JPH01289121A - ３‐５族化合物半導体のデジタルエッチング方法 - Google Patents
３‐５族化合物半導体のデジタルエッチング方法Info
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- JPH01289121A JPH01289121A JP11983588A JP11983588A JPH01289121A JP H01289121 A JPH01289121 A JP H01289121A JP 11983588 A JP11983588 A JP 11983588A JP 11983588 A JP11983588 A JP 11983588A JP H01289121 A JPH01289121 A JP H01289121A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はハロゲンガスのラジカルを用いて、ＩＩＩ ＋
Ｖ族化合物半導体をデジタルエラトングする方法に関す
るものである。
Ｖ族化合物半導体をデジタルエラトングする方法に関す
るものである。
（従来の技術）
従来のＩＩＬＶ族化合物半導体のエツチング方法は、半
導体基板の温度制御をしないか、または基板を一定温度
に保って、反応性イオンエツチングを行っていた。
導体基板の温度制御をしないか、または基板を一定温度
に保って、反応性イオンエツチングを行っていた。
（発明が解決しようとする課題）
半導体基板の温度を制御しない、もしくは一定に保って
エツチングを行うと、半導体と、エッチャントであるガ
スとの表面反応、及び脱離が同時に進行するため、半導
体のエツチングを表面から１原子、もしくは２原子ずつ
制御しながらエツチングすることができないという欠点
があった。
エツチングを行うと、半導体と、エッチャントであるガ
スとの表面反応、及び脱離が同時に進行するため、半導
体のエツチングを表面から１原子、もしくは２原子ずつ
制御しながらエツチングすることができないという欠点
があった。
従って例えば超格子、量子井戸といっな数人オーダーの
寸法をもつ微細な構造に対し原子層オーダーのエツチン
グをすることはできない。また、反応性イオンエツチン
グは、半導体表面にイオン衝撃によるダメージを引き起
こすので、結晶性を保ったままエツチングを行えなかっ
た。
寸法をもつ微細な構造に対し原子層オーダーのエツチン
グをすることはできない。また、反応性イオンエツチン
グは、半導体表面にイオン衝撃によるダメージを引き起
こすので、結晶性を保ったままエツチングを行えなかっ
た。
（課題を解決するための手段）
本発明は、同一元素が表面にでている面方位を持ったＩ
ＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体において、エッチャントで
あるハロゲンガスのラジカルを、前記半導体表面に低温
で表面第一層のみ化学吸着させ、その後、半導体の温度
をあげ、ハロゲン化物を脱離させ、半導体表面から原子
層ずつエツチングすることを特徴とするＩＬＶ族化合物
半導体のデジタルエツチング方法である。
ＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体において、エッチャントで
あるハロゲンガスのラジカルを、前記半導体表面に低温
で表面第一層のみ化学吸着させ、その後、半導体の温度
をあげ、ハロゲン化物を脱離させ、半導体表面から原子
層ずつエツチングすることを特徴とするＩＬＶ族化合物
半導体のデジタルエツチング方法である。
（作用）
ラジカルビームは中性原子であり電場加速を受けておら
ず、半導体は、通常のドライエツチングにおいてダメー
ジの原因となるイオンによる衝撃を受けずに、化学的エ
ツチングがなされる。したがって、エツチング中におい
ても半導体基板表面の結晶性は保たれる。さらにラジカ
ルは不対電子を持った原子であり、化学的に活性である
ので、反応生成物が脱離しないような低い基板温度にお
いても表面化学反応を起こし、化学吸着する。
ず、半導体は、通常のドライエツチングにおいてダメー
ジの原因となるイオンによる衝撃を受けずに、化学的エ
ツチングがなされる。したがって、エツチング中におい
ても半導体基板表面の結晶性は保たれる。さらにラジカ
ルは不対電子を持った原子であり、化学的に活性である
ので、反応生成物が脱離しないような低い基板温度にお
いても表面化学反応を起こし、化学吸着する。
ＩＩＩ族ハロゲン化物はＶ族ハロゲン化物に比べ沸点が
低く、蒸気圧が低い。従って、エツチングはＩＩＩ族ハ
ロゲン化物の生成、脱離に依存する。
低く、蒸気圧が低い。従って、エツチングはＩＩＩ族ハ
ロゲン化物の生成、脱離に依存する。
また、表面第一層が同じ元素となる様な結晶面方位を持
った基板のエツチングは、常に表面第一層において、ハ
ロゲンガスとの化学反応速度が同じであるので、表面か
ら２原子層ずつエツチングが行われる。
った基板のエツチングは、常に表面第一層において、ハ
ロゲンガスとの化学反応速度が同じであるので、表面か
ら２原子層ずつエツチングが行われる。
以上のハロゲンラジカルとＩＩＩ族及びｖ族ハロゲン化
物の性質から、基板温度がＩＩＩ族ハロゲン化物を脱離
させない低い温度において、基板表面第一層にハロゲン
ラジカルを化学吸着させたのち、基板温度をあげること
により、基板最上表面のＩＩＩ族とｖ族のハロゲン化物
のみが脱離し、表面から２原子層分だけのエツチングが
行える。
物の性質から、基板温度がＩＩＩ族ハロゲン化物を脱離
させない低い温度において、基板表面第一層にハロゲン
ラジカルを化学吸着させたのち、基板温度をあげること
により、基板最上表面のＩＩＩ族とｖ族のハロゲン化物
のみが脱離し、表面から２原子層分だけのエツチングが
行える。
（実施例）
以下、この発明の実施例を第１図に基づいて詳細に説明
する。
する。
まず面方位（１１１）Ａのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基
板を有機洗浄し、濃塩酸で基板表面の酸化膜を除去する
。この基板をＩ Ｘ １Ｏ−８ｔｏｒｒの超高真空チャ
ンバにいれ、基板温度を３００°Ｃに保ち、水素のラジ
カルビームを１５分間照射する。このときの水素分圧は
、Ｉ Ｘ １０−’ｔｏｒｒであり、ラジカルビームは
２．４５ＧＨｚのマイクロ波放電により発生される。こ
の水素ラジカルビーム照射により、基板表面にできてい
る薄い自然酸化膜が完全に取り除かれる（第１図（ａ）
）。
板を有機洗浄し、濃塩酸で基板表面の酸化膜を除去する
。この基板をＩ Ｘ １Ｏ−８ｔｏｒｒの超高真空チャ
ンバにいれ、基板温度を３００°Ｃに保ち、水素のラジ
カルビームを１５分間照射する。このときの水素分圧は
、Ｉ Ｘ １０−’ｔｏｒｒであり、ラジカルビームは
２．４５ＧＨｚのマイクロ波放電により発生される。こ
の水素ラジカルビーム照射により、基板表面にできてい
る薄い自然酸化膜が完全に取り除かれる（第１図（ａ）
）。
次に、基板温度を一４０°Ｃに保ち、チャンバ内の塩素
分圧が５Ｘ１０−５ｔｏｒｒになるように、ＧａＡｓ基
板に塩素ラジカルビームを３０秒間照射する。このビー
ムはＥＣＲプラズマで発生させそれを細いノズルやオリ
フィスから照射する。このときＧａＡｓ基板最上層原子
であるＧａのダングリングボンドに塩素が一層化学吸着
する（第１図（ｂ））。Ｇａの塩素化合物は低温ではＧ
ａＣｌ３として安定であるが、これは約−３７°Ｃで蒸
気圧が５Ｘ１０−５ｔｏｒｒとなるので、−４０°Ｃで
は化学吸着した塩素化合物は脱離しない。次に、塩素を
遮断して基板温度を５０’Ｃに上げると、表面に吸着し
ていた塩素は、Ｇａと、Ｇａの一層下にあるＡｓの塩化
物となり、脱離する（第１図（Ｃ））。
分圧が５Ｘ１０−５ｔｏｒｒになるように、ＧａＡｓ基
板に塩素ラジカルビームを３０秒間照射する。このビー
ムはＥＣＲプラズマで発生させそれを細いノズルやオリ
フィスから照射する。このときＧａＡｓ基板最上層原子
であるＧａのダングリングボンドに塩素が一層化学吸着
する（第１図（ｂ））。Ｇａの塩素化合物は低温ではＧ
ａＣｌ３として安定であるが、これは約−３７°Ｃで蒸
気圧が５Ｘ１０−５ｔｏｒｒとなるので、−４０°Ｃで
は化学吸着した塩素化合物は脱離しない。次に、塩素を
遮断して基板温度を５０’Ｃに上げると、表面に吸着し
ていた塩素は、Ｇａと、Ｇａの一層下にあるＡｓの塩化
物となり、脱離する（第１図（Ｃ））。
さらにまた、基板温度を一４０°Ｃにして塩素ラジカル
を照射し、基板温度を５０°Ｃにする過程を繰り返すこ
とにより、ＧａＡｓ基板は２原子層ずつエツチングされ
る。
を照射し、基板温度を５０°Ｃにする過程を繰り返すこ
とにより、ＧａＡｓ基板は２原子層ずつエツチングされ
る。
この実施例ではＧａＡｓのエツチングについて説明した
が、本発明はＡｌＧａＡｓのような混晶やＩｎＰ等でも
適用できる。またマスクパターンを表面に形成しラジカ
ルを照射すればＩＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体のバター
ニングを行うことができる。
が、本発明はＡｌＧａＡｓのような混晶やＩｎＰ等でも
適用できる。またマスクパターンを表面に形成しラジカ
ルを照射すればＩＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体のバター
ニングを行うことができる。
（発明の効果）
本発明の方法ではエツチング工程１サイクル（エッチャ
ントの化学吸着とそれにつづく反応生成物の脱離）で２
原子層ずつしかエツチングされない。
ントの化学吸着とそれにつづく反応生成物の脱離）で２
原子層ずつしかエツチングされない。
従ってエツチング量を入オーダーで精密に制御すること
ができ、しかもエツチングを止めたい原子層で正確に止
めることができるという従来にないデジタル的なエツチ
ングを実現することができる。
ができ、しかもエツチングを止めたい原子層で正確に止
めることができるという従来にないデジタル的なエツチ
ングを実現することができる。
これは例えば超格子構造を持つ量子効果デバイス作・成
ニおいて、原子層レベルのエツチングを行う際に利用で
きるほか、量子細線など、量子効果を狙った、超微細デ
バイスの加工に利用でき、これらのデバイス実現の重要
技術となる。
ニおいて、原子層レベルのエツチングを行う際に利用で
きるほか、量子細線など、量子効果を狙った、超微細デ
バイスの加工に利用でき、これらのデバイス実現の重要
技術となる。
第１図は本発明の一実施例を説明するためのエツチング
プロセスを示す基板表面数原子層の図である。図におい
てそれぞれ、（ａ）；自然酸化膜除去後、（ｂ）；塩素
ラジカル照射後、（Ｃ）；酸化物脱離後、における基板
表面の状態をあられす。 １・・・ガリウム、２・・・ヒ素、３・・・塩素である
。
プロセスを示す基板表面数原子層の図である。図におい
てそれぞれ、（ａ）；自然酸化膜除去後、（ｂ）；塩素
ラジカル照射後、（Ｃ）；酸化物脱離後、における基板
表面の状態をあられす。 １・・・ガリウム、２・・・ヒ素、３・・・塩素である
。
Claims (1)
- 同一元素が表面にでている面方位を持ったIII−Ｖ族
化合物半導体のエッチング方法であって、エッチャント
であるハロゲンガスのラジカルを、前記半導体表面に低
温で表面第一層のみ化学吸着させ、その後、半導体の温
度をあげ、ハロゲン化物を脱離させ、半導体表面から原
子層ずつエッチングすることを特徴とするIII−Ｖ族化
合物半導体のデジタルエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11983588A JPH01289121A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | ３‐５族化合物半導体のデジタルエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11983588A JPH01289121A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | ３‐５族化合物半導体のデジタルエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01289121A true JPH01289121A (ja) | 1989-11-21 |
Family
ID=14771435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11983588A Pending JPH01289121A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | ３‐５族化合物半導体のデジタルエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01289121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170129912A (ko) * | 2015-03-20 | 2017-11-27 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 3d 형상추종성 처리를 위한 원자 층 프로세스 챔버 |
| CN110088882A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-08-02 | 马特森技术有限公司 | 与快速热活化工艺相结合的使用等离子体的原子层刻蚀工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184834A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 加工プロセス中の半導体基板の保護方法 |
| JPS62153198A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体の気相エツチング方法 |
| JPS62186536A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Fujitsu Ltd | 光励起エッチング法 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP11983588A patent/JPH01289121A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184834A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 加工プロセス中の半導体基板の保護方法 |
| JPS62153198A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体の気相エツチング方法 |
| JPS62186536A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Fujitsu Ltd | 光励起エッチング法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170129912A (ko) * | 2015-03-20 | 2017-11-27 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 3d 형상추종성 처리를 위한 원자 층 프로세스 챔버 |
| CN107431033A (zh) * | 2015-03-20 | 2017-12-01 | 应用材料公司 | 用于3d共形处理的原子层处理腔室 |
| CN110088882A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-08-02 | 马特森技术有限公司 | 与快速热活化工艺相结合的使用等离子体的原子层刻蚀工艺 |
| JP2020502794A (ja) * | 2016-12-14 | 2020-01-23 | マットソン テクノロジー インコーポレイテッドＭａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ． | 急速熱活性化プロセスと連係した、プラズマを使用する原子層エッチングプロセス |
| US11062912B2 (en) | 2016-12-14 | 2021-07-13 | Mattson Technology, Inc. | Atomic layer etch process using plasma in conjunction with a rapid thermal activation process |
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