JPH02299231A - 化合物半導体のエッチング方法 - Google Patents
化合物半導体のエッチング方法Info
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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、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。
に関するものである。
[従来技術]
セレン化亜鉛(Z n S e)、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
半導体の従来の微細加工方法は、フォトレジストあるい
は二酸化シリコンなどの絶縁膜をマスクとするウェット
エツチング技術、ドライエツチング技術がある。ウェッ
トエツチング技術において、エツチング液として主に用
いられているのは、水酸化ナトリウム水溶液、塩酸、硝
酸−塩酸一水の混合液が挙げられ、これらのエツチング
液は、所望のエツチング速度を得るために、適当な温度
、あるいは組成で使用されている。
など、およびこれらの混晶より成るII−VI族化合物
半導体の従来の微細加工方法は、フォトレジストあるい
は二酸化シリコンなどの絶縁膜をマスクとするウェット
エツチング技術、ドライエツチング技術がある。ウェッ
トエツチング技術において、エツチング液として主に用
いられているのは、水酸化ナトリウム水溶液、塩酸、硝
酸−塩酸一水の混合液が挙げられ、これらのエツチング
液は、所望のエツチング速度を得るために、適当な温度
、あるいは組成で使用されている。
一方ドライエツチング技術は、平行平板電極を用いたA
rなどの不活性ガスによるイオンエツチング、BCl3
などの反応性ガスによる反応性イオンエツチングが挙げ
られる。
rなどの不活性ガスによるイオンエツチング、BCl3
などの反応性ガスによる反応性イオンエツチングが挙げ
られる。
[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n−vt族化合物半導体
の加工には、以下の問題がある。
の加工には、以下の問題がある。
ウェットエツチング技術については、一般的な問題とし
て、再現性にかけることが挙げられる。
て、再現性にかけることが挙げられる。
m度、エツチング液の組成などをかなり厳密にコントロ
ールしなければ一定したエツチング速度が得られない。
ールしなければ一定したエツチング速度が得られない。
さらに揮発性の物質を含むエツチング液の場合、時間と
共にエツチング液の組成が変化するのでエツチング液を
作製したときと、時間が経過したときとでは、エツチン
グ速度が大きく変わってしまうという問題がある。
共にエツチング液の組成が変化するのでエツチング液を
作製したときと、時間が経過したときとでは、エツチン
グ速度が大きく変わってしまうという問題がある。
さらに、ウェットエツチング技術では、エツチングが等
方向に進行し、サイドエッチが起こるので、マスクの寸
法通りには、パターンを形成することはできない。また
加工断面形状も限られてしまい、例えば、垂直断面の形
成、縦横比の大きい深い溝の形成は、困難である。
方向に進行し、サイドエッチが起こるので、マスクの寸
法通りには、パターンを形成することはできない。また
加工断面形状も限られてしまい、例えば、垂直断面の形
成、縦横比の大きい深い溝の形成は、困難である。
ff−■族化合物半導体のウェットエツチングは、他の
m−v族化合物半導体などに比べ、問題が多い。例えば
、Zn5eを塩酸−硝酸系エツチング液でエツチングを
行う場合、エツチング液がZn5e中にしみ込み、長時
間の水洗を行っても完全に除去することは困難であり、
膜質の特性を著しく悪化させる。また、Zn5e、Zn
5xSel−)(を、NaOH水溶液でエツチングを行
う場合、表面モホロジーが極端に悪化してしまい、精密
なエツチングに適しているとはいえない。塩酸を用いた
場合は、エツチング速度が非常に遅く、II−VI族化
合物半導体を用いたデバイス作製には実用的ではない。
m−v族化合物半導体などに比べ、問題が多い。例えば
、Zn5eを塩酸−硝酸系エツチング液でエツチングを
行う場合、エツチング液がZn5e中にしみ込み、長時
間の水洗を行っても完全に除去することは困難であり、
膜質の特性を著しく悪化させる。また、Zn5e、Zn
5xSel−)(を、NaOH水溶液でエツチングを行
う場合、表面モホロジーが極端に悪化してしまい、精密
なエツチングに適しているとはいえない。塩酸を用いた
場合は、エツチング速度が非常に遅く、II−VI族化
合物半導体を用いたデバイス作製には実用的ではない。
一方Arなどの不活性ガスを用いたイオンエツチング技
術は、エツチング速度を実用的レベルにするにはプラズ
マ放電のパワーを強くする必要があり、半導体基板に大
きなダメージを与えてしまう。また、BCl3などの反
応性ガスを用いた反応性イオンエツチングは、イオンエ
ツチングに比べれば、多少基板に与えるダメージは低減
できるが、許容される範囲のものではない。単にダメー
ジを低減するには、低い放電パワーでもガス圧力を高く
すれば良いが、イオンシース幅とイオンと中性粒子の平
均自由行程とがほぼ同程度となり、イオンビームに指向
性がなくなるため、サイドエツチングが大きくなり、微
細加工という点からみれば大きな欠点を有する。更に、
エツチング側面には、凹凸が発生し、デバイス応用上多
大の不具合を生ずるという問題点を有していた。更に、
エツチング速度を再現性良く制御するにはプラズマの安
定が必要であるが、この従来技術では異常放電が起こり
易くエツチング速度の制御性が悪いという問題点を有し
ていた。更に、エツチング中に炭素(C)が半導体表面
に付着し、これによってもエツチング速度が変動すると
いう問題点を有していた。
術は、エツチング速度を実用的レベルにするにはプラズ
マ放電のパワーを強くする必要があり、半導体基板に大
きなダメージを与えてしまう。また、BCl3などの反
応性ガスを用いた反応性イオンエツチングは、イオンエ
ツチングに比べれば、多少基板に与えるダメージは低減
できるが、許容される範囲のものではない。単にダメー
ジを低減するには、低い放電パワーでもガス圧力を高く
すれば良いが、イオンシース幅とイオンと中性粒子の平
均自由行程とがほぼ同程度となり、イオンビームに指向
性がなくなるため、サイドエツチングが大きくなり、微
細加工という点からみれば大きな欠点を有する。更に、
エツチング側面には、凹凸が発生し、デバイス応用上多
大の不具合を生ずるという問題点を有していた。更に、
エツチング速度を再現性良く制御するにはプラズマの安
定が必要であるが、この従来技術では異常放電が起こり
易くエツチング速度の制御性が悪いという問題点を有し
ていた。更に、エツチング中に炭素(C)が半導体表面
に付着し、これによってもエツチング速度が変動すると
いう問題点を有していた。
このように、従来の方法によるIf−VI族化合物半導
体のエツチングは、非常にむずかしく、■−■族化合物
半導体を用いたデバイス作製の大きな障害となっていた
。そこで本発明は、上記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、またエツ
チング後の基板の損傷が極めて小さく、様々な加工形状
を作ることができる■−■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。
体のエツチングは、非常にむずかしく、■−■族化合物
半導体を用いたデバイス作製の大きな障害となっていた
。そこで本発明は、上記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、またエツ
チング後の基板の損傷が極めて小さく、様々な加工形状
を作ることができる■−■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■−■族化
合物半導体の加工手段において、前記イオンビームが希
ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気体より形成さ
れることを特徴としている。
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■−■族化
合物半導体の加工手段において、前記イオンビームが希
ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気体より形成さ
れることを特徴としている。
更に、前記希ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気
体の水素ガス混合比が、1%乃至75%であることを特
徴としている。
体の水素ガス混合比が、1%乃至75%であることを特
徴としている。
更に、前記希ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気
体の希ガス混合比が、1%乃至る75%であることを特
徴としている。
体の希ガス混合比が、1%乃至る75%であることを特
徴としている。
更に、前記希ガスは、ヘリウム()(e)アルゴン(A
r)ネオン(Ne)のうち少なくとも一つを含むことを
特徴としている。
r)ネオン(Ne)のうち少なくとも一つを含むことを
特徴としている。
更に、前記ハロゲンガスが塩素(CI2)ガスであるこ
とを特徴としている。
とを特徴としている。
更に、前記混合ガスの圧力は、5X10−3Paから1
Paの範囲であることを特徴としている。
Paの範囲であることを特徴としている。
更に、マイクロ波入射出力は、IW以上1kW以下の範
囲であることを特徴としている。
囲であることを特徴としている。
更に、前記イオンビームを放電室より被処理材料に引き
出すための電圧は、0V以上1kV以下の範囲であるこ
とを特徴としている。
出すための電圧は、0V以上1kV以下の範囲であるこ
とを特徴としている。
[実 施 例]
以下本発明の方法によりn−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。
チング加工を施した実施例を示す。
まず、第9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6とエツチング室7とがゲートバルブ19により分
離された構造となっており、エツチング室7は常に高真
空状態に保たれている。8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9で囲まれ、マイクロ波導波管10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[
it−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lf2.45GHz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
での高い電界分布により、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8で発生したイオンは、メツシュ状の引出し電極部
11で加速され、試料12に照射される。サンプルホル
ダー13は、マニピュレータ14により鉛直方向を軸と
して360”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。
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6とエツチング室7とがゲートバルブ19により分
離された構造となっており、エツチング室7は常に高真
空状態に保たれている。8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9で囲まれ、マイクロ波導波管10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[
it−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lf2.45GHz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
での高い電界分布により、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8で発生したイオンは、メツシュ状の引出し電極部
11で加速され、試料12に照射される。サンプルホル
ダー13は、マニピュレータ14により鉛直方向を軸と
して360”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9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。
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、フォトレジスト(ポジタイプ)を用いており、
通常のフォトリン工程によりマスク作製を行ったため、
マスクの断面形状はテーパ状となる。反応性ガスとして
純塩素(99゜999%)と水素(99,9999%)
とアルゴン(99,9999%)の混合ガスを用い、ガ
ス圧力1.0XIO−’Pa、 マイクロ波入射出力
100W1 引出し電圧500 V、 試料温度25
℃、イオンビームの照射方向は基板に対し垂直方向でエ
ツチングを行った。この場合の水素ガス混合比は50%
、アルゴンガス混合比は25%であった。
n5e、2はエツチングマスクである。エツチングマス
ク2は、フォトレジスト(ポジタイプ)を用いており、
通常のフォトリン工程によりマスク作製を行ったため、
マスクの断面形状はテーパ状となる。反応性ガスとして
純塩素(99゜999%)と水素(99,9999%)
とアルゴン(99,9999%)の混合ガスを用い、ガ
ス圧力1.0XIO−’Pa、 マイクロ波入射出力
100W1 引出し電圧500 V、 試料温度25
℃、イオンビームの照射方向は基板に対し垂直方向でエ
ツチングを行った。この場合の水素ガス混合比は50%
、アルゴンガス混合比は25%であった。
第1図(b)は、エツチング後の断面図である。
Zn5eのエツチング速度は、約900 A/分、一方
フオドレジスト(ポジタイプ)のエッチング速度は、ポ
ストベークの条件を120°C,30分間としたとき、
約200 A/分である。エツチングマスクの形状がテ
ーパーを持っておりエツチングマスクもスパッタにより
エツチングが多少起こるため、加工断面形状は、第1図
(b)に示す形状となり、イオンビームを垂直に入射し
ても垂直断面とならないが、エツチング速度に関してい
えば、実用上問題ない。さらにエツチング速度の面内分
布は、20mmx20mmの基板内で±1%以下、加工
後の表面モホロジーは、加工前とほとんど変わらないも
のであった。第2図(a)、 (b)は、エツチング前
のZn5e基板と、上記条件でエツチングを行った後の
Zn5eのフォトルミネッセンスを比べたものである。
フオドレジスト(ポジタイプ)のエッチング速度は、ポ
ストベークの条件を120°C,30分間としたとき、
約200 A/分である。エツチングマスクの形状がテ
ーパーを持っておりエツチングマスクもスパッタにより
エツチングが多少起こるため、加工断面形状は、第1図
(b)に示す形状となり、イオンビームを垂直に入射し
ても垂直断面とならないが、エツチング速度に関してい
えば、実用上問題ない。さらにエツチング速度の面内分
布は、20mmx20mmの基板内で±1%以下、加工
後の表面モホロジーは、加工前とほとんど変わらないも
のであった。第2図(a)、 (b)は、エツチング前
のZn5e基板と、上記条件でエツチングを行った後の
Zn5eのフォトルミネッセンスを比べたものである。
(a)はエツチング前の、 (b)はエツチング後の
フォトルミネッセンスである。バンド端の発光による相
対強度と、深い準位による発光の相対強度比は、エツチ
ング前後とも約50と変化がなく、エツチングによる半
導体層の損傷はほとんどないことがわがる。
フォトルミネッセンスである。バンド端の発光による相
対強度と、深い準位による発光の相対強度比は、エツチ
ング前後とも約50と変化がなく、エツチングによる半
導体層の損傷はほとんどないことがわがる。
第3図に塩素ガスと水素ガスとアルゴンガスの混合ガス
を反応ガスに用いた場合の水素ガス混合比とエツチング
レイトの関係を示す。水素ガス混合比が50%に於て最
大のエツチングレイトが得られた。これは水素イオンに
よる基板表面のクリーニング効果と、アルゴンイオンの
スバ・lター効果によりエツチング表面に付着する炭素
が除去され、反応性エツチングが進むためである。更に
、アルゴンガスを混合した場合の方が異常放電が起こら
ずエツチング速度の再現性はバッチ間で±1%となり安
定した。更に、エツチング側壁は、極めて平滑なものと
なり、パターンマスク通りの寸法形状が得られた。
を反応ガスに用いた場合の水素ガス混合比とエツチング
レイトの関係を示す。水素ガス混合比が50%に於て最
大のエツチングレイトが得られた。これは水素イオンに
よる基板表面のクリーニング効果と、アルゴンイオンの
スバ・lター効果によりエツチング表面に付着する炭素
が除去され、反応性エツチングが進むためである。更に
、アルゴンガスを混合した場合の方が異常放電が起こら
ずエツチング速度の再現性はバッチ間で±1%となり安
定した。更に、エツチング側壁は、極めて平滑なものと
なり、パターンマスク通りの寸法形状が得られた。
デバイス作製など、実用上有効なエツチング条件は以下
の通りである。
の通りである。
まず、ガス圧については、定性的には、第6図に示すよ
うに、ガス圧が高くなるほど、エツチング速度が速くな
る。しかしあまりガス圧が高くなると、放電が起こらな
(なり、また放電が起こった場合でも(lPa以上)イ
オンシース幅とイオ表 1 ンと中性子の平均自由行程とがほぼ同程度となり、イオ
ンビームに指向性がなくなり、微細加工には適していな
い。ガス圧が低い(lxlo−3Pa以下)と、エツチ
ング速度が遅すぎて、実用に適さない。表1には、マイ
クロ波入射出力100W。
うに、ガス圧が高くなるほど、エツチング速度が速くな
る。しかしあまりガス圧が高くなると、放電が起こらな
(なり、また放電が起こった場合でも(lPa以上)イ
オンシース幅とイオ表 1 ンと中性子の平均自由行程とがほぼ同程度となり、イオ
ンビームに指向性がなくなり、微細加工には適していな
い。ガス圧が低い(lxlo−3Pa以下)と、エツチ
ング速度が遅すぎて、実用に適さない。表1には、マイ
クロ波入射出力100W。
引出し電圧500Vで、エツチングガスとして純塩素ガ
スと水素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用いたときの
、ガス圧力に対するZn5eのエツチング速度の変化を
示す。なお、表中のPはガス圧力(Pa)、Rは工、y
チング速度(A/m1n)、Sはサイドエツチングの状
態である。
スと水素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用いたときの
、ガス圧力に対するZn5eのエツチング速度の変化を
示す。なお、表中のPはガス圧力(Pa)、Rは工、y
チング速度(A/m1n)、Sはサイドエツチングの状
態である。
マイクロ波の入射出力は、概略は、第7図に示すように
、出力が高いほど励起が激しくなるので、プラズマ密度
が高くなり、エツチング速度は速くなる。しかしあまり
高出力にすると、プラズマ温度が上がって電極の熱変形
が起こったり、基板温度も輻射熱で上がってしまい、温
度制御が困難となる。IW以上1kW以下の範囲におい
て良好なエツチング特性が得られた。表2には、エツチ
ング速度のマイクロ波入射出力依存性を示す。エツチン
グガスを塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスにし、ガス
圧力l×10〜’Pa1 引出し電圧は400vである
。なお表中の、Mはマイクロ波の入表 2 射出力(W)、Rはエツチング速度(A/m1n)であ
る。
、出力が高いほど励起が激しくなるので、プラズマ密度
が高くなり、エツチング速度は速くなる。しかしあまり
高出力にすると、プラズマ温度が上がって電極の熱変形
が起こったり、基板温度も輻射熱で上がってしまい、温
度制御が困難となる。IW以上1kW以下の範囲におい
て良好なエツチング特性が得られた。表2には、エツチ
ング速度のマイクロ波入射出力依存性を示す。エツチン
グガスを塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスにし、ガス
圧力l×10〜’Pa1 引出し電圧は400vである
。なお表中の、Mはマイクロ波の入表 2 射出力(W)、Rはエツチング速度(A/m1n)であ
る。
引き出し電圧に関しては、第8図に示すように電圧が高
いほど、エツチング速度は大きくなる。
いほど、エツチング速度は大きくなる。
しかし電圧が高すぎると(1kV以上)、物理的スパッ
タリングが強くなり、基板結晶に大きな損傷を与え好ま
しくない。
タリングが強くなり、基板結晶に大きな損傷を与え好ま
しくない。
引き出し電圧をかけない場合(Ov)、基板温度を20
0℃程度に上げれば、ラジカル種によるエツチングが起
こる。この場合エツチングは等方向に進行する。表3に
は、エツチングガスを塩素゛ガスと水素ガスとアルゴン
ガスの混合ガス、ガス圧力をI X I O−’P a
、 マイクロ波人射出力を200Wとしたときの、エツ
チング速度の引出し電圧依存性を示す。なお表中の、H
は引出し電圧(V)、Rはエツチング速度(A/m1n
)、Dは基板の損傷状態である。
0℃程度に上げれば、ラジカル種によるエツチングが起
こる。この場合エツチングは等方向に進行する。表3に
は、エツチングガスを塩素゛ガスと水素ガスとアルゴン
ガスの混合ガス、ガス圧力をI X I O−’P a
、 マイクロ波人射出力を200Wとしたときの、エツ
チング速度の引出し電圧依存性を示す。なお表中の、H
は引出し電圧(V)、Rはエツチング速度(A/m1n
)、Dは基板の損傷状態である。
第4図には、Zn5eの垂直断面加工の一実施例につい
て示す◎ まず、第4図(a)に示すようにZn5el上表3 にフォトレジスト3(ポジタイプ)をスピンコードし、
200℃で30−120分ベータし、T14を約100
OA、電子ビーム蒸着法などでフォトレジスト上に形
成する。次に第4図(b)に示すように、通常のフォト
リングラフィ工程により、フォトレジスト5のパターン
形成を行う。次に第4図(C)に示すようにフォトレジ
スト5をマスクとしてT14のエツチングを行う。
て示す◎ まず、第4図(a)に示すようにZn5el上表3 にフォトレジスト3(ポジタイプ)をスピンコードし、
200℃で30−120分ベータし、T14を約100
OA、電子ビーム蒸着法などでフォトレジスト上に形
成する。次に第4図(b)に示すように、通常のフォト
リングラフィ工程により、フォトレジスト5のパターン
形成を行う。次に第4図(C)に示すようにフォトレジ
スト5をマスクとしてT14のエツチングを行う。
エツチング方法は、ウェットエツチングでは、緩衝フッ
酸溶液を用い、ドライエツチングでは、CF4ガスを用
いた反応性イオンエツチング(RIE)法を用いるが、
精密なパターン転写を行うには、サイドエツチング量の
僅少なドライエツチングの方が望ましい。次に第4図(
d)に示すように、T14をマスクとして、フォトレジ
スト3のエツチングを酸素プラズマを用いたRIE法に
より行う。このとき注意しなければならないことは、酸
素ガスの圧力である。テーパを持たない垂直な断面形状
のエツチングマスクの作製には、通常の平行平板望のド
ライエツチング装置を用いた場合、酸素ガスの圧力は5
Pa程度が望ましい。圧力を高くし過ぎると、エツチン
グが等方向に進行するので、この場合適していない。フ
ォトレジスト3のエツチングマスクとして用いたTI4
はZn5elのエツチング前に緩衝フッ酸溶液などで除
去しておく。
酸溶液を用い、ドライエツチングでは、CF4ガスを用
いた反応性イオンエツチング(RIE)法を用いるが、
精密なパターン転写を行うには、サイドエツチング量の
僅少なドライエツチングの方が望ましい。次に第4図(
d)に示すように、T14をマスクとして、フォトレジ
スト3のエツチングを酸素プラズマを用いたRIE法に
より行う。このとき注意しなければならないことは、酸
素ガスの圧力である。テーパを持たない垂直な断面形状
のエツチングマスクの作製には、通常の平行平板望のド
ライエツチング装置を用いた場合、酸素ガスの圧力は5
Pa程度が望ましい。圧力を高くし過ぎると、エツチン
グが等方向に進行するので、この場合適していない。フ
ォトレジスト3のエツチングマスクとして用いたTI4
はZn5elのエツチング前に緩衝フッ酸溶液などで除
去しておく。
次に、第1図の実施例と同様の条件で、塩素ガスとアル
ゴンガスの混合ガスのイオンビームでZn5eのエツチ
ングを行えば、第4図(e)に示すような垂直断面が形
成される。またこのときサイドエッチはほとんど起こら
ない。そのため、多少工程は複雑化するが、異方性エツ
チングに関していえば、第4図の方法は有効な手段とい
える。
ゴンガスの混合ガスのイオンビームでZn5eのエツチ
ングを行えば、第4図(e)に示すような垂直断面が形
成される。またこのときサイドエッチはほとんど起こら
ない。そのため、多少工程は複雑化するが、異方性エツ
チングに関していえば、第4図の方法は有効な手段とい
える。
第5図は、イオンビームを、znSe基板1の表面に対
して、斜めの方向から入射させ、エツチングを行った実
施例を示すものである。第5図(a)はエツチング前の
状態、第5図(b)は(a)の基板に対し、矢印で示す
方向よりイオンビームを入射させ、エツチングを行った
ときの断面図である。イオンビームの入射方向に優先的
にエツチングが進行し、斜め方向に溝が形成されている
。
して、斜めの方向から入射させ、エツチングを行った実
施例を示すものである。第5図(a)はエツチング前の
状態、第5図(b)は(a)の基板に対し、矢印で示す
方向よりイオンビームを入射させ、エツチングを行った
ときの断面図である。イオンビームの入射方向に優先的
にエツチングが進行し、斜め方向に溝が形成されている
。
本実施例においては、II−VI族化合物半導体として
Zn5eについて説明を行ったが、Zn5xSel−x
(0<x≦1)等、他のII−VI族化合物半導体につ
いても有効である。またエツチングマスクとしてフォト
レジストを用いて説明を行ったが、被エツチング材料に
対して、選択比のとれるもの、例えばZn5eを被エツ
チング材料とした場合、5IOX、SiN、などの絶縁
物、MOlNlなどの金属についても有効である。
Zn5eについて説明を行ったが、Zn5xSel−x
(0<x≦1)等、他のII−VI族化合物半導体につ
いても有効である。またエツチングマスクとしてフォト
レジストを用いて説明を行ったが、被エツチング材料に
対して、選択比のとれるもの、例えばZn5eを被エツ
チング材料とした場合、5IOX、SiN、などの絶縁
物、MOlNlなどの金属についても有効である。
[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。
る。
II−VI族化合物半導体のエツチング方法として、マ
イクロ波励起・ECRプラズマによる反応性イオンビー
ムを用いることにより、従来のウェットエツチング技術
、あるいは、イオンエツチング、反応性イオンエツチン
グなどのドライエツチング技術と比べ、再現性、制御性
の格段に優れたエツチングを行うことができる。また、
特に従来の■−■族化合物半導体のドライエツチング技
術と比べ、半導体層に与える損傷を大幅に低減すること
ができる。さらに、イオンビーム、エツチングマスクの
形状を制御することにより、テーパ状の溝、垂直断面、
斜めの溝などの加工が可能となり、■−■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。
イクロ波励起・ECRプラズマによる反応性イオンビー
ムを用いることにより、従来のウェットエツチング技術
、あるいは、イオンエツチング、反応性イオンエツチン
グなどのドライエツチング技術と比べ、再現性、制御性
の格段に優れたエツチングを行うことができる。また、
特に従来の■−■族化合物半導体のドライエツチング技
術と比べ、半導体層に与える損傷を大幅に低減すること
ができる。さらに、イオンビーム、エツチングマスクの
形状を制御することにより、テーパ状の溝、垂直断面、
斜めの溝などの加工が可能となり、■−■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。
更に、水素ガスと希ガスのイオンビームがエツチング表
面の不純物を取り除くため反応性エツチングが制御良く
行われエツチングレイトが向上するという効果を有する
。更に、プラズマの異常放電が起こらずエツチングレイ
トが安定するため再現性良くエツチング深さを制御する
ことが出来るという効果を有する。更に、エツチング側
面が、極めて平滑となり、マスクパターン通りのエツチ
ング形状が得られるという効果を有する。
面の不純物を取り除くため反応性エツチングが制御良く
行われエツチングレイトが向上するという効果を有する
。更に、プラズマの異常放電が起こらずエツチングレイ
トが安定するため再現性良くエツチング深さを制御する
ことが出来るという効果を有する。更に、エツチング側
面が、極めて平滑となり、マスクパターン通りのエツチ
ング形状が得られるという効果を有する。
第1図(a)、 (1))は、本発明の方法により、フ
ォトレジスト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)、 (b)は、それぞれ本発明の方法によ
るエツチングの前後のZn5e層のフォトルミネブセン
スを示す図。 第3図は、本発明の一実施例を示す塩素ガスと水素ガス
とアルゴンガス中のアルゴンガス混合比とエツチングレ
イトの関係を示す図。 第4図(a)〜(e)は、本発明により、Zn5eの垂
直端面加工を行った一実施例を示す図。 第5図(a)、(1))は、本発明の方法により、Zn
5eの斜め溝の加工を行った一実施例を示す図。 第6図は、エツチング速度とガス圧力の関係を示す図。 第7図は、エツチング速度と引出し電圧の関係を示す図
。 第8図は、エツチング速度とマイクロ波人射出力の関係
を示す図。 第9図は、本発明の実施例に用いたエツチング装置の概
略図。 1・・・Zn5e基板 2・・・フォトレジスト 3・・・フォトレジスト 4・・・Ti 5・・・フォトレジスト 6・・・試料準備室 7・・・エツチング室 8・・・ECRプラズマ発生室 9・・・電磁石 10・・・マイクロ波導波管 11・・・引出し電極 12・・・試料 13・・・サンプルホルダー 14・・・マニピュレータ 15・・・ガス導入部 16・・・搬送棒 17・・・排気系 18・・・排気系 19・・・ゲートバルブ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部(他1名) ィブンe′−tAの方間 (b) 7ブトンエ31し千°−(e“ν′ン (X) (17ン 第1図 (U) (シ) 0 7kW 第31羽
ォトレジスト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)、 (b)は、それぞれ本発明の方法によ
るエツチングの前後のZn5e層のフォトルミネブセン
スを示す図。 第3図は、本発明の一実施例を示す塩素ガスと水素ガス
とアルゴンガス中のアルゴンガス混合比とエツチングレ
イトの関係を示す図。 第4図(a)〜(e)は、本発明により、Zn5eの垂
直端面加工を行った一実施例を示す図。 第5図(a)、(1))は、本発明の方法により、Zn
5eの斜め溝の加工を行った一実施例を示す図。 第6図は、エツチング速度とガス圧力の関係を示す図。 第7図は、エツチング速度と引出し電圧の関係を示す図
。 第8図は、エツチング速度とマイクロ波人射出力の関係
を示す図。 第9図は、本発明の実施例に用いたエツチング装置の概
略図。 1・・・Zn5e基板 2・・・フォトレジスト 3・・・フォトレジスト 4・・・Ti 5・・・フォトレジスト 6・・・試料準備室 7・・・エツチング室 8・・・ECRプラズマ発生室 9・・・電磁石 10・・・マイクロ波導波管 11・・・引出し電極 12・・・試料 13・・・サンプルホルダー 14・・・マニピュレータ 15・・・ガス導入部 16・・・搬送棒 17・・・排気系 18・・・排気系 19・・・ゲートバルブ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部(他1名) ィブンe′−tAの方間 (b) 7ブトンエ31し千°−(e“ν′ン (X) (17ン 第1図 (U) (シ) 0 7kW 第31羽
Claims (8)
- (1)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
イオンビームが希ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混
合気体より形成されることを特徴とする化合物半導体の
エッチング方法。 - (2)前記希ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気
体の水素ガス混合比が、1%乃至75%であることを特
徴とする請求項1記載の化合物半導体のエッチング方法
。 - (3)前記希ガスと水素ガス及びハロゲンガスの混合気
体の希ガス混合比が、1%乃至75%であることを特徴
とする請求項1記載の化合物半導体のエッチング方法。 - (4)前記希ガスは、ヘリウム(He)アルゴン(Ar
)ネオン(Ne)のうち少なくとも一つを含むことを特
徴とする請求項1記載の化合物半導体のエツチング方法
。 - (5)前記ハロゲンガスが塩素(Cl_2)ガスである
ことを特徴とする請求項1記載の化合物半導体のエッチ
ング方法。 - (6)前記混合ガスの圧力は、5×10^−^3Paか
ら1Paの範囲であることを特徴とする請求項1記載の
化合物半導体のエッチング方法。 - (7)マイクロ波入射出力は、1W以上1kW以下の範
囲であることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体
のエッチング方法。 - (8)前記イオンビームを放電室より被処理材料に引き
出すための電圧は、0V以上1kV以下の範囲であるこ
とを特徴とする請求項1記載の化合物半導体のエツチン
グ方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1120718A JPH02299231A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
EP90103252A EP0386518B1 (en) | 1989-02-23 | 1990-02-20 | Etching method for compound semiconductors |
DE69033151T DE69033151T2 (de) | 1989-02-23 | 1990-02-20 | Ätzverfahren für Verbindungshalbleiter |
KR1019900002105A KR940002737B1 (ko) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | 화합물 반도체의 에칭 방법 |
US07/485,058 US5194119A (en) | 1989-05-15 | 1990-02-22 | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors |
HK98115552A HK1014297A1 (en) | 1989-02-23 | 1998-12-24 | Etching method for compound semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1120718A JPH02299231A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02299231A true JPH02299231A (ja) | 1990-12-11 |
Family
ID=14793281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1120718A Pending JPH02299231A (ja) | 1989-02-23 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02299231A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0626721A1 (de) * | 1993-04-06 | 1994-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung eines Oberflächenprofils in einer Oberfläche eines Substrats |
JP2021503709A (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-12 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーFacebook Technologies, Llc | 高屈折率材料のh2補助傾斜エッチング |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP1120718A patent/JPH02299231A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0626721A1 (de) * | 1993-04-06 | 1994-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung eines Oberflächenprofils in einer Oberfläche eines Substrats |
JP2021503709A (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-12 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーFacebook Technologies, Llc | 高屈折率材料のh2補助傾斜エッチング |
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