JPH0387026A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔ｌ！！！要〕 半導体装置の製造方法に閤し、 インジウム含有膜をアルミニウム含有膜に対して選択的
に、かつ安定にエツチングすることができ、閾値電圧等
の素子特性を均一にすることができる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とし、 アルミニウム（Ａ２）を含有する第１の物質層上に形成
されたインジウム（Ｉｎ）を含有する第２の物質層をエ
ツチングにより除去する工程を含む半導体装置の製造方
法において、該第２の物質層を、紫外線照射に応じて第
２の物質層の構成元素と反応して揮発性の生成物を生じ
るエッチャントを少くとも含み、さらに酸素を含有する
気体状物質をも含んだＩツチングガスに曝し、紫外線を
照射することにより、第２の物質層を第１の物質層に対
して選択的にエツチングして除去する工程を含むように
構成し、又は、 アルミニウム含有膜上に積層されたインジウム含有膜を
エツチングする工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、該アルミニウム含有膜上に該インジウム含有膜をＩ
ＪＩしてなる基板を、ハロゲン化水素とハロゲン化アル
キルと酸素原子とを含む気体中に置くとともに、該イン
ジウム含有膜に紫外光を照射して該インジウム含有膜を
選択的にエツチングする工程を含むように構成ら、又は
、アルミニウム含有膜上に積層されたインジウム含有膜
をエツチングする工程を含む半導体装置の製造方法にお
いて、該アルミニウム含有膜上にインジウム含有膜を積
層してなる基板を、ハロゲン化水素とハロゲン化アルキ
ルとを含む第１の気体中に置くとともに、該インジウム
含有膜に紫外光を照射して該インジウム含有膜を部分的
にエツチングした後、該基板を更にハロゲン化水素とハ
ロゲン化アルキルと酸素東予とを含む第２の気体中に置
くとともに、該インジウム含有膜に紫外光を照射して該
インジウム含有膜を選択的にエツチングする工程を含む
ように構成してなる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にｉｎを含有
する層をエツチングにより選択的に除去する一方Ａ之を
含有する居をエツチングされないまま残す工程を含む半
導体装置の製造方法に関する。

近年、コンピュータや通信ネットワークの高速化の要求
に対応するためＨＥＭＴやＨＢＴ等の高速半導体装置の
研究が進められている。これらの高速半導体装！ｔはガ
リウムヒ素（Ｇａ　Ａｓ　）等のいわゆる化合物半導体
材料を使ってａ或されており、これに伴い化合物半導体
材料を使用した半導体装置の量産技術が必要とされてい
る。

さらに最近になって、半導体装置に使用される化合物半
導体材料は従来のＧａＡｓからインジウムガリウムヒ素
（Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　）系の材料に移行する傾向があり
、これにより動作速度をさらに向上させることが試みら
れている。Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓを使うことによりキャリア
の移動度をさらに向上させることができ、またこの材料
を使ってヘテロ接合を形成した場合へテロ接合界面に形
成される２次元電子ガスの密度を従来のＧａＡａを使っ
た場合よりも増大させることができる。さらに、電子を
非常に薄い領域にｍじ込めることにより生じる電子の波
動性を利用した共鳴トンネリングホットエレクトロント
ランジスタ（ＲＨＥＴ）等の新らしい′Ｆ、２１体装Δ
も提案されている。このためには異ったバンドギャップ
を有する化合物′￥半導体非常に薄い層を交互に積層さ
せた構造が必要とされる。このように、ＩｎＧａＡｓを
はじめとする【ｎを含む化合物半導体材料を使った半導
体装置あるいは集８！１回路を歩留りよく製造できる技
術が必要とされている。

（発明が解決しようとする課題） 第１０図は典型的なＨＥＭ丁装置の構造を示す。

この装置は半絶縁性！ｎＰ等の基板１０と、ノンドープ
Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ層１１ａ及びｎ形Ｉ　ｎ−Ａ　ｔＡｓ
層１１ｂよりなる活性層１１と、ｎ形１ｎＱａＡｓキャ
ップ１ｔ１２とより形成される。

このような構造においては活性１１１ａ中にヘテロ接合
１１ｃに隣接して２次元電子ガスが形成される。活性ｍ
１ｉａはドーパントを含まないため、２次元電子ガス中
の電子はドーパントによる散乱を受けることなく自由に
動くことができる。この２次元電子ガスを１ｉｌＪＩＩ
）するため、キャップ層にはゲート構造に対応する部分
が除去され、この部分にゲート電極１３ｃが設けられる
。周知のように、ＨＥＭｒの閾値電圧はへテロ接合界面
１１ｃとゲート電極１３Ｃとの間の距離によって決る。

またｔｏ　Ｇａ　Ａｓキャップ層の上にはソース及びド
レイン電極１３ａ、１３ｂが形成される。

かかる構造を形成する場合、キャップ層１２をゲート電
極１３Ｃに対応する部分で除去する工程が必要になる。

このためにはキャップ１１１２をエツチングする技術が
必要である。従来、かかるキャップｌ１ｉ２のエツチン
グはリンａ（口３　ＰＯ４）　−過酸化水素（Ｈ２０２
）及び水（Ｈ２（１）の混合物よりなるエツチング液を
使ってなされていた。

しかし、上記のエツチング液は下側のＩｎＡ　ＩＩ　Ａ
　Ｓ活性層）１１ｂに対しても作用する。このため［ｎ
　Ｑａ　Ａｓ活性Ｊ１１１ｂの上面が露出した時点でエ
ツチング過程を停止し形成された半導体装置のａ値電圧
が正確にｗ４Ｉｌされるようにする必要がある。

′８易に理解されるように、かかるエツチングの１ｌｌ
ｌ！ｌはＶＡＭであり、このため得られたＨＥＭＴ装置
の閾値はつｌハ毎にばらつく傾向がある。さらに、エツ
チングを水溶液中で行うためエツチングの深さがウェハ
中央部と周辺部とで変化する傾向が生じる。このため閾
値のばらつきは同一ウェハ上に形成された装置間でも発
生する。さらに、エツチングの深さは単一の装置内にお
いても例えばゲート長が長い場合などに変化することが
ある。

さらに、面積の異った複数の領域が同時にエツチングさ
れる場合、エツチングは面積の小さい領域で小さく面積
の大きい領域で大きく進行する傾向がある。その結果、
上側の活性１１１１ｂの厚さは第１１図に示すようにば
らつき、これに伴い閾値電圧もばらついてしまう。

これに対し、１ｎＧａＡｓキャップ層１２をメタン（Ｃ
Ｈ４）及び水素（Ｈｚ）の混合物よりなる反応性ガスを
使った反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）により除去す
ることも提案されているが、この方法でもエツチングは
Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓキャップ！１１２のみならず（ｎ　Ａ
２ＡＳ活性層１１ｂに対しても作用するため上記の問題
そ回避することができない。すなわち、この場合にも閾
値電圧の！１ｗ！Ｊが不良となる問題が生じる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、Ｉｎ含有膜を
Ａ之含有躾に対して選択的にかつ安定にエツチングする
ことができ、閾値電圧等の素子特性を均一にすることが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明方法の原理図を示す。

本発明は、アルミニウムを含有する第１の物質１！（１
）上に形成されたインジウムを含有する第２の物質層（
２）をエツチングにより除去する工程を含む半導体装置
の製造方法において、前記第２の物質層を、紫外線照射
に応じて第２の物質層の構成元素と反応して揮発性の生
成物を生じるエッチャントを少くとも含み、さらに酸素
を含有する気体状物質をも含んだエツチングガスに曝し
、紫外線を照射することにより、第２の物質層を第１の
物質層に対して選択的にエツチングして除去する工程に
より課題を解決する。

（作用） 本発明によれば、エッチャントの吸光帯に合わせた波長
の紫外光を照射することによりエッチセントが反応性化
学種に分解され、分解された反応性化学種が第２の物質
！Ｊ２の構成元素と反応する。

その結果形成される揮発性生成物を除去することにより
第２の物質［１２のエツチングが進行する。

一方、本発明のエツチングガスには酸素が含まれるため
アルミニウムを含有する第１の物質層１が露出するとそ
の表面に直ちに酸化アルミニウムの′１１ｍ１が形成さ
れる。酸化アルミニウムはエッチャントに対して安定で
あり、従ってエツチングは第１の物質層の表面で自動的
に停止する。

その結果、かかる過程により形成される半導体装置は−
様な特性を有するようになる。

本発明において、エツチングガスにさらにハロゲン化水
素を加えると第２の物質［１２の表面のエツチング前に
存在する自然酸化膜およびエツチング時に形成される酸
化物がハロゲン化水素により除去されることが見出され
た。その結果エツチングが−様な速度でしかも均・−に
進行するためエツチング面を常に平坦に維持でき、エツ
チングに伴う表面の荒れ等の問題を解決できる。その結
果、得られた′ＩＰ−導体装置の特性はさらに安定する
。

さらに、第２の物質層のエツチング時に最初にハロゲン
化アルキルとハロゲン化水素よりなる第１のエツチング
ガスを使用して紫外線のＦｕｌ下でエツチングを進行さ
せると共に、次にハロゲン化フルキルとハロゲン化水素
と１！素とを含む第２のエツチングガスを使用して紫外
線の照射下でエツチングを進行させるようにしてもよい
、この場合、最初のエツチング段階ではエツチングガス
中に含まれる酸素がわずかであるためエツチングの進行
がさらに安定し、一方、第２のエツチングガスを使うこ
とによりエツチングを第１の物質ｗ１１の表面で確実に
停止させることが可能になる。その結果、第１の物質層
１の表面状態はさらに良好になり、半導体装置の特性を
一居安定化させることが可能になる。

（実施例） まず、本発明で半導体層のエツチングに使用する装置を
第２図を参照して説明する。

第２因中、符号１０はエツチング装置を示し、排気口１
２及び反応ガス人口１３を備えた反応室１１を有する。

反応室１１にはヒータ１４をＮ設された試料台１５が設
けられる。さらに、反応室１１には外部紫外光１１７に
より形成された紫外線放射を試料台１５に導入するため
の石英′Ｍ１６が形成されている。

本装置を使用する場合、フォトレジストで適当にマスク
された基板２０を試料台１５上に載置し、排気口１２を
介して反応室１１を約１Ｐａまで減圧する。次いで、本
発明によるエツチングガスを人口１３より反応室１１に
導入する。その際、基板を約８０℃の温度に加熱してお
く。エツチングガスの導入が終ると反応室１１の圧力を
約３００ｐａに調圧し、同時に紫外光ｗ１７を励起する
。

これにより、反応ガス中のエッチャント分子の吸光帯に
一致するように波長を設定された紫外線放射が光源１７
により形成される。後で説明するように、本発明ではエ
ッチャントとしてアルキルハライドを使用し、例えば典
型的なアルキルハライドである臭化メチル（ＣＨｓ　３
ｒ　）をエッチャント分子として使用する場合は紫外線
波長は１８４．９０１又は２５３．７ｎｍに設定される
。このようにして低圧水銀ランプより発光された紫外線
放射は石英窓１６を介して基板２０上に照射され、これ
に応じてアルキルハライドエッチャントが反応性化学種
に分解する光化学反応が生じる。放出された化学種は基
板２０を形成する元素と結合して基板が例えばＩｎＧａ
ＡＳよりなる場合Ｇａ　（Ｃ１ｌｉ　）　Ｘ　Ｂ　’　
ｙ　−ＡＳ　（ＣＨ３）　　８ｒ　　、　Ｉｎ　（ＣＨ
３）Ｘ　Ｓｒ　ｙｖ 等の揮発性有機金属化合物あるいはハロゲン化物を形成
する。これらの生成物は排気口１２より直ちに排出され
、エツチング反応がさらに進行する。

次に、本発明の第１実施例を第３図（ａ）〜（ｅ）を参
照しながら説明する。以下の説明においては基板２０は
ＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓよりなるものとし、また基板２
０上にＩｎ　ＡＩ！、Ａｓ　７１２１及び１ｎＧａＡｓ
ｌ１２２が順次形成されているものとする。

まず、第３図（ａ）の工程において、１ｒｓＧａ−ＡＳ
ｌ１２２の表面上に７オトレジスト２３が堆積され、所
望のパターンにフォトリソグラフィー技術によりパター
ニングされる。その結果、層２２のうちの除去したい部
分が露出した第３因（ｂ）に示す構造が得られる。

次に、第３図（ｂ）の構造体は第２図のエツチング装置
中に移され、前記の過程が実行される。

本発明の本質的な特ｒＲはエツチングがフルキルハライ
ドエッチャントと酸素の混合物をエツチングガスとして
使用しながらなされる点にある。すなわち、前記混合物
が反応室１１に導入されるとＩｎＧａ　Ａｓ　１１２２
の露出部分は前述したと同様にして除去され、第３詩（
Ｃ）に示す構造が得られる。この構造はエツチングが進
行中の状態に対応する。

エツチングによりアルミニウム含有！！２１が露出する
と１１２１の露出表面は第３図（ｄ）に示すように薄い
酸化アルミニウム（Ａ９ｚＯｓ）Ｗ２５により直ちに被
覆される。このＡｅｚＯｓｌｌｉ２５はＩｎ　ＡｊｌＡ
ｓ　１２２１中のＡｆｌとエツチングガス中の酸素との
間の反応により生じる。層２５はエツチング反応に対し
て安定であり、従っていったん層２１の表面が露出する
と層２１のエツチングは実質的に不可能になる。このよ
うにして形成された１！２５は後でアンモニア水溶液に
より除去することができ、その結果第３図（ｅ）に示す
構造が得られる。

以上の説明より、Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｉ！１２２を１ｎ
−ＡＩｌＡｓ層２１に対して選択的に除去することが、
アルキルハライドエッチャントよりなるエツチングガス
に単に酸素を混合するだけで、しかも第２図の装置で実
行される過程を変更することなく可能になることが理解
できよう。その際、エツチングの深さは層２２を形成す
る際に正確にｔ、ＩＪＩＤできる１１２２の厚さによっ
て決定されることになる。

エツチングガス中の酸素の量は前記のエツチングの選択
性を達成する場合的０．３％以上であるのが好ましい。

第１りは第３ｖ！Ｊ（ａ）　〜（ｄ）（７）ｍッチン’
Ｊ’１４程におけるエツチング速度の測定結果を示す。

第４図中、黒丸はＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　ｌｉ！２２の厚さ
が約ＳＯＯｎｍであった場合のエツチングの深さを詩画
の関数として示し、一方白丸は１ｎＧａＡｓＩｉ２２の
厚さが５０ｎ１１であった場合の結果を示す。第４図よ
り明らかなように、１ｎＧａＡｓｌｉ２２のエツチング
は、ＩｎＧａＡ３１！２２が５０ｆ１ｍの厚さを有する
場合、エツチング開始から数分後に下側のＩｎ　Ａ之Ａ
ｓ　１１２１との境界面の露出に対応して停止する。こ
れに対し、１ｌ１２２の厚さがＳＯＯｎｍであった場合
はエツチングは時開と共に直線的に進行するのがわかる
。

次に、前記の過程を使ってＨＥＭＴ装冒を形成する過程
を本発明第２実施例として第５図（ａ）〜（ｈ）を参照
しながら説咀する。

第５図（ａ）を参照するに、ＩｎＰＩ板３１゜７ンドー
プＩｎＡ之Ａｓバツフアｌｌ３２．アンドープＩｎ　Ｇ
ａ　Ａｓ活性層３３．ｎ形［１’ｌ　Ａｌ１ＡＳ電子供
給１１３４．ｎ形１ｎＧａＡＳキｔｙプ層３５、　及Ｕ
Ｓｉ　ＯＮ絶ａｊ１３６よｔ）なる層ＩＩ構造体ＭＢＥ
又はＭＯＣＶＤおよびプラズマＣｖＤにより形成される
。活性１１３３中には１１３３と層３４の境界面に隣接
して２次元電子ガスが形成される。さらに、前記構造体
上にＵフォトレジスト３７が堆積され、周知のフォトリ
ソグラフィー法によりＳｉ　ＯＮｍ３６上のソース及び
ドレイン電極に対応する部分が露出される。

第５図（ｂ）の工程で、第５図（ａ）に示す構造体にＣ
Ｆ４　、ＮＦ３　、ＳＦｓ等の反応性ガスを使ったＲＩ
Ｅ過程を実行し、Ｓｉ　０Ｎ１３６の露出部分を除去す
る。次いでＡ　ｕ−Ｇ　ｅ合金およびＡＵのＷ４騎より
なる周知の電極層３８を第５図（Ｃ）に示すように堆積
する。さらに、電極層３８を、ｎ形ＩｎＧａＡｓ１Ｆ３
５と直接に接触している部分を除きリフトオフ法により
除去する。

これにより第５ｖ！Ｊ（ｄ）に示す構造が得られる。

すなわち、この構造ではソース電極３９とドレイン電極
４０とがキャップ１１３５上にＳｉ　ＯＮＮａ２Ｏ露出
部分に対応して設けられる。

次いで別の７オトレジスト１１４２を第５１（ｅ）の構
造上に堆積し、ゲート構造に対応する８１ＯＮＩｉ３６
の部分を露出するようにバターニングする。さらに、第
５図（ｂ）の過程と同一のＲ１Ｅ過程を実行して第５凶
（ｆ）に示すＷ造を形成する。

さらに、第５図（ｆ）の構造を第２図のエッチング装置
の反応室１１に移し、第３図（Ｃ）で説明した過程を前
記のエツチングガスを使って実行する。すなわち、ｎ形
１ｎＱａＡｓキャップ層３５がＣＨｓＢｒ及びｌ！ＩＪ
Ｘを含むエツチングガスにより紫外線照射下で実行され
る。エツチングが下側のｎ形ｉｎ　Ａ２ＡＳ履３４に達
すると層３４中のＡｔがエツチングガス中のＭ素により
酸化され、第５図（ｇ）に示すように薄いＡ２ｚＯｘ！
ないし１１４３が藍３４の露出表面部分を覆って形成さ
れる。先にも説明したように、このＡ１１ｚＯｘｌｉは
エツチングに対して安定であり、従ってｊｉ！３４のエ
ツチングは阻止される。

次いで第５１（Ｇ）の構造体をアンモニア水溶液に浸漬
することによりＡｌ１ｚ　Ｏｘ層２３を除去し、アルミ
ニウムをｎ形１ｎＡ之Ａｓｆｆ１子供給膚３４の露出表
面部分に堆積して第５図（ｈ）に示すようなゲート電極
４４を形成する。さらに、残りのアルミニウム層及びノ
オトレジスト４２をリフトオフにより除去して周知のＨ
ＥＭＴが完成する。

本発明によれば、ゲート電極４４から層３４と層３５と
の間の境界面に形成される２次元電子ガスまでの距離は
１１３５の厚さそのもので決まる。

この厚さはＭＢＥあるいはＭＯＣＶＤ過程時に正確に制
御することができるため、本発明により製造されるＨＥ
ＭＴ装置は装置がウェハの中央部分で形成されようが周
辺部分で形成されようが関係なく−様な１ｌｉｌｉ！圧
を有する。また、既存のＭＢＥあるいはＭＯＣＶＤ技術
により厨３５の厚さは容易に１００できるためつｌハ毎
の閾値のばらつきも除去できる。ＨＥＭ丁装置のゲート
長が長い場合あるいは装置毎に変化させられる場合でも
同値は一定であり、エツチングの不均一によるばらつき
は生じない。

反応室１１への酸素の供給は酸素分子（０２）以外にも
水蒸気（ＨｚＯ）、−酸化二窒素（Ｎ２（１）、二酸化
窒素（ＮＯｘ）、オゾン（０１）、−酸化炭素＜Ｇｏ）
、二酸化炭素（ＣＯｚ）等の酸素含有気体分子の形でも
可能であり、特に紫外線照射下でｍ素を放出する分子が
好ましい。これらの気体状分子は酸素分子に換算して０
．３％以上の量の酸素を放出するような量導入されるの
が好ましい。

Ｉｎ含有居をエツチングするのに使われるフルキルハラ
イドはＣＨ３ｉ３ｒに限定されるものではなく、例えば
フッ化メチル（ＣＨｓ　Ｆ）、塩化メチル（ＣＨ３０２
）、ヨウ化メチル（ＣＨａ　　Ｉ）。

塩化エチル（Ｃ２Ｈ５Ｃ之）、臭化エチル（Ｃ２Ｈｓ　
３ｒ　）　、ヨウ化エチル（Ｃ２１１ＳＩ）。

ヨウ化プロピル（ＣＨｚ　ＧＨｚ　ＧＨｚ　）、コラ化
イソプ０ビル（（ＣＩ−ｈ　）　２０ＨＩ　＞　２０Ｈ
Ｉ　）等の他のフルキルハライドも使用可能である。

次に、本発明の第３実施例をＨＥＭＴ装置の製造を例に
取って説明する。

以上の説明よりわかるように、本発明の本質的な特徴は
アルキルハライドを含むエツチングガスにＳ索を加えて
Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ層のエツチングを下側のＩｎＡＪ！Ａ
ｓ居が露出すると同時に停止するようにｉｍｍする点に
あるが、アルキルハライドに酸素を混合したエツチング
ガスを使った場合１ｎ−ＧａＡｓｌｉの表面にエツチン
グ時に酸化物が形成されて６まい、エツチング速度が不
安定に変化する等の問題が生じる。また酸化物が不均一
に形成されるとエツチング面が荒れてしまう問題が生じ
る。これらの問題を解決できれば本発明過程を使って製
造された半導体装置の特性は一層安定するはずである。

本出願人は１ｎＱａＡｓ層のエツチング時におけるエツ
チング速度の変動が前記エツチングガスにさらに塩化水
素（ＨＯ２）等のハロゲン化水素を添加することにより
抑止できることを見出し、この発見が本実施例の原理を
構成する。

第６図は本実施例の原理を第５図（ａ）〜（ｈ）で説明
したのと局様なＨＥＭＴ装置に適用した場合について示
す。図中、既に説明したのと同一部分には同−ｎ８を付
し、説明を省略する。

図示すだように、本実施例ではエツチングガスとしてＣ
Ｈ３１３ｒ等のフルキルハライド、酸素、及びＨＣｅ等
のハロゲン化ハライドの混合物を使用する。その際ＣＩ
−ｈ　Ｂｒ及び酸素は第１及び第２の実施例と同様に作
用する。これに対し、ＨＣ之はＩッチング時にＩｎ　Ｇ
ａ　Ａｓ　１１３５の表面に形成された酸化物を除去す
るように作用し、その結果Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ層３５のエ
ツチングは一様に進行する。ｉｎＡ之ＡＳｉ１３４が露
出すると前記実施例の場合と同様に安定なＡｆｌｚＯｓ
ｊ１４３が唐３４上に形成される。このＡ之ｚｏｚ１４
３は１１Ｃ２に対しては安定である。その結果［ｎ−Ａ
４Ａｓ１ｉ３４の露出表面は平滑になり、得られたＨ　
Ｅ　Ｍ　ｒ装置の特性も安定化する。エツチングは第５
図（（１）の構造を形成するのと同一の条件下でエツチ
ングガスだけをＨＯ２が含まれるように変化させること
で実行される。

本実施例の一変形例として、第５図（Ｑ）のエツチング
過程を２段階に分けて、すなわち第１段階で酸素を混合
しないエツチングガスを使い第２段階で酸素を混合した
ｔｔｉ記エツチングガスを使って実行してもよい。この
場合、第１段階ではエツチングガスとして例えばＣＨｓ
　３ｒとＨＣｆｌの混合ガスを使用し、第２段階でＣＨ
ｓ　３ｒ　、酸素及びＨＣｌの混合ガスを使用する。第
１．第２のいずれの段階においても温度は８０℃、圧力
は３００ｐａとする。

第７１ｆｆｉ（ａ）、（ｂ）は第６図に示ｔＩｎＧａ−
Ａｓｌ１３５をＩｌ’ｌ　ＡｌｌＡＳ層３４に対して選
択的にエツチングする過程を鈴記第１及び第２の段階に
分けて実行した場合を示す図である。図中、既に説明し
た部分には同一符号を付して説明を省略する。

１７ｆｆｉ（ａ）の第１の段階ではエツチングガスが実
質的に酸素を含まないため酸化物の形成は比較的わずか
である。すなわちエツチングガスは基本的にＣＨｚ　Ｓ
ｒとＨＣｌ１の２成分混合物であり残留濃度レベルの酸
素が含まれている。この残留ｌｌｌ素はＩｎ　Ｇａ　Ａ
ｓ　１１３５のｘｙチング時に酸化物を形威し、エツチ
ング速度の変動や面荒れなどを引起すが、ＨＣ之をエツ
チングガスに添加することにより酸化物を容易に除去す
ることができる。

その結果、エツチングは一定のエツチング速度で一様に
安定して進行し、Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　［１３５の面は平
滑維持される。

第７図（ｂ）に示すエツチングの第２段階ではＩｎ　Ａ
９．Ａｓ層３４の表面が露出される直前にエツチングガ
ス中に酸素がさらに導入され、１ｎ−Ｇａ　Ａｓ　１３
５のエツチングがＨＣｌ１による酸化物の除去と同時に
進行する。ＩｎＡｌＡＳ層３４の表層厚４出すると安定
なＡ２２０ｚＪＩ４３が形成されるため、エツチングの
進行は停止する。

本変形例ではエツチングは最初の段階で酸素あるいは酸
素含有種をエツチングガスに加えないことによりエツチ
ングを安定化でき、一方、後からエツチングガス中に酸
素あるいは酸素含有種を加えることによりエツチングを
Ａ２含有層の表面で確実に停止させることが可能になる
。

また、エツチングガスを前記のように変化させる［ＨＣ
之の含有量も変化させると一鮫好ましい。

第８図は８０℃、　　３００Ｐａの条件下で１０分間連
続してエツチングした場合のエツチングの深さをＣＨｘ
Ｂｒの流量の関数として示すグラフである。

ここで、Ｃｌ−１ｘ　３ｒの流量はＣＨ３３ｒとＨＣ之
の全流量に対して規格化しである。このグラフよりわか
るように、エツチング速度ｕｃＨｚＢｒの量が減少する
につれて減少する。すなわち、多量のＨＣ２を加えると
ＣＨ３３ｒの割合が減少しＨＣｌの前金が少量でありた
場合に比べてエツチング速度が減少する。かかるＨＣＩ
Ｌを含有するエツチングガスを前に２段階エツチング過
程に使用する場合、第１段階ではＣＨ！３ｒの割合が第
８図中への領域に入るように設定してエツチング速度を
やや低下させ第２段階ではＣＨｚ　Ｂｒの割合を第８図
中Ｂの領域に入るように増加させて酸化物形成に伴うエ
ツチング速度の低下を補償するようにするのが好ましい
。エツチングガスの組成をこのように設定することによ
り、第１段階でのエツチング速度と第２段階でのエツチ
ング速度をほぼ周一にすることができ、エツチングを第
１．第２の段階を通じて一定の速度で行うことが可能に
なる。

また、ＨＣ之等のハロゲン化水素をエツチングガスに添
加することにより、エツチングに必要な紫外線の出力を
エツチング速度を減少させることなく大幅に減少できる
ことが見出された。

以上の説明ではハロゲン化水素としてＨＣｅを例に上げ
たが、臭化水素（ＨＢｒ　）の使用も可能である。

次に本発明の第４実施例をＲＨＥＴ装置を形成する場合
について説明する。

第９図（Ａ）を参照するに、まず半絶縁性ＩｎＰ基板５
０上にｎ形Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　ｌｌ１５１を約３（）Ｄ
ｎＩの厚さにエピタキシャル成長させる。さらに、ソノ
上ニアンドープＩｎ　ＡｆｌＧａ　Ａｓ　ＩＩを約２０
Ｇｎｌ成長させる。次に、ｎ形ｉｎ　Ｑａ　Ａｓ　＠５
３をさらに約３０ｒｖエピタキシヤル成長させ、１１５
３上に一対のＩｎ　Ａ２Ａｓ　［１５４，５６により１
ｎＱａＡｓ層５５を挾持した構造を層５４゜５５．５６
の各層の厚さが３ｒｖとなるようにエピタキシャル成長
させる。さらに、前記構造上にｎ形ｌＧａＡｓ１ｌを厚
さ２（）Ｏｎ−でエピタキシャル成長させる。［ｎＰ基
板５０上への７１５１〜５７の成長はＭＢＥあるいはＭ
ＯＣＶＤによりなされる。さらに、第９図（ａ）にＰ−
８ｉ　Ｎとして示すシリコンナイトライド層５８をプラ
ズマＣｖＤにより４００ｎｍの厚さ堆積させる。

次いで、ｌｌ５８上にフォトレジスト５９を堆積させ、
ＲＨＥ、Ｔのエミッタに対応する部分を残して第９図（
ｂ）に示すように除去する。

さらに、Ｐ−８ｉ　Ｎｌ１５８をフォトレジスト５９に
より保護されている部分を除きＣＦ４　。

８ＦｇあるいはＣＨＦｔを反応ガスとして使ったＲＩＥ
過程により除去して第９図（Ｃ）に示すダミーエミッタ
構造を形成する。

次に、フォトレジスト５９を除去し、シリコンナイトラ
イド！５８をマスクとして使いながら前述した本発明に
よるエツチング過程を適用することによりｎ形１ｎＧａ
ＡＳＩ１５７をその下のＩｎＡｔＡｓ　１１５６に対し
て選択的に除去し、第９図（（１）の構造を形成する。

このエツチング過程ではエツチングは一貫してＣＨ３３
ｒとＩｌｌ素の混合物をエツチングガスとして使っても
、あるいは第３実施例において説明らたようにエツチン
グガスを変化させながら行ってもよい。これにより、エ
ツチングはＩｎＡ之Ａｓ１１５６の表面で正確に停止す
る。

次いで、１５４〜５６を、残っているｎ形ＩｎＧａＡｓ
１ｌ１５７で覆われている部分を除きＨ３ＰＯ４とＨ２
Ｏ２の水溶液を使フたウェットエツチングにより除去し
、第９図＜ｅ＞に示すようにｎ形１　ｎ　Ｇａ　Ａｓ　
１１５３の表面を露出する。これによりエミッタＩＩＩ
造７１が形成される。本発明によるエツチング過程をｌ
ｌ５６の表面を露出させる過程で使うことにより［１５
６の表面は平坦に形成できるため、ウェットエツチング
にまり層５４〜５７を（全部でわずか９ｎｍの厚さしか
ない）エツチングしてもエツチングは一様に進行し、そ
の結果ベース層として使われるＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　ｆｆ
５３の表面は十分に平坦になる。

次いで第９図（ｅ）の構造の全面にシリコンオキサイド
（Ｓｉ　０２　）ｌｌ６０を堆積させ、さらにフォトレ
ジスト６１をその上に堆積させる。さらに、フォトレジ
スト６１をバターニングして第９図（ｆ）に示すように
５ｊＯｚｌ１６０の一部を露出させ、この露出部分をＣ
Ｆ４とＣ）ｌＦ＊　、あるいはＳＦ６とＣＨＦ５を使フ
たＲＩＥにより除去してベース層５３の一部を露出させ
る。さらに、エミッタ構造７１のシリコンナイトライド
ｌｌ１５８を覆うＳｉ０２層６０の一部をも除去し、露
出されたｌ１５８をＮＦ３を反応ガスとしたＲＩＥによ
り除去する。これにより第９図（Ｑ）に示すエミッタＩ
Ｉ造７１０両側と５ｊＯｚｌｉ６０を残した構造が得ら
れる。

次に、それぞれ厚さが３０ｎｍ及び３００ｎｌのクロム
（Ｃ「）及び金（Ａｌｌ　）の積層よりなる電極層を１
９ＷＪ（ａ）の構造上に堆積し、リフトオフの後ベース
電極６２及びエミッタ電極６３を有する第９図（ｈ）に
示す構造を得る。さらに、５ｉＱ２１１６０をコレクタ
電極形成部分に対応して除去した後、フレフタ層として
使用するｎ形１ｎＱａ−Ａｓｌ１５１上にコレクタ電極
６４が堆積され第９欝（ｉ）に示すＲＨＥＴ構造が完成
する。

先にも説明したように、本発明によるエツチングル法を
使うことによりエツチングを第９図（ｄ）に示すように
ＩｎＡ之Ａｓｆｆ１５６の表面が露出した時点で停止さ
せることができ、従って続いて行われるエミッタ構造７
１を形成するための１Ｆ５４〜５６のエツチングが正確
にｉｌＩｍされる。また、その結果、露出されるベース
１１５３の表面も平坦に制御され、これにより例えばベ
ース電極の接触が不良になうたりベース抵抗が増大する
問題点がｆｉｌ！される。ざらに、ウェハ全体にわたり
装置特性の一様性が保証され製品の歩留りも向上する。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明はその
主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれら
を排除するものではない。

（発明の効果〕 以上に説明したように、本発明によれば紫外線ｆｆｉ射
に応じて（ｎを含む物質層の構成元素と反応して揮発性
の生成物を生じさせるエッチャントを少くとも含むエツ
チングガスに、さらに酸素を含有する気体状物質を加え
て紫外ＩＩ照射を行うことにより、１ｖＪｆｋ！［０を
含む物質層をアルミニウムを含む物質層に対して選択的
に除去することが可能になり、これにより半導体装置の
特性を安定化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｙＡＩ！Ｊ！図、 第２Ｆｉ１は本発明に使用するエツチング装置の概略図
、 第３１（ａ）〜（ｅ）は本発明第１実施例を示す工程図
、 第４□は本発明によるエツチングの時間と深さの関係を
示す測定図、 第５図＜８）〜（ｈ）は本発明第２実施例を示す工程図
、 第６図は本発明の第３実施例を説明する工程図、第７図
（ａ）、（ｂ）は本発明第３実施例の一変形例を示す工
程図、 第８図は本発明から実施例のＣＨｓ　Ｂｒ流量とエツチ
ング深さとの関係を示す図、 第９図（ａ）〜（：）は本発明の第４実施例を説明する
工程図、 第１０Ｆｊ！Ｊは従来のＨＥＭＴの一例を示す図、第１
１図は従来の）ＩＥＭ丁キャップ層のエツチング状態を
示す断面因である。 図において、 １はＡ２含有膜、 ２はＩｎ含有膜、 １０はエツチング装置、 １１＆ｉ反応室、 １２は排気口、 １３は反応ガス導入口、 １４はヒータ、 １５は試料台、 １６は石英窓、 １７は紫外光源、 ２０．３１は基板、 ２１．５２．５４．５６はＩｎ　Ａ２Ａｓ　Ｊｉｇ。 ２２．５１．５３．５５．５７はＩｎＧａＡＳＫ！、２
３はレジスト、 ２５は酸化アルミニウム層、 ３２．３４はＩｎ　Ａ２Ａｓ　ＷＡ。 ３３．３５は［ｎ　Ｇａ　ＡＳ　ＩＩ、３６は５ｉ　０
ＮＩｉ。 ３７．４２．５９゜ ３８は電極層、 ３９はソース電極、 ４０はドレイン層、 ４３は酸化アルミニウム膜、 ４４はゲート電極、 ５８はＰ−８ｉ　Ｎ層、 ６０はシリコンオキサイド層、 ６２はベース劃Ｌ ６３はエミッタ電極、 ６４Ｌｔコレクタ電極、 ７０はダミーエミッタ構造、 ７１はエミッタ構造 を示す。 ６１はフォトレジスト、 本発明の原理図 第１図 本発明に使用するエツチング装置の一例を示す概要因業
　２　図 （ａ） （ｂ） Ｈ３８ｒ ２ （Ｃ） 本発明の第１の実施例を示す工程図 第３図 エツチング時間（ｍｉｎ） 本発明によるエツチングの時間と深さの関係を示す測定
因業 図 反応ガス　（ＣＦ４．ＮＦ３　、ＳＦ６　等１ ） 本発明の第２の実施例を示す工程因 業　５　図　（そのｌ） 本発明の第２の実施例を示す工程因 業　５　図　（その２） 紫外光 ３１１基板 ３４ニアルミニウム含有膜 ３５：インジウム含有膜 本発明の第３実施例の製造方法を説明する図第６図 紫外光 紫外光 ３ 本発明の第３実施例の一変形例による製造方法を説明す
る画策７図 第 図 （（１） （ｂ） 本発明の第４実施例による製造方法を説明する図１　９
　　ｒＭ　（その１） （ｄ） Ｃｅ＞ （ｆ） 第 図 （その２） （９） （ｈ） 眞１ （ｉ） 第 図 （その３） ＨＥＭＴの一例を示す断面図 第１０図 ＨＥＭＴのキャップ層のエツチング状態を示す断面因業
１１　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムを含有する第１の物質層上に形成さ
   れたインジウムを含有する第２の物質層をエッチングに
   より除去する工程を含む半導体装置の製造方法であって
   、 該第２の物質層を、紫外線照射に応じて第２の物質層の
   構成元素と反応して揮発性の生成物を生じるエッチャン
   トを少くとも含み、さらに酸素を含有する気体状物質を
   も含んだエッチングガスに曝し、 紫外線を照射することにより、第２の物質層を第１の物
   質層に対して選択的にエッチングして除去する工程を有
   することを特徴とする方法。
2. （２）アルミニウム含有膜上に積層されたインジウム含
   有膜をエッチングする工程を含む半導体装置の製造方法
   において、 該アルミニウム含有膜上に該インジウム含有膜を積層し
   てなる基板を、ハロゲン化水素とハロゲン化アルキルと
   酸素原子とを含む気体中に置くとともに、 該インジウム含有膜に紫外光を照射して該インジウム含
   有膜を選択的にエッチングする工程を含むことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
3. （３）アルミニウム含有膜上に積層されたインジウム含
   有膜をエッチングする工程を含む半導体装置の製造方法
   において、 該アルミニウム含有膜上にインジウム含有膜を積層して
   なる基板を、ハロゲン化水素とハロゲン化アルキルとを
   含む第１の気体中に置くとともに、該インジウム含有膜
   に紫外・光を照射して該インジウム含有膜を部分的にエ
   ッチングした後、 該基板を更にハロゲン化水素とハロゲン化アルキルと酸
   素原子とを含む第２の気体中に置くとともに、該インジ
   ウム含有膜に紫外光を照射して該インジウム含有膜を選
   択的にエッチングする工程を含むことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。