JPH04221825A - 選択ドライエッチング方法 - Google Patents
選択ドライエッチング方法Info
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- JPH04221825A JPH04221825A JP2413331A JP41333190A JPH04221825A JP H04221825 A JPH04221825 A JP H04221825A JP 2413331 A JP2413331 A JP 2413331A JP 41333190 A JP41333190 A JP 41333190A JP H04221825 A JPH04221825 A JP H04221825A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
- H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
- H01L21/30621—Vapour phase etching
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体結晶の選択
ドライエッチング方法に関する。
ドライエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】これまでGaAs半導体結晶のAlGa
As半導体結晶に対する選択ドライエッチング技術は、
彦坂らによってジャパンジャーナル・オブ・アプライド
フィジックスレターズ第20巻,1981年,第847
頁(Japan.J.Appl.Phys.20・L8
47(1981)に報告されているようにAlGaAs
/GaAsヘテロ接合トランジスタのしきい値電圧制御
に用いられた。
As半導体結晶に対する選択ドライエッチング技術は、
彦坂らによってジャパンジャーナル・オブ・アプライド
フィジックスレターズ第20巻,1981年,第847
頁(Japan.J.Appl.Phys.20・L8
47(1981)に報告されているようにAlGaAs
/GaAsヘテロ接合トランジスタのしきい値電圧制御
に用いられた。
【0003】これは、AlGaAs層の上層に成長する
GaAs層中に2nmのAlGaAs層を挿入し、この
挿入層によりドライエッチングを自動的に停止させるも
のである。この方法によりトランジスタのしきい値電圧
を決定するゲート電極と活性層までの距離を均一性,再
現性良く形成できる。
GaAs層中に2nmのAlGaAs層を挿入し、この
挿入層によりドライエッチングを自動的に停止させるも
のである。この方法によりトランジスタのしきい値電圧
を決定するゲート電極と活性層までの距離を均一性,再
現性良く形成できる。
【0004】選択ドライエッチングは、エッチングガス
によって半導体結晶表面上に形成される反応生成物の蒸
発の容易さが物質によって異なることを利用している。 すなわちアルニウム(Al)の弗化物(AlFxがガリ
ウム(Ga)の弗化物(GaFx)に対して非常に蒸発
しにくいことを利用している。エッチングガスとしては
彦坂らによってジャパンジャーナル・オブ・アプライド
フィジックスレターズ第20巻,1981年,第847
頁(Japan.J.Appl.Phys.20・L8
47(1981)に報告されているように、塩素と弗素
原子を含むフロン12(CCl2F2)ガスがこれまで
多く用いられてきた。
によって半導体結晶表面上に形成される反応生成物の蒸
発の容易さが物質によって異なることを利用している。 すなわちアルニウム(Al)の弗化物(AlFxがガリ
ウム(Ga)の弗化物(GaFx)に対して非常に蒸発
しにくいことを利用している。エッチングガスとしては
彦坂らによってジャパンジャーナル・オブ・アプライド
フィジックスレターズ第20巻,1981年,第847
頁(Japan.J.Appl.Phys.20・L8
47(1981)に報告されているように、塩素と弗素
原子を含むフロン12(CCl2F2)ガスがこれまで
多く用いられてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロン
12(CCl2F2)ガスは、選択エッチングが行える
条件と塩化炭素系(CClx)のプラズマ重合膜が形成
される条件が近いため再現性良くエッチングを行うには
エッチング装置管理を厳重にする必要があった。また加
工損傷を小さくするため自己バイアス電圧を下げようと
するとプラズマ重合膜が形成され低損傷加工を行うにも
限界があった。
12(CCl2F2)ガスは、選択エッチングが行える
条件と塩化炭素系(CClx)のプラズマ重合膜が形成
される条件が近いため再現性良くエッチングを行うには
エッチング装置管理を厳重にする必要があった。また加
工損傷を小さくするため自己バイアス電圧を下げようと
するとプラズマ重合膜が形成され低損傷加工を行うにも
限界があった。
【0006】さらにフロンガスは、オゾン層を破壊する
ことが問題となり地球環境保護のため使用しないことが
取り決められ、選択ドライエッチング用代替ガスが必要
とされている。
ことが問題となり地球環境保護のため使用しないことが
取り決められ、選択ドライエッチング用代替ガスが必要
とされている。
【0007】本発明の目的は、フロンガスを用いないA
lGaAsに対するGaAsの低加工損傷選択ドライエ
ッチング方法を提供することにある。
lGaAsに対するGaAsの低加工損傷選択ドライエ
ッチング方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、AlGaAs半導体結晶に対するGaAs
半導体結晶の選択ドライエッチング法において、エッチ
ングガスとして塩素ガスと六弗化硫黄ガスとの混合ガス
を用いるものである。
、本発明は、AlGaAs半導体結晶に対するGaAs
半導体結晶の選択ドライエッチング法において、エッチ
ングガスとして塩素ガスと六弗化硫黄ガスとの混合ガス
を用いるものである。
【0009】
【作用】従来の選択ドライエッチングはフロン12(C
Cl2F2)ガスを用いていた。そのため、プラズマ重
合膜が形成されやすく、エッチング条件の管理が困難で
あった。また低加工損傷化にも限界があった。さらにオ
ゾン層を破壊するフロンガスは使用が規制されている。
Cl2F2)ガスを用いていた。そのため、プラズマ重
合膜が形成されやすく、エッチング条件の管理が困難で
あった。また低加工損傷化にも限界があった。さらにオ
ゾン層を破壊するフロンガスは使用が規制されている。
【0010】本発明によれば、塩素(Cl2)ガスと六
弗化硫黄(SF6)ガスの混合ガスを用いて選択ドライ
エッチングを行うことによりプラズマ中の塩素と弗素の
混合比を自由に変化させることができる。そのため必要
最小限の弗素だけを用いればよい。混合ガスは炭素を含
んでいないためプラズマ重合膜を形成しない。そのため
自己バイアス電圧を下げてもエッチング可能となり加工
損傷も低減できる。またフロンガスを使用せず選択ドラ
イエッチングができる。
弗化硫黄(SF6)ガスの混合ガスを用いて選択ドライ
エッチングを行うことによりプラズマ中の塩素と弗素の
混合比を自由に変化させることができる。そのため必要
最小限の弗素だけを用いればよい。混合ガスは炭素を含
んでいないためプラズマ重合膜を形成しない。そのため
自己バイアス電圧を下げてもエッチング可能となり加工
損傷も低減できる。またフロンガスを使用せず選択ドラ
イエッチングができる。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。ドライエッチングの実験は、図2に示す、電
子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用してプラズマを
発生するECRドライエッチング装置を用いて行った。 エッチングガスは塩素(Cl2)と六弗化硫黄(SF6
)との混合ガスを用い、反応性ガス導入口1より導入し
た。全流量は34sccmとし、Cl2に対するSF6
の混合比(SF6/Cl2)を制御した。このときのプ
ラズマ室2のガス圧力は7×10−4Torrであった
。プラズマは、2.45GHzの周波数をもつマイクロ
波3を電力にして300W入射した。試料4は、ECR
ポジションにおき、試料4にRFバイアス電源5により
周波数13.56MHzの、電力を50Wを加え、試料
4に入射するイオンのエネルギーを制御した。エッチン
グガスは排気口6から排出される。またECR放電用に
磁場用コイル7を用いた。
説明する。ドライエッチングの実験は、図2に示す、電
子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用してプラズマを
発生するECRドライエッチング装置を用いて行った。 エッチングガスは塩素(Cl2)と六弗化硫黄(SF6
)との混合ガスを用い、反応性ガス導入口1より導入し
た。全流量は34sccmとし、Cl2に対するSF6
の混合比(SF6/Cl2)を制御した。このときのプ
ラズマ室2のガス圧力は7×10−4Torrであった
。プラズマは、2.45GHzの周波数をもつマイクロ
波3を電力にして300W入射した。試料4は、ECR
ポジションにおき、試料4にRFバイアス電源5により
周波数13.56MHzの、電力を50Wを加え、試料
4に入射するイオンのエネルギーを制御した。エッチン
グガスは排気口6から排出される。またECR放電用に
磁場用コイル7を用いた。
【0012】図1にGaAsのAlGaAsに対するエ
ッチング速度の比、すなわち選択比のSF6/Cl2混
合比に対する依存性を示す。塩素ガスのみではGaAs
とAlGaAsは等速度でエッチングされ選択比は1で
ある。SF6を添加するとGaAsの方がエッチング速
度が速くなり選択性が高くなりSF6/Cl2=0.0
25で最大100を得た。さらにSF6の比率を上げS
F6/Cl2=1にすると再び選択比は1まで低下した
(この点は図に示していない)。
ッチング速度の比、すなわち選択比のSF6/Cl2混
合比に対する依存性を示す。塩素ガスのみではGaAs
とAlGaAsは等速度でエッチングされ選択比は1で
ある。SF6を添加するとGaAsの方がエッチング速
度が速くなり選択性が高くなりSF6/Cl2=0.0
25で最大100を得た。さらにSF6の比率を上げS
F6/Cl2=1にすると再び選択比は1まで低下した
(この点は図に示していない)。
【0013】図3は、図1のGaAsとAlGaAsと
のエッチング速度比をそれぞれのエッチング速度になお
して表示したものである。図3からSF6を添加するこ
とにより表面に弗素系反応生成物ができ、GaAs,A
lGaAsのエッチング速度が低下し、そのエッチング
減少量がAlGaAsに比較してGaAsのほうが少な
いことにより、SF6/Cl2=0.025で最大の選
択比100が得られることがわかる。さらにSF6の比
率を増加するとGaAsのエッチング速度も低下しSF
6/Cl2の比率が1になるとエッチング速度が0とな
り選択比は1となってしまう。従ってその比率が0以上
1以下であれば本発明の効果はあり、特にこの実施例の
ガス圧,流量では比率0.01〜0.05で数十倍以上
の速度比が得られる。
のエッチング速度比をそれぞれのエッチング速度になお
して表示したものである。図3からSF6を添加するこ
とにより表面に弗素系反応生成物ができ、GaAs,A
lGaAsのエッチング速度が低下し、そのエッチング
減少量がAlGaAsに比較してGaAsのほうが少な
いことにより、SF6/Cl2=0.025で最大の選
択比100が得られることがわかる。さらにSF6の比
率を増加するとGaAsのエッチング速度も低下しSF
6/Cl2の比率が1になるとエッチング速度が0とな
り選択比は1となってしまう。従ってその比率が0以上
1以下であれば本発明の効果はあり、特にこの実施例の
ガス圧,流量では比率0.01〜0.05で数十倍以上
の速度比が得られる。
【0014】この条件で加工損傷の評価を行った。図4
に評価用の試料構造を示す。高抵抗GaAs基板8上に
、ノンドープGaAsバッファ層9を0.5μm成長し
、ノンドープAl0.3Ga0.7As層10(厚さ6
nm)、SiドープAl0.3Ga0.7As層11(
Siドープ2×1018cm−3、厚さ60nm)を成
長した、二次元電子ガス構造を用いた。
に評価用の試料構造を示す。高抵抗GaAs基板8上に
、ノンドープGaAsバッファ層9を0.5μm成長し
、ノンドープAl0.3Ga0.7As層10(厚さ6
nm)、SiドープAl0.3Ga0.7As層11(
Siドープ2×1018cm−3、厚さ60nm)を成
長した、二次元電子ガス構造を用いた。
【0015】加工損傷の評価は、ガス混合比SF6/C
l2=0.025でGaAsのエッチング深さ200n
mに対応する時間試料の表面をエッチングした。このと
き、AlGaAsの表面のエッチングされる量は2nm
以下である。図5は、温度77Kで測定したものであり
、エッチング前12とエッチング後13の電子濃度(面
密度)及び電子の移動度を示す。図5からわかるように
、加工前後で電子濃度,移動度の低下はなく加工損傷が
ないことがわかる。また塩素(Cl2)と六弗化硫黄(
SF6)との混合ガスを用いることにより、従来のマグ
ネトロンエンハンスメントリアクチィブエッチング(M
ERIE)装置においても低い自己バイアス電圧(10
V)でプラズマ重合膜が発生せず選択エッチングが可能
となり、加工損傷も低減できた。
l2=0.025でGaAsのエッチング深さ200n
mに対応する時間試料の表面をエッチングした。このと
き、AlGaAsの表面のエッチングされる量は2nm
以下である。図5は、温度77Kで測定したものであり
、エッチング前12とエッチング後13の電子濃度(面
密度)及び電子の移動度を示す。図5からわかるように
、加工前後で電子濃度,移動度の低下はなく加工損傷が
ないことがわかる。また塩素(Cl2)と六弗化硫黄(
SF6)との混合ガスを用いることにより、従来のマグ
ネトロンエンハンスメントリアクチィブエッチング(M
ERIE)装置においても低い自己バイアス電圧(10
V)でプラズマ重合膜が発生せず選択エッチングが可能
となり、加工損傷も低減できた。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、G
aAs半導体結晶のAlGaAs半導体結晶に対する選
択ドライエッチング法において、フロンガスを使用せず
に高選択性が得られる。またプラズマ重合膜ができない
ため低いイオンエネルギーで加工が行え、低損傷加工が
可能となる。
aAs半導体結晶のAlGaAs半導体結晶に対する選
択ドライエッチング法において、フロンガスを使用せず
に高選択性が得られる。またプラズマ重合膜ができない
ため低いイオンエネルギーで加工が行え、低損傷加工が
可能となる。
【図1】本発明によるGaAsのAlGaAsに対する
エッチング速度比のSF6/Cl2ガス混合比依存性を
示す図である。
エッチング速度比のSF6/Cl2ガス混合比依存性を
示す図である。
【図2】本実施例に用いたECRドライエッチング装置
図である。
図である。
【図3】GaAs,AlGaAsのエッチング速度のS
F6/Cl2ガス混合比依存性を示す図である。
F6/Cl2ガス混合比依存性を示す図である。
【図4】加工損傷評価用試料の構造図である。
【図5】エッチング前後での電子の面密度と移動度の変
化を示す図である。
化を示す図である。
1 反応性ガス導入口
2 プラズマ室
3 マイクロ波
4 試料
5 RFバイアス電源
6 排気口
7 磁場用コイル
8 高抵抗GaAs基板
9 GaAsバッファ層
10,11 AlGaAs層
Claims (1)
- 【請求項1】 AlGaAs半導体結晶に対するGa
As半導体結晶の選択ドライエッチング法において、エ
ッチングガスとして塩素ガスと六弗化硫黄ガスとの混合
ガスを用いることを特徴とする選択ドライエッチング方
法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2413331A JPH04221825A (ja) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | 選択ドライエッチング方法 |
EP91311735A EP0492951B1 (en) | 1990-12-24 | 1991-12-18 | Dry etching process for gallium arsenide |
DE69112592T DE69112592T2 (de) | 1990-12-24 | 1991-12-18 | Trockenätzprozess für Galliumarsenid. |
US07/811,679 US5364499A (en) | 1990-12-24 | 1991-12-23 | Dry etching process for gallium arsenide excellent in selectivity with respect to aluminum gallium arsenide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2413331A JPH04221825A (ja) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | 選択ドライエッチング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04221825A true JPH04221825A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18522001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2413331A Pending JPH04221825A (ja) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | 選択ドライエッチング方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5364499A (ja) |
EP (1) | EP0492951B1 (ja) |
JP (1) | JPH04221825A (ja) |
DE (1) | DE69112592T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5370769A (en) * | 1991-10-29 | 1994-12-06 | Sony Corporation | Dry etching method of GaAs |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06314668A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-08 | Fujitsu Ltd | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 |
FR2876841B1 (fr) * | 2004-10-19 | 2007-04-13 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation de multicouches sur un substrat |
RU2576412C1 (ru) * | 2014-12-01 | 2016-03-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ селективного реактивного ионного травления полупроводниковой гетероструктуры |
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