向上させることができ
る。
【００２８】なおこの場合、ジャストエッチング工程は
相対的にＦ* の少ない条件下で進行することになるが、
非Ａｌ含有化合物半導体層の組成によってはこのことが
有利に働く。たとえば、非Ａｌ含有化合物半導体層がＧ
ａＡｓ層である場合、ジャストエッチング工程において
Ｆ* の生成量が余り大きいと、蒸気圧の低いＧａＦ3が
大量に生成してしまい、エッチングが円滑に進行しなく
なる虞れがある。しかし、オーバーエッチング工程にお
いてのみＦ* の生成量を増大させるようにすれば、この
ような懸念が無くなるわけである。
【００２９】請求項５に記載される発明では、請求項３
で用いたエッチング・ガスに非堆積性塩素系化合物を添
加する。この非堆積性塩素系化合物は、エッチング反応
系中のＣｌ* 量を増大させる。このことにより、エッチ
ング反応生成物として蒸気圧の高い塩化物が大量に生成
するようになり、エッチングを高速化することができ
る。また、Ｃｌ* の増大はエッチング反応系内のＳ／Ｃ
ｌ比（Ｓ原子数とＣｌ原子数の比）を低下させ、Ｓの過
剰な堆積を抑制する効果を有する。したがって、非堆積
性塩素系化合物の添加量が側壁保護膜の形成を阻害しな
い範囲で最適化されていれば、高速異方性加工が可能と
なる。
【００３０】請求項６に記載される発明では、請求項５
に記載されるエッチング・ガスを用いてジャストエッチ
ングを行った後、上記エッチング・ガスの組成から非堆
積性塩素系化合物を除外してオーバーエッチングを行
う。このオーバーエッチング工程では、エッチング・ガ
スからのＣｌ* 生成量が減少するので、エッチング速度
が低下すると共にＳの堆積が促進され、下地選択性が一
層向上する。
【００３１】請求項７に記載される発明では、請求項３
で用いたエッチング・ガスに非堆積性フッ素系化合物を
添加する。この非堆積性フッ素系化合物は、エッチング
反応系中のＦ* 量を増大させる。このＦ* は、主として
エッチング反応系のＳ／Ｆ比（Ｓ原子数とＦ原子数の
比）を減少させることに寄与し、Ｓの過剰な堆積による
エッチング速度の低下や寸法変換差の発生を防止する。
しかも、Ｆ* の増大によりＡｌＦ3 の生成が促進され、
高い下地選択性が達成される。
【００３２】請求項８に記載される発明では、請求項７
に記載されるエッチング・ガスを用いてジャストエッチ
ングを行った後、上記エッチング・ガスの組成から非堆
積性フッ素系化合物を除外してオーバーエッチングを行
う。このオーバーエッチング工程では、エッチング・ガ
スからのＦ* 生成量が減少するのでＡｌＦ3 の生成量は
減少する。しかし、Ｓ／Ｆ比が上昇してＳの堆積が促進
されるので、高選択性は維持できる。
【００３３】以上述べた８つの発明は、いずれもエッチ
ング・ガスの組成として堆積性フッ素系化合物を基本的
な成分として含み、これに高速化や高選択化を図るため
に種々のハロゲンを添加したものであった。これに対
し、次に述べる請求項９の発明では、Ｆ* の供給源とＳ
の供給源を分離する。すなわち、堆積性塩素系化合物ま
たは堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、非堆積性
フッ素系化合物を用いるのである。この場合、Ｓは堆積
性塩素系化合物または堆積性臭素系化合物から供給さ
れ、Ｆ* は非堆積性フッ素系化合物から供給される。エ
ッチング機構は、前述の各発明とほぼ同じである。
【００３４】請求項１０に記載される発明では、エッチ
ング途中でエッチング・ガスの組成を変更することなく
１工程でエッチングを行う場合に、エッチング・ガスに
Ｈ2またはＨ2 Ｓの少なくとも一方を添加する。これら
の化合物は、自身が生成するＨ* でエッチング反応系内
のハロゲン・ラジカルを捕捉してハロゲン化水素の形で
除去することにより、該エッチング反応系内の見掛け上
のＳ／Ｘ比〔Ｓ原子数とハロゲン（Ｘ）原子数の比〕を
上昇させる。つまり、Ｓの堆積が促進されるわけであ
る。特に、Ｈ2 Ｓを使用した場合には、自身がＳ供給源
でもあるため、Ｓ／Ｘ比の上昇効果が一層大きい。
【００３５】請求項１１に記載される発明では、ジャス
トエッチング工程とオーバーエッチング工程の２工程に
よりエッチングを行う場合において、オーバーエッチン
グ工程でのみＨ2 もしくはＨ2 Ｓを添加する。一般にオ
ーバーエッチング時には、被エッチング面積の減少に伴
って相対的にラジカルが過剰となるので、Ｈ2 ，Ｈ2Ｓ
等を添加することで過剰ラジカルを捕捉すると共にＳの
堆積を促進し、異方性形状の劣化や選択性の低下を防止
するのである。この方法によれば、ジャストエッチング
はＳ／Ｘ比が相対的に低い条件で進行するので、プロセ
ス全体としてのエッチング速度が大きく低下しないとい
うメリットがある。
【００３６】請求項１２に記載される発明では、ジャス
トエッチング工程とオーバーエッチング工程の２工程に
よりエッチングを行う場合に、オーバーエッチング工程
における入射イオン・エネルギーをジャストエッチング
工程と比べて相対的に下げる。このことにより、イオン
の垂直入射面に堆積したＳや、Ａｌ含有化合物半導体層
の露出面上に形成されたＡｌＦx 等のスパッタ除去が抑
制され、高選択性が達成される。もちろん、下地の損傷
も大幅に軽減される。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
【００３８】実施例１ 本実施例では、ＨＥＭＴのゲート・リセス加工におい
て、ｎ+ −型ＡｌＧａＡｓ層上のｎ+ −ＧａＡｓ層をＳ
2 Ｆ2 ／Ｘｅ混合ガスを用いて選択的にエッチングして
リセスを形成した後、ゲート電極を形成した。このプロ
セスを、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００３９】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ｅｐ
ｉ−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３０ｎｍ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３００ｎｍで
ある。
【００４０】上記ｎ+ −ＧａＡｓ層５をエッチングする
ため、このウェハをＲＦバイアス印加型の有磁場イクロ
波プラズマ・エッチング装置にセットした。エッチング
条件の一例を以下に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｘｅ流量 ５０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００Ｗ（２ＭＨｚ） ここで、上記Ｓ2 Ｆ2 は、本発明者が先に特願平３−２
１０５１６号明細書において、シリコン系材料層のエッ
チングに用いたフッ化イオウのひとつである。Ｓ2 Ｆ2
から生成するＦ* は、ｎ+ −ＧａＡｓ層５中のＡｓをＡ
ｓＦ3 ，ＡｓＦ 5 等の形で引き抜く。このラジカル反応
は、Ｓ+ ，ＳＦx 等の入射イオンにアシストされる。こ
のとき、ＧａＦ3 に代表されるＧａのフッ化物ＧａＦx
も生成するが、このフッ化物は昇華温度が高い固体であ
る。したがって、Ｇａ，ＧａＦ3等の除去機構は、高バ
イアス条件下で加速されたＸｅによるスパッタリングが
主体となる。一方、Ｓ2 Ｆ2 は、同じくフッ化イオウで
も従来からエッチング・ガスとして使用されているＳＦ
6 とは異なり、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のＳ
を生成することができる。このＳは、イオンの垂直入射
が原理的に生じないパターンの側壁部に堆積し、図２に
示されるような側壁保護膜７を形成した。
【００４１】この結果、上記エッチングは異方的に進行
し、垂直壁を有するリセス５ａが形成された。ｎ+ −Ａ
ｌＧａＡｓ層４が露出すると、その表面にはＡｌＦ
x （主としてｘ＝３）が形成されてエッチング速度が大
幅に低下し、高選択比が得られた。これは、一例として
ＡｌＦ3 の融点（１２９１℃）がＧａＦ3 の沸点（約１
０００℃）よりも高いことからも推測されるように、Ｇ
ａＦx がスパッタ除去される条件下でも、ＡｌＦx はな
おエッチング・マスクとして機能し得るからである。
【００４２】なお、スパッタリング効果を期待してエッ
チング・ガスに添加される化合物としては、上述のＸｅ
の他、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｒｎ等の希ガスを使用しても
良い。
【００４３】上記側壁保護膜７は、エッチング終了後に
ウェハを約９０℃に加熱したところ、図３に示されるよ
うに速やかに昇華除去され、ウェハ上に何らパーティク
ル汚染を惹起させることはなかった。さらに、一例とし
て電子ビーム蒸着により厚さ約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
化することを逆に利用したものであり、図４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８
ａ、リセス５ａ底部には後にゲート電極となる下部Ａｌ
層８ｂがそれぞれ形成された。
【００４４】この後、常法にしたがってレジスト・マス
ク６をリフト・オフすると、図５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底部の下部Ａ
ｌ層８ｂのみを残してゲート電極とすることができた。
【００４５】実施例２ 本実施例では、同じくＨＥＭＴのゲート・リセス加工に
おいて、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ+ −ＧａＡｓ層を
Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2 混合ガスを用いて選択的にエッチング
した。本実施例で使用したウェハは、前出の図１に示し
たものと同じである（以下の実施例でも同じ。）。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上にセットした。
ここで、上記ウェハ載置電極に内蔵される冷却配管に
は、一例として装置外部に接続されるチラーからエタノ
ール冷媒を供給し、ウェハを冷却できるようにした。一
例として下記の条件でｎ+ −ＧａＡｓ層５をエッチング
した。
【００４６】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２５ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃
【００４７】このエッチング過程では、実施例１で述べ
た機構に加えてＣｌがエッチングに関与する。つまりｎ
+ −ＧａＡｓ層５中のＧａおよびＡｓは、いずれもフッ
化物，塩化物の両方の形で除去できるようになる。特
に、Ｇａの塩化物はフッ化物と異なり融点（７７．９
℃）、沸点（２０１．３℃）共に低いので、前述のよう
な希ガス・イオンのスパッタ作用に頼らなくとも、低バ
イアス条件下でエッチングを行うことができる。側壁保
護の機構、下地選択性の達成機構等は、実施例１と同じ
である。
【００４８】実施例３ 本実施例では、同様のエッチングをＳ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2 ／
Ｈ2 Ｓ混合ガスを用いて行った。エッチング条件の一例
を以下に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ３０ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ５Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ 上記のエッチング・ガス組成は、実施例２の組成にＨ2
Ｓを添加したものに相当する。Ｈ2 Ｓは、自身が解離生
成するＨ* によりエッチング反応系内のＦ* やＣｌ* を
捕捉する一方、Ｓも供給するので、系内の見掛け上のＳ
／Ｘ比を上昇させる効果が大きい。つまり、側壁保護効
果が強化されるので、ＲＦバイアス・パワーが一層低減
された条件であるにもかかわらず、良好な異方性加工が
実現された。
【００４９】実施例４ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2 混合ガスを用いてｎ+
−ＧａＡｓ層のジャストエッチングを行った後、Ｓ2 Ｆ
2 ／Ｃｌ2 ／Ｈ2 Ｓ混合ガスを用いてオーバーエッチン
グを行った。ジャストエッチングは、一例として下記の
条件で行った。
【００５０】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２５ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ この過程におけるエッチング機構は、実施例２で上述し
たとおりである。
【００５１】続いて、一例として下記の条件でオーバー
エッチングを行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２５ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ この過程では、Ｈ2 Ｓの添加によりエッチング反応系の
見掛け上のＳ／Ｘ比が上昇しているので、オーバーエッ
チング後でも何ら異方性形状の劣化は生じなかった。し
かも、ＲＦバイアス・パワーが低減されているので、ダ
メージも抑制された。
【００５２】実施例５ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 混合ガスを用いて
ｎ+ −ＧａＡｓ層をエッチングした。エッチング条件の
一例を以下に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃
【００５３】ここで、上記Ｓ2 Ｃｌ2 は、本発明者が先
に特願平３−２１０５１６号明細書において、シリコン
系材料層もしくはＡｌ系材料層のエッチングに用いた塩
化イオウのひとつである。本実施例におけるエッチング
機構は、実施例２とほぼ同様であるが、Ｓ2 Ｆ2 とＳ2
Ｃｌ2 の両方がＳ供給源となるため、側壁保護効果が一
層強化された。
【００５４】なお、上記Ｓ2 Ｃｌ2 をＳ2 Ｂｒ2 に替え
て同じ条件でエッチングを行った場合にも、ほぼ同様の
結果が得られた。ＡｓやＧａの臭化物は、上述の条件か
ら特にＲＦバイアス・パワーを高めなくても除去可能で
ある。
【００５５】実施例６ 本実施例では、実施例５で述べたＳ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2
混合ガスによるエッチングを２段階化し、オーバーエッ
チング工程においてエッチング・ガス中のＳ2Ｆ2 の含
量比を高めた。ジャストエッチング条件の一例を以下に
示す。
【００５６】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ（含量比５０
％） Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用）
【００５７】続いて、ガス流量のみを下記のように変更
し、残りの条件は同一としてオーバーエッチングを行っ
た。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ３０ＳＣＣＭ（含量比７５
％） Ｓ2 Ｃｌ2 流量 １０ＳＣＣＭ このオーバーエッチング工程では、エッチング・ガス中
におけるＳの合計モル数はジャストエッチング工程と比
べて何ら変化していないが、Ｆ* とＣｌ* のモル比が大
幅に変化している。つまり、Ｆ* が過剰とされ、ＡｌＦ
x の形成に有利な条件となっている。これにより、ｎ+
−ＡｌＧａＡｓ層４の露出面においてＡｌＦx の形成が
促進され、オーバーエッチング中でも該ｎ+ −ＡｌＧａ
Ａｓ層４に対して約３０と高い選択比が達成された。
【００５８】実施例７ 本実施例では、同様のエッチングをＳ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｂｒ
2 混合ガスを用いて行い、オーバーエッチング工程にお
いてＳ2 Ｂｒ2 に対するＳ2 Ｆ2 の流量比を高め、かつ
ＲＦバイアス・パワーを下げた。ジャストエッチングの
条件の一例を以下に示す。
【００５９】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ（含量比５０
％） Ｓ2 Ｂｒ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃
【００６０】次に、条件を一例として下記のように切り
替え、オーバーエッチングを行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ３０ＳＣＣＭ（含量比７５
％） Ｓ2 Ｂｒ2 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ このオーバーエッチング工程では、Ｆ* の生成量がＢｒ
* の生成量よりも多くＡｌＦx の生成が促進されている
こと、およびＲＦバイアス・パワーが低減され入射イオ
ン・エネルギーが小さくなっていることにより、選択比
は約６０に向上した。
【００６１】実施例８ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 ／Ｃｌ2 混合ガス
を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をエッチングした。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。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用） 上記のエッチング条件は、実施例２の条件にＣｌ2 を加
えたものである。このエッチング・プロセスでは、エッ
チング反応系中のＣｌ* 量が増大してＡｓＣｌ 3 ，Ｇａ
Ｃｌ3 等の蒸気圧の高い塩化物が効率良く生成するこ
と、Ｓ／Ｘ比が低下すること等の理由により、エッチン
グが高速化された。このプロセスにおける下地選択性
は、約３０であった。
【００６２】実施例９ 本実施例では、同様のエッチングをＳ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｂｒ
2 ／Ｃｌ2 混合ガス用いて行った。エッチング条件の一
例を以下に示す。
【００６３】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｂｒ2 流量 １５ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用） 上記のエッチング・ガス組成は、実施例８のＳ2 Ｃｌ2
をＳ2 Ｂｒ2 に置き換えたものであり、反応生成物とし
て臭化物も生成すること以外は、実施例８とほぼ同様の
機構でエッチングが進行した。
【００６４】本実施例における下地選択性は、約３０で
あった。
【００６５】実施例１０ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 ／Ｃｌ2 混合ガス
を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層のジャストエッチングを行っ
た後、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 混合ガスを用い、かつＲＦ
バイアス・パワーを下げた条件でオーバーエッチングを
行った。ジャストエッチング条件の一例を以下に示す。
【００６６】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用）
【００６７】次に、残存するｎ+ −ＧａＡｓ層５を除去
するため、条件を一例として下記のように切り替え、オ
ーバーエッチングを行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２５ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ ここで、このオーバーエッチング工程におけるＣｌ* と
Ｓの各生成量を、前述のジャストエッチング工程と比較
してみる。簡単のため、個々の化合物の放電解離効率と
化学種同士の再結合は無視し、１分子中のＦ原子数また
はＳ原子数と流量とから単純に計算する。上述のオーバ
ーエッチング条件では、Ｃｌ* 生成量はジャストエッチ
ング条件よりも２５％減少し、Ｓ生成量は１０％以上増
大していることが判る。しかも、ＲＦバイアス・パワー
も半減されている。
【００６８】つまり、上記のオーバーエッチング条件で
は、Ｓ／Ｘ比の上昇と入射イオン・エネルギーの低減の
双方の効果により、Ｓの堆積が促進されている。これに
より、本実施例では、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４に対する
選択比が約６０に向上した。
【００６９】実施例１１ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 ／ＳＦ6 混合ガス
を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をエッチングした。エッチン
グ条件の一例を以下に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用） このエッチング・ガス組成は、実施例５の組成にＳＦ6
を添加したものである。ＳＦ6 は分子中にＳ原子を含む
が、放電解離条件下でも遊離のＳをほとんど放出しない
ことが、本発明者らにより実験的に確認されている。Ｓ
Ｆ6 から生成する大量のＦ* は遊離のＳの一部と結合す
るため、側壁保護膜７は異方性形状の確保に必要最低限
の厚さに形成され、何らレジスト・マスク６との寸法変
換差を発生させることはなかった。また、エッチング反
応系のＦ* が増大することにより、下地のｎ+ −ＡｌＧ
ａＡｓ層４が露出した時点でその露出面にＡｌＦx が効
率良く形成され、高い下地選択性が達成された。
【００７０】実施例１２ 本実施例では、同様のエッチングをＳ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｂｒ
2 ／ＳＦ6 混合ガスを用いて行った。エッチング条件の
一例を下記に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｂｒ2 流量 １５ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用） このエッチング・ガス組成は、前述の実施例１１におけ
るＳ2 Ｃｌ2 をＳ2 Ｂｒ2 に置き換えたものである。エ
ッチング反応生成物として塩化物の代わりに臭化物が生
成すること以外は、ほぼ実施例１１と同様の機構により
エッチングが進行した。
【００７１】本実施例においても、良好な異方性形状を
有するリセス５ａが形成され、下地のｎ+ −ＡｌＧａＡ
ｓ層４に対して約３０の選択比が得られた。
【００７２】実施例１３ 本実施例では、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 ／ＳＦ6 混合ガス
を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層のジャストエッチングを行っ
た後、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2 Ｃｌ2 混合ガスを用い、かつＲＦ
バイアス・パワーを下げた条件でオーバーエッチングを
行った。ジャストエッチングは、一例として下記の条件
で行った。
【００７３】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃（エタノール冷媒使
用） このジャストエッチング過程におけるエッチング機構
は、実施例１１で上述したとおりである。
【００７４】次に、残存するｎ+ −ＧａＡｓ層５を除去
するため、条件を一例として下記のように切り替え、オ
ーバーエッチングを行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２５ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 １５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ ここで、このオーバーエッチング工程におけるＦ* とＳ
の各生成量を、前述のジャストエッチング工程と比較し
てみる。簡単のため、個々の化合物の放電解離効率と化
学種同士の再結合は無視し、１分子中のＦ原子数または
Ｓ原子数と流量とから単純に計算する。また、ＳＦ6 は
遊離のＳを生成しないことから、１分子から最大５個の
Ｆ* を生成するものと考える。上述のオーバーエッチン
グ条件では、Ｆ* 生成量はジャストエッチング条件より
も２０％以上減少し、Ｓ生成量は１０％以上増大してい
ることが判る。しかも、ＲＦバイアス・パワーも半減さ
れている。
【００７５】つまり、上記のオーバーエッチング条件で
は、Ｓ／Ｘ比の上昇、入射イオン・エネルギーの低減の
双方の効果によりＳの堆積が促進されている。これによ
り、本実施例ではｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４に対する選択
比が約６０に向上した。
【００７６】実施例１４ 本実施例では、Ｓ2 Ｃｌ2 ／ＣｌＦ3 混合ガスを用いて
ｎ+ −ＧａＡｓ層を選択的にエッチングした。エッチン
グ条件の一例を以下に示す。 Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ＣｌＦ3 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −１０℃ このエッチング過程では、Ｓ2 Ｃｌ2 およびＣｌＦ3 か
ら解離生成するＣｌ*、およびＣｌＦ3 から解離生成す
るＦ* によるラジカル反応がＳ+ ，ＳＣｌx +，Ｃ
ｌ+ ，ＣｌＦx + 等のイオンにアシストされる一方、Ｓ
2 Ｃｌ2 から生成するＳにより側壁保護膜７が形成され
た。また、ＣｌＦ3 から供給されるＦ* の寄与により、
高い下地選択性が達成された。
【００７７】以上、本発明を１４例の実施例にもとづい
て説明したが、本実施例はこれらの各実施例に何ら限定
されるものではない。まず、上述の各実施例では非Ａｌ
含有／Ａｌ含有化合物半導体層の積層系としてＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ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、Ｉ
ｎＰ／ＡｌＩｎＰ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｓ／Ａ
ｌＩｎＡｓ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。
【００７８】上述の各実施例では、堆積性フッ素系化合
物としてＳ2 Ｆ2 を用いたが、この他にもＳＦ2 ，ＳＦ
4 ，Ｓ2 Ｆ10等を用いることができる。同様に、堆積性
塩素系化合物としては、上述のＳ2 Ｃｌ2 の他、Ｓ3 Ｃ
ｌ2 ，ＳＣｌ2 等を用いることができる。堆積性臭素系
化合物としては、上述のＳ2 Ｂｒ2 の他、Ｓ3 Ｂｒ2 ，
ＳＢｒ2等を用いることができる。
【００７９】非堆積性塩素系化合物としては、上述のＣ
ｌ2 の他、ＢＣｌ3 ，ＨＣｌ等を用いることができる。
非堆積性臭素系化合物は非堆積性塩素系化合物とほぼ同
様の効果を与えるものであり、実施例では具体的に例示
しなかったが、Ｂｒ2 ，ＢＢｒ3 ，ＨＢｒ等を用いるこ
とができる。
【００８０】非堆積性フッ素系化合物としては、上述の
ＳＦ6 の他、ＮＦ3 ，ＸｅＦ2 ，ＨＦ，ＣｌＦ，ＣｌＦ
3 ，ＢｒＦ3 ，ＢｒＦ5 等を用いることができる。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、たとえばレー
ザー素子や量子ホール素子の加工等にも適用可能であ
る。
【００８１】この他、使用するエッチング装置、エッチ
ング条件、ウェハの構成等が適宜変更可能であることは
言うまでもない。
【００８２】
【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、ＣＦＣ系ガスを使用することなく、Ｇ
ａＡｓ／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
を、比較的低いバイアス条件下で高異方性，高選択性，
低損傷性をもって行うことができる。しかも、容易に昇
華可能なＳを側壁保護を行うため、低汚染性でもある。
【００８３】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寄与
をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＨＥＭＴのゲート・リセス加工に適用
したプロセス例において、ｎ+−ＧａＡｓ層の上にレジ
スト・マスクが形成された状態を示す概略断面図であ
る。
【図２】図１の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、リセスが形成された状態を
示す概略断面図である。
【図３】図２の側壁保護膜が除去された状態を示す概略
断面図である。
【図４】レジスト・マスクの表面とリセスの底面にＡｌ
層が被着された状態を示す概略断面図である。
【図５】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。
【符号の説明】
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 ６ ・・・レジスト・マスク ６ａ・・・開口部 ７ ・・・側壁保護膜（Ｓ） ８ａ・・・上部Ａｌ層 ８ｂ・・・下部Ａｌ層（ゲート電極）
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−359691 (32)優先日 平成３年12月11日(1991．12．11) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 平２−309634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−39175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8628（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−270243（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/338

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
    れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的にエッチン
    グするドライエッチング方法において、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る堆積性フッ素系化合物を含みＨ ２ またはＨ ２ Ｓの少な
    くとも一方が添加されたエッチング・ガスを用いてエッ
    チングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
  2. 【請求項２】 前記エッチング・ガスに、放電解離条件
    下でプラズマ中に遊離のイオウを放出しない非堆積性塩
    素系化合物もしくは同じくイオウを放出しない非堆積性
    臭素系化合物の少なくとも一方が添加されてなることを
    特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。
  3. 【請求項３】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
    れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的にエッチン
    グするドライエッチング方法において、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出し得
    る堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、同様にイオ
    ウを放出し得る堆積性フッ素系化合物とを含むエッチン
    グ・ガスを用いてエッチングを行うことを特徴とするド
    ライエッチング方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のエッチング・ガスを用い
    て前記Ａｌ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、 前記堆積性塩素系化合物もしくは前記堆積性臭素系化合
    物に対する前記堆積性フッ素系化合物の含量比を前記ジ
    ャストエッチング工程におけるよりも高めたエッチング
    ・ガスを用いて前記Ａｌ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。
  5. 【請求項５】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
    れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的にエッチン
    グするドライエッチング方法において、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出し得
    る堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、同様にイオ
    ウを放出し得る堆積性フッ素系化合物と、放電解離条件
    下でプラズマ中に遊離のイオウを放出しない非堆積性塩
    素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いてエッチン
    グを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のエッチング・ガスを用い
    て前記Ａｌ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、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る前記堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出
    し得る前記堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、同
    様にイオウを放出し得る前記堆積性フッ素系化合物とを
    含むエッチング・ガスを用いて前記Ａｌ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。
  7. 【請求項７】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
    れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的にエッチン
    グするドライエッチング方法において、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出し得
    る堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、同様にイオ
    ウを放出し得る堆積性フッ素系化合物と、放電解離条件
    下でプラズマ中に遊離のイオウを放出しない非堆積性フ
    ッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いてエッチ
    ングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
  8. 【請求項８】請求項７記載のエッチング・ガスを用いて
    前記Ａｌ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、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る前記堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出
    し得る前記堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、同
    様にイオウを放出し得る前記堆積性フッ素系化合物とを
    含むエッチング・ガスを用いて前記Ａｌ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。
  9. 【請求項９】Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層され
    たＡｌを含まない化合物半導体層を選択的にエッチング
    するドライエッチング方法において、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得
    る堆積性塩素系化合物もしくは同様にイオウを放出し得
    る堆積性臭素系化合物の少なくとも一方と、放電解離条
    件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出しない非堆積性
    フッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いてエッ
    チングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
  10. 【請求項１０】 前記エッチング・ガスにＨ２またはＨ
    ２Ｓの少なくとも一方が添加されてなることを特徴とす
    る請求項３、請求項５、請求項７、請求項９のいずれか
    １項に記載のドライエッチング方法。
  11. 【請求項１１】 請求項３、請求項５、請求項７、請求
    項９のいずれか１項に記載のエッチング・ガスを用いて
    前記Ａｌ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、 前記エッチング・ガスにＨ２またはＨ２Ｓの少なくとも
    一方が添加されてなるエッチング・ガスを用いて前記Ａ
    ｌ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。
  12. 【請求項１２】 前記オーバーエッチング工程を、前記
    ジャストエッチング工程におけるよりも入射イオン・エ
    ネルギーを小とした条件下で行うことを特徴とする請求
    項４、請求項６、請求項８、請求項１１のいずれか１項
    に記載のドライエッチング方法。
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