JPH0279429A - ３−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法 - Google Patents
３−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法Info
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- JPH0279429A JPH0279429A JP23171588A JP23171588A JPH0279429A JP H0279429 A JPH0279429 A JP H0279429A JP 23171588 A JP23171588 A JP 23171588A JP 23171588 A JP23171588 A JP 23171588A JP H0279429 A JPH0279429 A JP H0279429A
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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による化学吸着と光に
より化合物を脱離させることにより、■−Ｖ族化合物半
導体をデジタルエツチングする方法に関するものである
。
より化合物を脱離させることにより、■−Ｖ族化合物半
導体をデジタルエツチングする方法に関するものである
。
従来の■−■族化合物半導体のエツチングは本来的に半
導体表面での化学反応と、反応生成物の脱離とをそれぞ
れ別々に制御できない方式の反応性イオンエツチングを
用いて行っていた。
導体表面での化学反応と、反応生成物の脱離とをそれぞ
れ別々に制御できない方式の反応性イオンエツチングを
用いて行っていた。
半導体基板の温度を制御せず、もしくは半導体基板の温
度を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。従って・たとえば超格子
、量子井戸といった数人オーダーの寸法を持つ微細な構
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１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・ 本発明の目的は上記課題を解決した■−■族化合物半導
体のデジタルエツチング方法を提供することにある。
度を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。従って・たとえば超格子
、量子井戸といった数人オーダーの寸法を持つ微細な構
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１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・ 本発明の目的は上記課題を解決した■−■族化合物半導
体のデジタルエツチング方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の■−■族化合物半導
体のデジタルエツチング方法においては。
体のデジタルエツチング方法においては。
同一元素が表面にでている面方位を持った■−■族化合
物半導体にエッチャントであるハロゲンガスのラジカル
を照射して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、前記半導体表面に光を照射してハロ
ゲン化物を脱離させ、半導体表面から原子層ずつエツチ
ングするものである。
物半導体にエッチャントであるハロゲンガスのラジカル
を照射して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、前記半導体表面に光を照射してハロ
ゲン化物を脱離させ、半導体表面から原子層ずつエツチ
ングするものである。
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。さらにう″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て化学吸着する。
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。さらにう″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て化学吸着する。
ｍ族ハロゲン化物は■族ハロゲン化物に比べ沸点が低く
、蒸気圧が高い、従って、エツチングは■族ハロゲン化
物の生成、脱離に依存する。
、蒸気圧が高い、従って、エツチングは■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ような結晶面方位を
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。
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。
以上のハロゲンラジカルと■族及び■族ハロゲン化物の
性質から、基板温度パが■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、表面のハロゲン化物を脱離さ
せるエネルギーを持った光を照射することにより、基板
最上表面の■族と■族のハロゲン化物のみが脱離し１表
面から２原子層分だけのエツチングが行える。
性質から、基板温度パが■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、表面のハロゲン化物を脱離さ
せるエネルギーを持った光を照射することにより、基板
最上表面の■族と■族のハロゲン化物のみが脱離し１表
面から２原子層分だけのエツチングが行える。
以下、この発明の実施例を第１図（ａ）〜（ｃ）に基づ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
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１． Ｘ １０”ｔｏｒｒ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、１×１０″−’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。
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１． Ｘ １０”ｔｏｒｒ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、１×１０″−’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。
図中、１はガリウム（Ｇａ）、２はヒｍ （Ａｓ）を示
している（第１図（ａ））。
している（第１図（ａ））。
次に、基板温度を一４０℃に保ち、チャンバ内の塩素分
圧が５ Ｘ １０−’ｔｏｒｒになるように、 ＧａＡ
ｓ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Ｇａｌのダングリングボンドに塩素３が一
層化学吸着する（第１図（ｂ））。ＧａＬの塩素化合物
は低温ではＧａＣｌ２ として安定であるが、これは約
−３７℃で蒸気圧が５ Ｘ １Ｏ−ｓｔｏｒｒとなるの
で、−４０℃では化学吸着した塩素化合物は脱離しない
。
圧が５ Ｘ １０−’ｔｏｒｒになるように、 ＧａＡ
ｓ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Ｇａｌのダングリングボンドに塩素３が一
層化学吸着する（第１図（ｂ））。ＧａＬの塩素化合物
は低温ではＧａＣｌ２ として安定であるが、これは約
−３７℃で蒸気圧が５ Ｘ １Ｏ−ｓｔｏｒｒとなるの
で、−４０℃では化学吸着した塩素化合物は脱離しない
。
次に、基板温度を保ったまま、表面の塩素化合物にパル
スレーザ−を照射する１表面に吸着していた塩素３は、
Ｇａｌと、Ｇａｌの一層下にあるＡｓ２の塩化物となり
、脱離する（第１図（Ｃ））。
スレーザ−を照射する１表面に吸着していた塩素３は、
Ｇａｌと、Ｇａｌの一層下にあるＡｓ２の塩化物となり
、脱離する（第１図（Ｃ））。
さらにまた、表面塩化物が脱離後視れるＧａＡｓの清浄
表面に塩素ラジカルを照射し、レーザー光を照射する過
程を繰り返すことにより、ＧａＡｓ基板は２ｙＫ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ＡＱＧａＡｓのよう
な混晶やＩｎＰなどでも適用できる。
表面に塩素ラジカルを照射し、レーザー光を照射する過
程を繰り返すことにより、ＧａＡｓ基板は２ｙＫ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ＡＱＧａＡｓのよう
な混晶やＩｎＰなどでも適用できる。
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■−■族化合物半導体のパターニングを行うこと
ができる。
すれば■−■族化合物半導体のパターニングを行うこと
ができる。
本発明方法によれば、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続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
グ量を人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で
きる。
チャントの化学吸着とそれに続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
グ量を人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
において、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。
において、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（ａ）〜（ｃ）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を示し
、（ａ）は自然酸化膜除去後、（ｂ）は塩素ラジカル照
射後、（Ｃ）は光照射による塩化物脱離後における基板
表面の状態を表ねす図である。
めのエツチングプロセスを示す基板表面数原子層を示し
、（ａ）は自然酸化膜除去後、（ｂ）は塩素ラジカル照
射後、（Ｃ）は光照射による塩化物脱離後における基板
表面の状態を表ねす図である。
Claims (1)
- （１）同一元素が表面にでている面方位を持ったIII−
Ｖ族化合物半導体にエッチャントであるハロゲンガスの
ラジカルを照射して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、前記半導体表面に光を照射
して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 |
|---|---|---|---|
| JP63231715A JP2518360B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231715A JP2518360B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279429A true JPH0279429A (ja) | 1990-03-20 |
| JP2518360B2 JP2518360B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16927881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63231715A Expired - Lifetime JP2518360B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518360B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04360526A (ja) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Nec Corp | 微細パターン形成方法 |
| JPH0529266A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-05 | Nec Corp | 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 |
| JP2008164372A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Nikka Densoku Kk | 充填量検査装置およびその方法 |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63231715A patent/JP2518360B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04360526A (ja) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Nec Corp | 微細パターン形成方法 |
| JPH0529266A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-05 | Nec Corp | 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 |
| JP2008164372A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Nikka Densoku Kk | 充填量検査装置およびその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2518360B2 (ja) | 1996-07-24 |
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