JPH04256317A - 半導体基板のエッチング方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体基板のエッチン
グ方法に関し、特に半導体基板の微細寸法加工に適した
湿式化学エッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板（基板上に半導体層を
形成したものを含む。）を湿式化学エッチングする場合
、図３に示すように、まず、半導体基板を所定のエッチ
ング時間（この例では３分間）だけ連続的にエッチング
液中に浸漬して、上記基板を目的の量だけエッチングす
る（Ｓ１０１）。続いて、上記基板を例えば５分間だけ
純水で洗浄して上記基板表面に残留しているエッチング
液を除去し（Ｓ１０２）、最後に乾燥を行っている（Ｓ
１０３）。なお、上記基板をエッチング液に浸漬する前
は、特に処理を行わず、そのまま浸漬を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体基板を
湿式化学エッチングする場合、酸化液，溶解液および緩
衝液からなるエッチング液に浸漬し、上記酸化液によっ
て上記基板の表面を一旦酸化し、生じた酸化膜を上記溶
解液によってエッチングを行う。緩衝液はエッチングレ
ートを制御する働きをする。このようにして湿式化学エ
ッチングを行う場合に、従来のように半導体基板を所定
時間エッチング液に連続浸漬するだけでは、基板のエッ
チング液に対する濡れ性が良くないことが多く（パター
ン形成用のマスクとして用いられるレジストなどは通常
の状態では疎水性である。）、このため微細寸法パター
ンをエッチングするとき基板面内でエッチング量にばら
つきが生じるという問題がある。特に微細寸法加工を行
うときは、エッチング液浸漬時間が長くなると濡れ性の
良い部分と悪い部分でのばらつきが増えるという問題が
ある。さらに、基板面に作り込む１つの素子内でもエッ
チング量の差が生じて、エッチングによって生じる溝（
パターン）の底面および側面の平坦性が悪くなる。この
ため、上記基板面に作製した素子の特性がばらつくとい
う問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、エッチング量
のばらつき，エッチング部分の表面状態の悪化を低減し
、平坦性及び均一性の良いエッチング面を形成すること
ができる半導体基板のエッチング方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の半導体基板のエッチング方法は、半導体
基板を所定のエッチング液を用いて化学エッチングする
半導体基板のエッチング方法であって、エッチングすべ
き半導体基板を水に浸漬して上記半導体基板の上記エッ
チング液に対する濡れ性を良くする工程と、上記半導体
基板を上記エッチング液に浸漬してエッチングする工程
とを順に繰り返して、上記半導体基板を所定のエッチン
グ量になるまでエッチングすることを特徴としている。

【０００６】

【作用】半導体基板をエッチング液に浸漬する前に、水
に浸漬して、上記基板表面の上記エッチング液に対する
濡れ性を良くしているので、エッチングする時に、上記
基板表面に上記エッチング液が従来に比して均一に接触
して、基板面内におけるエッチング量の均一性が向上す
る。また、水浸漬とエッチング液浸漬とを繰り返してい
るので、繰り返す度毎に、上記基板表面および上記基板
表面内のパターンに対して上記エッチング液の接触の仕
方が改まる。したがって、最終的に上記基板を所定のエ
ッチング量になるまでエッチングしたとき、上記エッチ
ング液の接触の仕方が基板面内およびパターン内で偏る
ことなく平均化される。したがって、基板面内における
エッチング量の均一性がさらに高まり、パターン（溝）
の底面および側面の平坦性が従来に比して向上する。し
たがって、上記基板面に作り込まれる素子の特性が均一
になる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の半導体基板のエッチング方
法を実施例により詳細に説明する。なお、ＧａＡｓを材
料とするＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製
する際にゲートリセスエッチング工程に適用する例につ
いて述べるものとする。

【０００８】図２は作製すべきＨＥＭＴの断面を示して
いる。このＨＥＭＴは、エピタキシャル成長法により、
ＧａＡｓ基板１上にバッファ層２，電子供給層４，キャ
ップ層５を順に成長した後、キャップ層５の表面にオー
ミックコンタクトを得るためにソース電極６とドレイン
電極７を形成している。次にこの状態のウエハ１０にレ
ジストを塗布して、ゲート電極８のパターンの電子線描
画を行う。そして、湿式化学エッチング法によりリセス
溝９を形成して（ゲートリセスエッチング工程）、形成
したリセス溝９の底面９ｂに、ソース抵抗を低減するた
めにショットキー接合をなすゲート電極８を形成してい
る。上記電子供給層４とバッファ層２とは、ヘテロ接合
を構成しており、そのヘテロ接合界面に２次元電子ガス
層３が形成されてチャネルとして働く。このＨＥＭＴに
おいては、リセス溝９のエッチング量（深さ）によって
ソースドレイン間電流の大きさが変化する。また、リセ
ス溝９の底面９ｂに形成するゲート電極８の接合部の平
坦性が特性に影響する。

【０００９】上記リセス溝９は次のようにして形成する
。予め、純水と、 リン酸；過酸化水素：水＝３：１：５０の組成比を有す
るエッチング液とを用意する。そして、図１に示すよう
に、ウエハ１０（ゲート電極８のパターンの電子線描画
が完了したもの）を上記純水中に２０〜３０秒間だけ浸
漬する（Ｓ１）。これにより、ウエハ１０のキャップ層
５の表面と上記エッチング液との濡れ性を良くする。続
いて、上記ウエハ１０を上記エッチング液中に例えば３
０秒間だけ浸漬して上記キャップ層５エッチングする（
Ｓ２）。これにより、リセス溝９の一部を形成する（な
お、図３で説明した従来例と同様に、浸漬時間が３分間
で目的の深さのリセス溝９を形成できるものとする。）
。そして、ウエハ１０を上記エッチング液中に浸漬した
トータルの時間が３分間になるまで、上に述べた工程Ｓ
１，Ｓ２を順に繰り返す（Ｓ３）。この後、上記ウエハ
１０を例えば５分間だけ純水で洗浄してウエハ１０表面
に残留しているエッチング液を除去し（Ｓ４）、最後に
乾燥を行う（Ｓ５）。

【００１０】ウエハ１０をエッチング液に浸漬する前に
、純水に浸漬して、上記ウエハ１０の上記エッチング液
に対する濡れ性を良くしているので、実際にエッチング
する時に、上記ウエハ１０の表面に上記エッチング液を
従来に比して均一に接触させることができる。したがっ
て、ウエハ１０内におけるエッチング量の均一性を向上
できる。また、純水浸漬とエッチング液浸漬とを繰り返
しているので、繰り返す度毎に、上記ウエハ１０の表面
および上記ゲート電極８のパターンに対して上記エッチ
ング液の接触の仕方が改まる。したがって、最終的に上
記キャップ層５を所定のエッチング量になるまでエッチ
ングしたとき、上記エッチング液の接触の仕方がウエハ
１０内および上記パターン内で偏ることなく平均化され
る。したがって、ウエハ１０内におけるエッチング量の
均一性をさらに高めることができ、パターン（リセス溝
）の底面９ｂおよび側面９ａの平坦性を従来に比して向
上することができる。

【００１１】図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ上記エッチ
ング方法により作製したＨＥＭＴと従来のエッチング方
法（図３で説明した）により作製したＨＥＭＴの特性良
品，不良品のウエハ内分布（各１枚）とソース・ドレイ
ン間飽和電流Ｉｄｓｓの分布とを示している。図４中、
数字（Ｉｄｓｓの値。単位ｍＡ。）を記入した□部分が
特性良品を示し、斜線を付した□部分が不良品を示して
いる。また、特性良品についてはＩｄｓｓの最小値，最
大値，平均値，標準偏差を求めてそれぞれ示している。 明らかなように、この発明のエッチング方法によるもの
は、従来のエッチング方法によるものに比してウエハ中
央部に特性良品が多く分布している。また、この発明の
エッチング方法によるものはＩｄｓｓが標準偏差σ＝７
．１ｍＡであって、従来のエッチング方法によるもの（
標準偏差σ＝１６．９ｍＡ）に比してばらつきが小さく
なっている。これにより、特性良品分布，Ｉｄｓｓ分布
ともに均一性が向上したことがわかる。

【００１２】なお、この実施例はＧａＡｓを材料とする
ＨＥＭＴのリセス溝のエッチング方法について述べたが
、これに限られるものではなく、この発明は半導体基板
（基板上に半導体層を積層したものを含む。）を湿式化
学エッチングする場合一般に広く適用することができる
。 また、この実施例は、エッチング液として酸化液，溶解
液および緩衝液からなる リン酸：過酸化水素：水＝３：１：５０のものを使用し
たが、当然ながら、他の組成または組成比のエッチング
液を使用しても良い。

【００１３】

【発明の効果】以上から明らかなように、この発明の半
導体基板のエッチング方法は、半導体基板を所定のエッ
チング液を用いて化学エッチングする半導体基板のエッ
チング方法であって、エッチングすべき半導体基板を水
に浸漬して上記半導体基板の上記エッチング液に対する
濡れ性を良くする工程と、上記半導体基板を上記エッチ
ング液に浸漬してエッチングする工程とを順に繰り返し
て、上記半導体基板を所定のエッチング量になるまでエ
ッチングするので、エッチング量のばらつき，エッチン
グ部分の表面状態の悪化を低減し、平坦性及び均一性の
良いエッチング面を形成することができる。したがって
、上記基板面に作り込む素子の特性を均一にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例の半導体基板のエッチ
ング方法を説明する流れ図である。

【図２】　　上記半導体基板のエッチング方法を適用し
て作製すべきＨＥＭＴを示す断面図である。

【図３】　　従来の半導体基板のエッチング方法を説明
する流れ図である。

【図４】　　上記実施例の半導体基板のエッチング方法
と上記従来の半導体基板のエッチング方法を適用して作
製したＨＥＭＴの特性良品，不良品の分布とソース・ド
レイン間飽和電流の分布を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　　　ＧａＡｓ基板 ２　　　　　　バッファ層 ３　　　　　　２次元電子ガス ４　　　　　　電子供給層 ５　　　　　　キャップ層 ６　　　　　　ソース電極 ７　　　　　　ドレイン電極 ８　　　　　　ゲート電極 ９　　　　　　リセス溝 ９ａ　　　　　側面 ９ｂ　　　　　底面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板を所定のエッチング液を用
   いて化学エッチングする半導体基板のエッチング方法で
   あって、エッチングすべき半導体基板を水に浸漬して上
   記半導体基板の上記エッチング液に対する濡れ性を良く
   する工程と、上記半導体基板を上記エッチング液に浸漬
   してエッチングする工程とを順に繰り返して、上記半導
   体基板を所定のエッチング量になるまでエッチングする
   ことを特徴とする半導体基板のエッチング方法。