JPH0191424A - ３−５族化合物半導体の気相エッチング方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の気相エッチング方法Info
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- JPH0191424A JPH0191424A JP24796087A JP24796087A JPH0191424A JP H0191424 A JPH0191424 A JP H0191424A JP 24796087 A JP24796087 A JP 24796087A JP 24796087 A JP24796087 A JP 24796087A JP H0191424 A JPH0191424 A JP H0191424A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ｍ−ｖ族化合物半導体の非常に精密に制御さ
れた気相エツチング方法に関するものである。
れた気相エツチング方法に関するものである。
［従来技術とその問題点］
ＧａＡｓ、ＩｎＰ等のようなｍ−ｖ族化合物半導体の気
相エピタキシャル成長結晶は、発光ダイオード、レーザ
ダイオードのような光デバイスや、ＦＥＴのようなマイ
クロ波デバイスに広く応用されている。ところで、基板
結晶上に気相成長によりエピタキシャル成長を行う場合
、基板結晶゛のエツチングを行うのが普通である。この
エツチングには、基板結晶を反応管にセットする前に行
う溶液によるケミカルエツチングと、反応管にセント後
成長直前に行う気相エツチングとがある。前者は主とし
て基板結晶表面に残っている鏡面研磨の際に発生した破
壊層を取り除くのが目的であり、後者は主としてケミカ
ルエツチング後から反応管にセントするまでの間に表面
に形成された酸化膜や、ゴミなどの付着した不純物を除
去したり、昇温の間に形成された変成層を除去するのが
目的である。この気相エツチングが十分でないと、表面
上に残った酸化膜や微小ゴミ等が核となり、ヒルロック
等の表面欠陥の非常に多い成長面となる。
相エピタキシャル成長結晶は、発光ダイオード、レーザ
ダイオードのような光デバイスや、ＦＥＴのようなマイ
クロ波デバイスに広く応用されている。ところで、基板
結晶上に気相成長によりエピタキシャル成長を行う場合
、基板結晶゛のエツチングを行うのが普通である。この
エツチングには、基板結晶を反応管にセットする前に行
う溶液によるケミカルエツチングと、反応管にセント後
成長直前に行う気相エツチングとがある。前者は主とし
て基板結晶表面に残っている鏡面研磨の際に発生した破
壊層を取り除くのが目的であり、後者は主としてケミカ
ルエツチング後から反応管にセントするまでの間に表面
に形成された酸化膜や、ゴミなどの付着した不純物を除
去したり、昇温の間に形成された変成層を除去するのが
目的である。この気相エツチングが十分でないと、表面
上に残った酸化膜や微小ゴミ等が核となり、ヒルロック
等の表面欠陥の非常に多い成長面となる。
また、エピタキシャル層と基板結晶の界面にディノブ層
と呼ばれるキャリア濃度の非常に低下した部分が生した
りする。これらは何れもデバイス作製上、有害なもので
ある。従って、この気相エツチングは結晶成長上欠かせ
ないプロセスである。
と呼ばれるキャリア濃度の非常に低下した部分が生した
りする。これらは何れもデバイス作製上、有害なもので
ある。従って、この気相エツチングは結晶成長上欠かせ
ないプロセスである。
ところで、最近では、結晶の一部を選択的にエツチング
し、そこに改めて周りの結晶とは電気的。
し、そこに改めて周りの結晶とは電気的。
光学的に性質の異なるエピタキシャル層の成長を行う選
択成長が行われている。この場合にはエツチング深さの
精密な制御が要求されることが多い。
択成長が行われている。この場合にはエツチング深さの
精密な制御が要求されることが多い。
例えば、ＧａＡｓ ＦＥＴにおけるソースとドレイン
部の電極形成用コンタクト層の成長を例にとると、従来
の一般的な方法では、選択エツチングにはＳｉＯ□等の
マスクを通した溶液によるケミカルエツチングが主とし
て用いられてきた。しかし、この方法ではデバイスから
要求されるエツチング深さの精密な制御が困難であり、
更に、ケミカルエツチング後、空気中に取り出し基板結
晶の反応管へのセットを行うため、前述したように、エ
ピタキシャル層と基板結晶の界面にデイツプ層と呼ばれ
るキャリヤ濃度の非常に低下した部分が生じたりする。
部の電極形成用コンタクト層の成長を例にとると、従来
の一般的な方法では、選択エツチングにはＳｉＯ□等の
マスクを通した溶液によるケミカルエツチングが主とし
て用いられてきた。しかし、この方法ではデバイスから
要求されるエツチング深さの精密な制御が困難であり、
更に、ケミカルエツチング後、空気中に取り出し基板結
晶の反応管へのセットを行うため、前述したように、エ
ピタキシャル層と基板結晶の界面にデイツプ層と呼ばれ
るキャリヤ濃度の非常に低下した部分が生じたりする。
これもコンタクト層にとって非常に望ましからざる現象
であった。
であった。
従来の気相エツチングを、第２図に示したハイドライド
気相成長法を用いて説明する。ＧａＡｓの成長を例にと
ると、反応・管２の上流にＧａソースポート６を置き、
その上流からＨ２キャリヤガスとともにＨＣ１ガスを供
給する。この結果、Ｇａｃｌが生成され下流に運ばれる
。また、Ｇａソースポート６をバイパスするパイプ５か
らＡｓの水素化物であるＡＳＨ３をＨ２キャリヤガスと
ともに供給する。この両者のガスが基板結晶１の領域で
混合しＧａＡｓの成長が起こる。気相エツチングはバイ
パスバイブ５からＨＣＩガスを供給することによって行
い、Ｇａ輸送用のＨＣ１ガスとの比を調整することによ
ってそのエツチング速度を制御していた。しかしながら
、この従来方法では、基板結晶温度、Ｇａ輸送用のＨＣ
Ｉガス流量、あるいはＡ３Ｈ３流量等成長条件にエツチ
ング速度が大きく影響され、デバイス作製上要求される
精度を持ってエツチング深さを制御することば不可能で
あった。
気相成長法を用いて説明する。ＧａＡｓの成長を例にと
ると、反応・管２の上流にＧａソースポート６を置き、
その上流からＨ２キャリヤガスとともにＨＣ１ガスを供
給する。この結果、Ｇａｃｌが生成され下流に運ばれる
。また、Ｇａソースポート６をバイパスするパイプ５か
らＡｓの水素化物であるＡＳＨ３をＨ２キャリヤガスと
ともに供給する。この両者のガスが基板結晶１の領域で
混合しＧａＡｓの成長が起こる。気相エツチングはバイ
パスバイブ５からＨＣＩガスを供給することによって行
い、Ｇａ輸送用のＨＣ１ガスとの比を調整することによ
ってそのエツチング速度を制御していた。しかしながら
、この従来方法では、基板結晶温度、Ｇａ輸送用のＨＣ
Ｉガス流量、あるいはＡ３Ｈ３流量等成長条件にエツチ
ング速度が大きく影響され、デバイス作製上要求される
精度を持ってエツチング深さを制御することば不可能で
あった。
また、エツチングの深さも上流部が大きく、下流部が小
さいというように不均一性が大きかった。
さいというように不均一性が大きかった。
本発明の目的は、ｍ−ｖ族化合物半導体の気相エツチン
グにおいて、従来のかかる欠点を除去し、エツチング深
さの精密な制御が可能な気相エツチングの方法を提供し
ようとするものである。
グにおいて、従来のかかる欠点を除去し、エツチング深
さの精密な制御が可能な気相エツチングの方法を提供し
ようとするものである。
本発明は、ｍ−ｖ族化合物半導体の気相エツチング方法
において、■族元素の塩化物を結晶表面に吸着させる第
１の工程と、ｍ−ｖ族化合物半導体の■族元素の塩化物
として結晶表面から■族元素を揮発させる第２の工程と
により、全体としてｍ−ｖ族化合物半導体の結晶表面か
ら一分子層を取り除き、これら第１の工程と第２の工程
を繰り返すことによって、エツチングを行うことを特徴
としている。
において、■族元素の塩化物を結晶表面に吸着させる第
１の工程と、ｍ−ｖ族化合物半導体の■族元素の塩化物
として結晶表面から■族元素を揮発させる第２の工程と
により、全体としてｍ−ｖ族化合物半導体の結晶表面か
ら一分子層を取り除き、これら第１の工程と第２の工程
を繰り返すことによって、エツチングを行うことを特徴
としている。
本発明は２つの工程に分けられる。先ず最初に基板結晶
上にＡ Ｓ Ｃ１３，Ｐ Ｃ７！３のような■族元素の
三塩化物を吸着させる第１の工程である。
上にＡ Ｓ Ｃ１３，Ｐ Ｃ７！３のような■族元素の
三塩化物を吸着させる第１の工程である。
例えば、ＧａＡｓとＡｓＣｌ３の場合、基板結晶温度が
比較的高い場合にはＡ Ｓ Ｃ１ｚの供給により基板結
晶のエツチングが生じるが、２００℃程度になると、基
板結晶上にＡｓＣ１，を供給してもエツチングを生じる
ことはな（ＡｓＣ／、、の吸着のみが起こる。この様に
ＡｓＣｊ！、を吸着したのち、ＡｓＣｊ！、の供給を止
め、次にこの基板結晶の温度を何らかの方法で上昇させ
、ＧａＣｌ３として結晶表面からＧａを取り去る。これ
が第２の工程である。Ｇａの結合ボンドを切られたＡｓ
原子は自分自身で気相中に飛び出すと考えられる。
比較的高い場合にはＡ Ｓ Ｃ１ｚの供給により基板結
晶のエツチングが生じるが、２００℃程度になると、基
板結晶上にＡｓＣ１，を供給してもエツチングを生じる
ことはな（ＡｓＣ／、、の吸着のみが起こる。この様に
ＡｓＣｊ！、を吸着したのち、ＡｓＣｊ！、の供給を止
め、次にこの基板結晶の温度を何らかの方法で上昇させ
、ＧａＣｌ３として結晶表面からＧａを取り去る。これ
が第２の工程である。Ｇａの結合ボンドを切られたＡｓ
原子は自分自身で気相中に飛び出すと考えられる。
この第１の工程と第２の工程により、基板結晶表面の一
分子層がエツチングされることになる。
分子層がエツチングされることになる。
従って、本発明による気相エツチング方法を用いると、
エツチングの深さは第１の工程と第２の工程の繰り返し
の数のみに依存し、しかも、一分子層の単位で制御でき
るようになる。更に、ＡｓＣｌ１．の吸着は一定基板温
度以下なら温度に依存せず基板全面に均一に起こるため
に、エソチング深さは原理的には完全に均一となる。
エツチングの深さは第１の工程と第２の工程の繰り返し
の数のみに依存し、しかも、一分子層の単位で制御でき
るようになる。更に、ＡｓＣｌ１．の吸着は一定基板温
度以下なら温度に依存せず基板全面に均一に起こるため
に、エソチング深さは原理的には完全に均一となる。
次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
本実施例ではＧａＡｓ基板結晶を全面に亘って気相エツ
チングする場合に本発明を適用した例について述べる。
チングする場合に本発明を適用した例について述べる。
本発明に用いた気相エツチング装置の概略を第１図に示
した。この装置において、反応管２の上流からＨ２キャ
リヤガスとともにＡｓＣ１３を供給する。基板結晶１と
しては（１００）面方位のＧａＡｓを用いた。反応管２
の温度は抵抗加熱炉（図示せず）により制御し、上流部
の低温領域３を１５０℃、下流部の高温領域４を３００
℃に保った。エツチング条件は次の通りである。
した。この装置において、反応管２の上流からＨ２キャ
リヤガスとともにＡｓＣ１３を供給する。基板結晶１と
しては（１００）面方位のＧａＡｓを用いた。反応管２
の温度は抵抗加熱炉（図示せず）により制御し、上流部
の低温領域３を１５０℃、下流部の高温領域４を３００
℃に保った。エツチング条件は次の通りである。
Ａ３０１１分圧 Ｉ Ｘｌ０−” ａｔｍ水素流ｆ
ｆｉ ２．０００’ ｃｃ／ｍｉｎエツチ
ングの手順としては、先ず、基板結晶１を反応管上流の
低温領域３におき、所定温度（１５０℃）にまで昇温し
た。その温度に達したところでＡｓＣ１，をＨ２キャリ
ヤガスと共に供給し、基板結晶１に１０秒間Ａ Ｓ Ｃ
ｊ１！ ｚを吸着させた（第１の工程）。次に基板結晶
を下流の高温領域４ （３００℃）に移動して１０秒間
放置しく第２の工程）、その後再び基板結晶１を反応管
上流の低温領域３に移動した。これを１サイクルとして
、ここでは３００サイクルのエツチングを行った。この
後、基板結晶を取り出し、エツチング深さの評価を行っ
たところ、ＧａＡｓは約８５０人の厚さエツチングさて
いることが分かった。これは、１サイクルに一分子層が
エツチングされていることを示している。
ｆｉ ２．０００’ ｃｃ／ｍｉｎエツチ
ングの手順としては、先ず、基板結晶１を反応管上流の
低温領域３におき、所定温度（１５０℃）にまで昇温し
た。その温度に達したところでＡｓＣ１，をＨ２キャリ
ヤガスと共に供給し、基板結晶１に１０秒間Ａ Ｓ Ｃ
ｊ１！ ｚを吸着させた（第１の工程）。次に基板結晶
を下流の高温領域４ （３００℃）に移動して１０秒間
放置しく第２の工程）、その後再び基板結晶１を反応管
上流の低温領域３に移動した。これを１サイクルとして
、ここでは３００サイクルのエツチングを行った。この
後、基板結晶を取り出し、エツチング深さの評価を行っ
たところ、ＧａＡｓは約８５０人の厚さエツチングさて
いることが分かった。これは、１サイクルに一分子層が
エツチングされていることを示している。
次に、反応管２の上流部温度を１００〜１８０℃、下流
部の温度を２５０〜３２５℃の間で変化させたり、Ａｓ
ｃｌ、分圧を変化させてエツチング深さの変化を調べた
が、■サイクルにほぼ一分子層がエツチングされている
結果は変わらなかった。これらの結果は、エツチングの
深さは第１の工程と、第２の工程の繰り返しの数にのみ
依存し、しかも、一分子層の単位で精密に制御できる本
発明の効果を良く現している。また、エツチングの均一
性は、±１％以下の測定誤差以内の極めて小さいもので
あった。更に、エツチング面は、表面欠陥などの特別な
モフォロジーがなく、鏡面性に優れたものが得られた。
部の温度を２５０〜３２５℃の間で変化させたり、Ａｓ
ｃｌ、分圧を変化させてエツチング深さの変化を調べた
が、■サイクルにほぼ一分子層がエツチングされている
結果は変わらなかった。これらの結果は、エツチングの
深さは第１の工程と、第２の工程の繰り返しの数にのみ
依存し、しかも、一分子層の単位で精密に制御できる本
発明の効果を良く現している。また、エツチングの均一
性は、±１％以下の測定誤差以内の極めて小さいもので
あった。更に、エツチング面は、表面欠陥などの特別な
モフォロジーがなく、鏡面性に優れたものが得られた。
なお、この実施例はエツチングのみを行うものであるが
、これを基本として従来の成長方法を組み合わせること
により、容易にエツチング−成長の連続プロセスを実現
できることは明らかであろう。
、これを基本として従来の成長方法を組み合わせること
により、容易にエツチング−成長の連続プロセスを実現
できることは明らかであろう。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明による■−Ｖ族化合物半導体
の気相エツチング方法を用いると、エツチング深さの一
分子層単位での精密な制御および極めて高い均一性の確
保が可能となる。従って、本発明の気相エツチング方法
は、種々のデバイス作製に極めて有用な技術である。
の気相エツチング方法を用いると、エツチング深さの一
分子層単位での精密な制御および極めて高い均一性の確
保が可能となる。従って、本発明の気相エツチング方法
は、種々のデバイス作製に極めて有用な技術である。
第１図は本発明における実施例を説明するための図で、
ＧａＡｓ基板結晶をエツチングする場合に適用した気相
エツチング装置の概略図、第２図は従来の気相エツチン
グ方法を説明するだめの図である。 １・・・・・基板結晶 ２・・・・・反応管 ３・・・・・低温領域 ４・・・・・高温領域 ５・・・・・バイパスパイプ ６・・・・・Ｇａソースポート 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 ｕＩ上 −一
ＧａＡｓ基板結晶をエツチングする場合に適用した気相
エツチング装置の概略図、第２図は従来の気相エツチン
グ方法を説明するだめの図である。 １・・・・・基板結晶 ２・・・・・反応管 ３・・・・・低温領域 ４・・・・・高温領域 ５・・・・・バイパスパイプ ６・・・・・Ｇａソースポート 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 ｕＩ上 −一
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体の気相エッチング方法に
おいて、Ｖ族元素の塩化物を結晶表面に吸着させる第１
の工程と、III−Ｖ族化合物半導体のIII族元素の塩化物
として結晶表面からIII族元素を揮発させる第２の工程
とにより、全体としてIII−Ｖ族化合物半導体の結晶表
面から一分子層を取り除き、これら第１の工程と第２の
工程とを繰り返すことによって、エッチングを行うこと
を特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の気相エッチング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24796087A JPH0618189B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24796087A JPH0618189B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191424A true JPH0191424A (ja) | 1989-04-11 |
| JPH0618189B2 JPH0618189B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=17171113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24796087A Expired - Lifetime JPH0618189B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618189B2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-02 JP JP24796087A patent/JPH0618189B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0618189B2 (ja) | 1994-03-09 |
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