JPH02298029A

JPH02298029A - 化合物半導体のエッチング方法

Info

Publication number: JPH02298029A
Application number: JP1119721A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Seki; 哲也関
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-12-10

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のエツチング方法
に関するものである。

［従来技術］セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｅＳ）など、
およびこれらの混晶より成るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
の反応性ガスを放電室分離型のマイクロ波励起・ＥＣＲ
プラズマ室で活性化させ、被処理材料に一様な方向を持
ったイオンビームを照射する反応性イオンビームエツチ
ング（ＲＩＢＥ）による微細加工方法において、従来マ
スク材として用いられているものには、フォトレジスト
あるいは二酸化シリコンなどがあった。

〔発明が解決しようとする課題］しかし、前述の従来技術によるｍ−ｖｒ族化合物半導体
の加工には、以下の問題がある。

マスク材として重要なことは、被エツチング材に対して
、高い選択性を有することである。しかしながら、フォ
トレジストあるいは二酸化シリコンなどをマスクとして
、■−■族化合物半導体をエツチングする場合、あまり
高い選択比がとれなかった。高い選択比が′とれない場
合、当然マスクは厚（しなければならない。たとえば、
５ｉｎ２をマスクとして、ｚｎＳＣをエツチングする場
合、エツチング条件、あるいは５１０２の形成方法にも
よるが、Ｚｎ５ｅと５ｌｏ２とのエツチング速度の比は
、３程度である。Ｚｎ５ｅを３μｍエツチングしようと
すると、少なくとも５ｉｏ２は１μｍ以上は必要である
が、５１０２をこのように厚く形成すると、５ｉ０２が
歪により割れてしまうことが多々あり、歩留りを著しく
低下させてしまう。また、通常のフォトリソ工程により
パターン作製を行つたフォトレジストをマスクとして用
いた場合、Ｚｎ５ｅとのエツチング速度比は、５Ｉ０２
のときと同程度であまり大きくな（、さらにマスクの断
面形状が、第４図（ａ）に示すように、垂直断面を持た
ないテーパー状の形状であるため、第４図（ｂ）に示す
ように、エツチングの異方性が低（なり、パターン寸法
通りのエツチングを行うことは難しく微細加工には適し
ていない。フォトレジストをマスクとした場合のもう一
つの問題点として、フォトレジストの炭素成分による表
面汚染があり、清浄な試料表面を得ることは困難である
。　　そこで本発明は、以上の問題点を解決するもので
、その目的とするところは再現性、実用性があり、表面
汚染の少ない、異方性の大きな加工形状を作ることがで
きるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のエツチング方法を提供
するところにある。

［課題を解決するための手段］本発明の化合物半導体のエツチング方法は、エツチング
マスクを形成する工程と、反応性ガスを放電室分離型の
マイクロ波励起・ＥＣＲプラズマ室で活性化させ、被処
理材料に一様な方向を持ったイオンビームを照射するこ
とによりドライエツチングを行う工程を含むＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の加工手段において、エツチングマスク
の材質は、酸化アルミニウム、あるいは少な（とも酸化
アルミニウムを含む物質であることを特徴とする。

［実　施　例］以下本発明の方法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体にエ
ツチング加工を施した実施例を示す。

まず、第３図には本発明の実施例におけるエツチング装
置の構成概略断面図を示す。反応性の強いハロゲン元素
を含むガスをエツチングガスとして用いるため、試料準
備室４とエツチング室５とがゲートバルブ１７により分
離された構造となっており、エツチング室５は常に高真
空状態に保たれている。６は電子・サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）プラズマ室であり、磁場発生用円筒ドーナッ
ツ型コイル７で囲まれ、マイクロ波導波管８との接続部
には、マイクロ波導入石英窓がある。マイクロ波で電離
・発生した電子は、軸対称磁場によりサイクロトロン運
動を行いながらガスと衝突を繰り返す。この回転周期は
、磁場強度が、例えば８７５ガウスのときマイクロ波の
周波数、例えば２．４５ＧＨ２と一致し、電子系は共鳴
的にマイクロ波のエネルギーを吸収する。このため低い
ガス圧でも放電が持続し、高いプラズマ密度が得られ、
反応性ガスが長寿命で使用できる。さらに中心部での高
い電解分布により、電子・イオンが中心部に集束するの
で、イオンによるプラズマ室側壁のスパッタ効果が小さ
く、高清浄なプラズマが得られる。ＥＣＲプラズマ室６
で発生したイオンは、メッシコ状の引出し電極部９で加
速され、試料ｌＯに照射される。サンプルホルダー１１
は、マニピユレータ１２により鉛直方間を軸として３６
０＠回転させることができ、試料に入射するイオンビー
ムの方向を変えることができる。

第１図は、第３図の装置により、Ｚｎ５ｅをエツチング
加工したときの一実施例の断面図である。

第１図（ａ）は、エツチング前の断面図であり、１はＺ
ｎ５ｅ、２はエツチングマスクである。エツチングマス
ク２は、本実施例では、Ａｌ２Ｏ３を用いた。マスクの
作製方法は、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すようにリフト
オフにより作製した。すなわち、第２図（ａ）に示すよ
うに、通常のフォトリソ工程により、Ｚｎ５ｅ半導体層
１上にフォトレジスト（ポジタイプ）３のパターンを形
成する。次に第２図（ｂ）に示すように、マスクとなる
材料であるＡ１２０３２を電子ビーム蒸着法などにより
形成する。次にフォトレジスト（ポジタイプ）３ととも
に、フォトレジスト３上のマスク材２を、アセトンなど
の有機溶媒中で除去すると、第２図（Ｃ）に示すように
、Ｚｎ５ｅ上にＡ　Ｉ　２０３のマスクが形成される。

第１図（ｂ）は、以上のような工程により作製された試
料をエツチングした結果を示す断面図である。エツチン
グ条件は、反応性ガスとして純塩素（９９，９９９％）
を用い、ガス圧力１．０ＸＩＯ−’Ｐａ、　　マイクロ
波入射出力１００　Ｗ、　引出し電圧５００　Ｖ、　試
料温度２５℃、イオンビームの照射方間は基板に対し垂
直方向である。Ｚｎ５ｅのエツチング速度は、約６００
　Ａ／分、マスク材であるＡｌ２Ｏ３のエツチング速度
は、約２０　Ａ／分であった。一方フオドレジストくポ
ジタイプ）のエツチング速度は、ポストベークの条件を
１２０℃、３０分間としたとき、約２００　Ａ／分、５
ｉＯｚも同程度である。Ａｌ２Ｏ３は、Ｚｎ５ｅに対し
、Ｏ，Ｏａ倍程度のエツチング速度であり、フォトレジ
スト、Ｓ　ｉ　０２に比べ、約１０倍の高い選択性を有
し、Ｚｎ５ｅのエツチングマスクとして非常に有効であ
る。また、エツチング後の断面形状は、はぼ垂直であり
、異方性の大きなエツチングが達成されている。この高
い選択性（ＺｎＳｅに対するエツチング速度比が０．１
以下）を有するエツチング条件は、エツチングガスの圧
力が、５Ｘ１０”ＰａからＩＰａの範囲、引出し電圧が
１ｋＶ以下であった。エツチングの機構が、物理的スッ
パッタリングの支配的なエツチング条件下では、高い選
択比は得られず、反応性イオンによる化学反応によるエ
ツチングが支配的な条件下で高い選択比が得られ、上記
条件は、主として反応性イオンによりエツチングが起こ
る。また、エツチング後のＺｎ５ｅ表面の汚染状態を、
オージェ電子分光法で評価した結果、フォトレジシトを
マスクとした場合に比べ、炭素による汚染が激減してお
り、清浄な表面が得られた。

本実施例においては、マスク材のうちＡｌ２Ｏ３につい
て説明を行ったが、少なくとも酸化アルミニウムを含む
物質であれば同様の結果が得られる。

また、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のＺｎ５ｅについて説
明を行ったが、Ｚｎ５ＸＳ　ｅｔ−ｘ（０’＜ｘ≦１）
等、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体多こついても同様の
結果が得られた。また、エツチングガスとして、純塩素
ガスを用いているが、ハロゲン元素を含むガス、例えば
ＢＣＩｓ、ＣＣｌ２Ｆ２などでもよい。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば以下の効果が得られ
る。

マイクロ波励起・ＥＣＲプラズマによる反応性イオンビ
ームを用いるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のエツチング方
法において、マスク材として従来用いられていたフォト
レジスト、５１０２の代わりに酸化アルミニウム、ある
いは酸化アルミニウムを含む物質を用いることにより、
従来と比べ■−■族化合物半導体とマスク材とのエツチ
ング速度比を大幅に向上することができ、マスク材を厚
く形成することによるマスク材の割れ等の問題を解決す
ることができる。また、エツチング後の断面形状も異方
性の大きなものとなっており、微細加工が可能となる。

また、従来のフォトレジストマスクにおいて問題となっ
ていた半導体表面の炭素による汚染も、上記マスクを用
いることにより皆無となり、清浄な半導体表面が得られ
、■−■族化合物半導体を用いたデバイスを、再現性、
信頼性よく、かつ容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の方法により、Ａｌ２
Ｏ３）をエツチングマスクとしてＺｎ５ｅのエツチング
を行った一実施例を示す図。第２図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明方法における
エツチングマスクの一作製工程をを示す図。第３図は、本発明の実施例に用いたエツチング装置の概
略図。第４Ｅ　（ａ）、　（ｂ）は、フォトレジストをマスク
としてＺｎ５ｅのエツチングを行った従来例を示す図。１・・・Ｚ　ｎ　、Ｓ　ｅ基板２・・・Ａ１２０３３・・・フォトレジスト４・・・試料準備室５・・・エツチング室６・・・ＥＣＲプラズマ発生室７・・・電磁石８・・・マイクロ波導波管９・・・引出し電極１０・・・試料１１・・・サンプルホルダー１２・・・マニビル−タ１３・・・ガス導入部１４・・・搬送棒１５・・・排気系１６・・・排気系１７・・・ゲートバルブ１８・・・フォトレジストイ丁ンじ−一め勿Ｉ司竿１１刃（ス）（しン

Claims

【特許請求の範囲】

　エッチングマスクを形成する工程と、反応性ガスを放
電室分離型のマイクロ波励起・ＥＣＲプラズマ室で活性
化させ、被処理材料に一様な方向を持ったイオンビーム
を照射することによりドライエッチングを行う工程を含
むII−VI族化合物半導体の加工手段において、前記エッ
チングマスクの材質は、酸化アルミニウム、あるいは少
なくとも酸化アルミニウムを含む物質であることを特徴
とする化合物半導体のエッチング方法。