JPH05136118A - 半導体エツチング方法 - Google Patents
半導体エツチング方法Info
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- JPH05136118A JPH05136118A JP29573291A JP29573291A JPH05136118A JP H05136118 A JPH05136118 A JP H05136118A JP 29573291 A JP29573291 A JP 29573291A JP 29573291 A JP29573291 A JP 29573291A JP H05136118 A JPH05136118 A JP H05136118A
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- Japan
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- etching
- type gaas
- layer
- semiconductor
- wafer
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 下地と同じ材料系の半導体層であっても、オ
ーバエッチングを極めて少なくして下地を完全に露出さ
せることのできる精度の高い半導体エッチング方法を提
供すること。 【構成】 ｐ型ＧａＡｓ層上にｎ型ＧａＡｓ層を形成し
たウェハ１１に対し、ｎ型ＧａＡｓ層を選択的にエッチ
ングする半導体エッチング方法において、レーザ光源２
１から被処理ウェハ１１上のｎ型ＧａＡｓ層のエッチン
グ表面にレーザ光を照射し、エッチング表面からの散乱
光を分光器２６を介して取り出し、ラマン散乱のＬＯフ
ォノンとプラズモンのカップルしたモードを検出し、該
モードが変化した時点でエッチングを終了することを特
徴とする。
ーバエッチングを極めて少なくして下地を完全に露出さ
せることのできる精度の高い半導体エッチング方法を提
供すること。 【構成】 ｐ型ＧａＡｓ層上にｎ型ＧａＡｓ層を形成し
たウェハ１１に対し、ｎ型ＧａＡｓ層を選択的にエッチ
ングする半導体エッチング方法において、レーザ光源２
１から被処理ウェハ１１上のｎ型ＧａＡｓ層のエッチン
グ表面にレーザ光を照射し、エッチング表面からの散乱
光を分光器２６を介して取り出し、ラマン散乱のＬＯフ
ォノンとプラズモンのカップルしたモードを検出し、該
モードが変化した時点でエッチングを終了することを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体層を選択エッチ
ングする方法に係わり、特に光の利用によりエッチング
終点を検出して、エッチングを終了する半導体エッチン
グ方法に関する。
ングする方法に係わり、特に光の利用によりエッチング
終点を検出して、エッチングを終了する半導体エッチン
グ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヘテロバイポーラトランジスタ
（ＨＢＴ）製造プロセスでのベース電極用エッチングに
おいては、ベース層上のエミッタ層（或いはコレクタ
層）を選択的にエッチングする必要がある。このとき、
エミッタ層とベース層のエッチング選択比は小さいの
で、エミッタ層の厚さとエッチャントのエッチレートか
らエッチング時間を計算し、その時間が経過した時点で
エッチングを終了するようにしていた。
（ＨＢＴ）製造プロセスでのベース電極用エッチングに
おいては、ベース層上のエミッタ層（或いはコレクタ
層）を選択的にエッチングする必要がある。このとき、
エミッタ層とベース層のエッチング選択比は小さいの
で、エミッタ層の厚さとエッチャントのエッチレートか
らエッチング時間を計算し、その時間が経過した時点で
エッチングを終了するようにしていた。
【０００３】しかしながら、この種の方法では次のよう
な問題があった。即ち、エッチング後にベース膜厚を測
定すると、ベース層が露出していないものやオーバエッ
チングしていたものもあり、ロットによるばらつきが大
きかった。これは、エッチング時の温度、その他の各種
条件によりエミッタ層のエッチレートが異なるためであ
る。
な問題があった。即ち、エッチング後にベース膜厚を測
定すると、ベース層が露出していないものやオーバエッ
チングしていたものもあり、ロットによるばらつきが大
きかった。これは、エッチング時の温度、その他の各種
条件によりエミッタ層のエッチレートが異なるためであ
る。
【０００４】現在、トランジスタの動作の高速化をはか
る上で、ベース層の薄層化が求められている。このよう
な状況においては、従来の方法では、エッチング後にベ
ース層が露出したことを確認するために、オーバエッチ
ングの可能性が高く、ベース層が薄い場合には深刻な問
題となる。
る上で、ベース層の薄層化が求められている。このよう
な状況においては、従来の方法では、エッチング後にベ
ース層が露出したことを確認するために、オーバエッチ
ングの可能性が高く、ベース層が薄い場合には深刻な問
題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、下地
と同じ材料系で導電型のみが異なるような半導体層を選
択的にエッチングする場合、下地とその上の半導体層と
のエッチング選択比が小さいことから、下地をオーバエ
ッチングすることなく下地を完全に露出させるのは極め
て困難であった。
と同じ材料系で導電型のみが異なるような半導体層を選
択的にエッチングする場合、下地とその上の半導体層と
のエッチング選択比が小さいことから、下地をオーバエ
ッチングすることなく下地を完全に露出させるのは極め
て困難であった。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、下地と同じ材料系の半
導体層であっても、オーバエッチングを極めて少なくし
て下地を完全に露出させることのできる精度の高い半導
体エッチング方法を提供することにある。
ので、その目的とするところは、下地と同じ材料系の半
導体層であっても、オーバエッチングを極めて少なくし
て下地を完全に露出させることのできる精度の高い半導
体エッチング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、エッチ
ング表面に光を照射し、その反射光情報に基づいてエッ
チング終点を検出することにある。
ング表面に光を照射し、その反射光情報に基づいてエッ
チング終点を検出することにある。
【０００８】即ち本発明は、第１導電型の半導体基板又
は半導体層上に形成された第２導電型の半導体層を選択
的にエッチングする半導体エッチング方法において、第
２導電型半導体層のエッチング表面に光を照射し、エッ
チング表面からのラマン散乱のＬＯフォノンとプラズモ
ンのカップルしたモードを検出し、該モードが変化した
時点でエッチングを終了することを特徴とする。
は半導体層上に形成された第２導電型の半導体層を選択
的にエッチングする半導体エッチング方法において、第
２導電型半導体層のエッチング表面に光を照射し、エッ
チング表面からのラマン散乱のＬＯフォノンとプラズモ
ンのカップルしたモードを検出し、該モードが変化した
時点でエッチングを終了することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、エッチング表面からのラマン
散乱のＬＯフォノンとプラズモンのカップルしたモード
を検出することにより、エッチング表面がｎ型の半導体
かｐ型の半導体かを検知することができる。従って、こ
のモードが変化したことでエッチング終点を検出するこ
とができ、この時点でエッチングを終了すれば、オーバ
エッチングのない良好なエッチングを行うことが可能と
なる。
散乱のＬＯフォノンとプラズモンのカップルしたモード
を検出することにより、エッチング表面がｎ型の半導体
かｐ型の半導体かを検知することができる。従って、こ
のモードが変化したことでエッチング終点を検出するこ
とができ、この時点でエッチングを終了すれば、オーバ
エッチングのない良好なエッチングを行うことが可能と
なる。
【００１０】例えば、ｎ型ＧａＡｓとｐ型ＧａＡｓの接
合された素子をエッチングする場合について説明する。
ｎ型ＧａＡｓの（１００）面でのラマン散乱を後方散乱
配置で測定すると、散乱スペクトルにおいて、入射光エ
ネルギーから２９５ｃｍ-1ストークスシフトしたエネル
ギー位置にＬＯフォノンモードが現れる。そして、更に
数１００ｃｍ-1低エネルギー側にシフトしたエネルギー
位置ω+ には、ＬＯフォノンと自由電子によるプラズモ
ンがカップルしたモードＬ+ が現れる。ところが、ｐ型
ＧａＡｓにおいては、多数キャリアである自由ホールの
有効質量が大きく、緩和時間が短いため、プラズモンが
カップルしたモードＬ+ は散乱スペクトルには現れな
い。
合された素子をエッチングする場合について説明する。
ｎ型ＧａＡｓの（１００）面でのラマン散乱を後方散乱
配置で測定すると、散乱スペクトルにおいて、入射光エ
ネルギーから２９５ｃｍ-1ストークスシフトしたエネル
ギー位置にＬＯフォノンモードが現れる。そして、更に
数１００ｃｍ-1低エネルギー側にシフトしたエネルギー
位置ω+ には、ＬＯフォノンと自由電子によるプラズモ
ンがカップルしたモードＬ+ が現れる。ところが、ｐ型
ＧａＡｓにおいては、多数キャリアである自由ホールの
有効質量が大きく、緩和時間が短いため、プラズモンが
カップルしたモードＬ+ は散乱スペクトルには現れな
い。
【００１１】従って、ω+ におけるバンドをモニタしな
がらｎ型半導体層のエッチングを行い、バンドが消失し
たことをもって、ｐ型半導体層が露出したことを確認す
ることが可能になる。また、逆に、ω+ におけるバンド
をモニタしながらｐ型半導体層のエッチングを行い、バ
ンドが現れたことをもって、ｎ型半導体層が露出したこ
とを確認することが可能になる。
がらｎ型半導体層のエッチングを行い、バンドが消失し
たことをもって、ｐ型半導体層が露出したことを確認す
ることが可能になる。また、逆に、ω+ におけるバンド
をモニタしながらｐ型半導体層のエッチングを行い、バ
ンドが現れたことをもって、ｎ型半導体層が露出したこ
とを確認することが可能になる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例方法に使用した
エッチング装置を示す概略構成図である。図中１０はエ
ッチング容器であり、この容器１０内には被処理ウェハ
１１が載置される微調台１２が設置されている。この微
調台１２は、ウェハ１１をＸ方向及びＹ方向に微小移動
することが可能となっている。そして、ウェハ１１はエ
ッチャント１３内に浸漬されている。
エッチング装置を示す概略構成図である。図中１０はエ
ッチング容器であり、この容器１０内には被処理ウェハ
１１が載置される微調台１２が設置されている。この微
調台１２は、ウェハ１１をＸ方向及びＹ方向に微小移動
することが可能となっている。そして、ウェハ１１はエ
ッチャント１３内に浸漬されている。
【００１４】一方、光源２１からの光は、光ファイバ２
２を介して容器１０内に導入され、シリンドリカルレン
ズ２３によりウェハ１１の表面に集光照射される。ウェ
ハ１１の表面からの散乱光は、シリンドリカルレンズ２
４により集光され、光ファイバ２５を介して容器１０の
外に導かれる。光ファイバ２５により容器１０外に導か
れた光は、分光器２６を通して光電子増倍管２７で検出
される。そして、光電子増倍管２７の出力をデジタルマ
ルチメータ２８でモニタするものとなっている。
２を介して容器１０内に導入され、シリンドリカルレン
ズ２３によりウェハ１１の表面に集光照射される。ウェ
ハ１１の表面からの散乱光は、シリンドリカルレンズ２
４により集光され、光ファイバ２５を介して容器１０の
外に導かれる。光ファイバ２５により容器１０外に導か
れた光は、分光器２６を通して光電子増倍管２７で検出
される。そして、光電子増倍管２７の出力をデジタルマ
ルチメータ２８でモニタするものとなっている。
【００１５】ここで、ラマン散乱の光源２１としては、
Ａｒ+ レーザの５１４．５ｎｍ線を用いる。ウェハ１１
からの散乱光は、後方散乱配置で受ける。光ファイバ２
２，２５の先端及びシリンドリカルレンズ２３，２４
は、エッチャント１３に浸った状態で使用する。エッチ
ャント１３としては燐酸系のものを用いた。
Ａｒ+ レーザの５１４．５ｎｍ線を用いる。ウェハ１１
からの散乱光は、後方散乱配置で受ける。光ファイバ２
２，２５の先端及びシリンドリカルレンズ２３，２４
は、エッチャント１３に浸った状態で使用する。エッチ
ャント１３としては燐酸系のものを用いた。
【００１６】次に、上記装置を用いて、ｎｐｎ型のＧａ
Ａｓトランジスタ作成において、ｐ型ＧａＡｓベース上
のｎ型ＧａＡｓエミッタを選択エッチングする場合につ
いて述べる。
Ａｓトランジスタ作成において、ｐ型ＧａＡｓベース上
のｎ型ＧａＡｓエミッタを選択エッチングする場合につ
いて述べる。
【００１７】被処理ウェハは、図２（ａ）に示すよう
に、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層３１上にｐ型ＧａＡｓベー
ス層３２，ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３３が形成されたも
のであり、レジストマスク３４を用いて燐酸系エッチャ
ントにより、図２（ｂ）に示すようにｎ型エミッタ層３
３を選択エッチングするものとする。
に、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層３１上にｐ型ＧａＡｓベー
ス層３２，ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３３が形成されたも
のであり、レジストマスク３４を用いて燐酸系エッチャ
ントにより、図２（ｂ）に示すようにｎ型エミッタ層３
３を選択エッチングするものとする。
【００１８】ｎ型ＧａＡｓに対するラマンスペクトルを
観測すると、自由電子密度がＮｅ＝１０18ｃｍ-3のと
き、４００ｃｍ-1ストークスシフトした位置にＬ+ モー
ドの発光帯が見られる。図２（ａ）に示す状態では、ｎ
型ＧａＡｓが露出しており、ｎ型ＧａＡｓからの散乱光
をモニタしていることになる。
観測すると、自由電子密度がＮｅ＝１０18ｃｍ-3のと
き、４００ｃｍ-1ストークスシフトした位置にＬ+ モー
ドの発光帯が見られる。図２（ａ）に示す状態では、ｎ
型ＧａＡｓが露出しており、ｎ型ＧａＡｓからの散乱光
をモニタしていることになる。
【００１９】燐酸系エッチャントを用いて、エミッタ層
３３のエッチングをしながら、Ｌ＋モードの強度を測定
すると、エミッタ層３３（膜厚２５０ｎｍ，ｎ型ＧａＡ
ｓ，Ｎｅ＝１０１８ｃｍ-3）、ベース層３２（膜厚１０
０ｎｍ，ｐ型ＧａＡｓ，Ｎｈ＝５×１０19ｃｍ-3）のウ
ェハの場合、図３に示すようにある時点から強度が減少
する傾向が見られた。この状態では、図２（ｂ）に示す
ようにｐ型ＧａＡｓが露出したものと考えられる。強度
がほぼ０になった時点で、ｐ型ＧａＡｓが露出したと考
えられるのでエッチングを中止し、ベース層３２の膜厚
を測定したところ９７ｎｍであることが分かった。
３３のエッチングをしながら、Ｌ＋モードの強度を測定
すると、エミッタ層３３（膜厚２５０ｎｍ，ｎ型ＧａＡ
ｓ，Ｎｅ＝１０１８ｃｍ-3）、ベース層３２（膜厚１０
０ｎｍ，ｐ型ＧａＡｓ，Ｎｈ＝５×１０19ｃｍ-3）のウ
ェハの場合、図３に示すようにある時点から強度が減少
する傾向が見られた。この状態では、図２（ｂ）に示す
ようにｐ型ＧａＡｓが露出したものと考えられる。強度
がほぼ０になった時点で、ｐ型ＧａＡｓが露出したと考
えられるのでエッチングを中止し、ベース層３２の膜厚
を測定したところ９７ｎｍであることが分かった。
【００２０】このように本実施例では、ラマン散乱のＬ
Ｏフォノンとプラズモンのカップルしたモードを検出し
てエッチング終点を検知することにより、従来方法と比
較して、格段に精度の高いエッチングが可能になる。こ
のため、ＧａＡｓトランジスタの作成においては、エミ
ッタ層のエッチングによるベース膜厚のばらつきを極め
て少なくすることができ、トランジスタ特性及び製造歩
留り向上等に寄与することができる。
Ｏフォノンとプラズモンのカップルしたモードを検出し
てエッチング終点を検知することにより、従来方法と比
較して、格段に精度の高いエッチングが可能になる。こ
のため、ＧａＡｓトランジスタの作成においては、エミ
ッタ層のエッチングによるベース膜厚のばらつきを極め
て少なくすることができ、トランジスタ特性及び製造歩
留り向上等に寄与することができる。
【００２１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、化合物半導体を用いたト
ランジスタのエミッタエッチングについて説明したが、
ダイオードやＨＢＴのエッチングに対しても有効であ
る。特に、ＨＢＴのベース電極用エッチングに適用すれ
ば、ベース膜厚のばらつきの極めて少ない良好なＨＢＴ
を作成することが可能となる。さらに、これらの素子に
限らず、下地と同じ材料系で導電型が異なる各種半導体
層のエッチングに適用することができる。
るものではない。実施例では、化合物半導体を用いたト
ランジスタのエミッタエッチングについて説明したが、
ダイオードやＨＢＴのエッチングに対しても有効であ
る。特に、ＨＢＴのベース電極用エッチングに適用すれ
ば、ベース膜厚のばらつきの極めて少ない良好なＨＢＴ
を作成することが可能となる。さらに、これらの素子に
限らず、下地と同じ材料系で導電型が異なる各種半導体
層のエッチングに適用することができる。
【００２２】また、照射光源の種類や光導入機構は図１
に何等限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
に何等限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、エ
ッチング表面に光を照射し、その反射光情報に基づいて
エッチング終点を検出することにより、下地と同じ材料
系の半導体層であっても、オーバエッチングを極めて少
なくして下地を完全に露出させることのできる精度の高
いエッチングを行うことができる。従って、膜厚が薄い
場合のエッチングも正確に行うことが可能となり、歩留
りの高い半導体素子の製造が容易となる。
ッチング表面に光を照射し、その反射光情報に基づいて
エッチング終点を検出することにより、下地と同じ材料
系の半導体層であっても、オーバエッチングを極めて少
なくして下地を完全に露出させることのできる精度の高
いエッチングを行うことができる。従って、膜厚が薄い
場合のエッチングも正確に行うことが可能となり、歩留
りの高い半導体素子の製造が容易となる。
【図１】本発明の一実施例に係わるエッチング装置を示
す概略構成図、
す概略構成図、
【図２】実施例に用いた被処理ウェハの構造を示す断面
図、
図、
【図３】ベース層露出工程におけるＬ+ モード強度のエ
ッチング時間に対する変化を示す図。
ッチング時間に対する変化を示す図。
１０…エッチング容器、 １１…被処理ウェハ、 １２…微調台、 １３…エッチャント、 ２１…光源、 ２２，２５…光ファイバ、 ２３，２４…シリンドリカルレンズ、 ２６…分光器、 ２７…光電子増倍管、 ２８…デジタルマルチメータ、 ３１…ｎ型ＧａＡｓコレクタ層、 ３２…ｐ型ＧａＡｓベース層、 ３３…ｎ型ＧａＡｓエミッタ層、 ３４…レジストマスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 正生 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板又は半導体層上に
形成された第２導電型の半導体層を選択的にエッチング
する際に、第２導電型半導体層のエッチング表面に光を
照射し、エッチング表面からのラマン散乱のＬＯフォノ
ンとプラズモンのカップルしたモードを検出し、該モー
ドが変化した時点でエッチングを終了することを特徴と
する半導体エッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29573291A JPH05136118A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 半導体エツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29573291A JPH05136118A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 半導体エツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136118A true JPH05136118A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17824458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29573291A Pending JPH05136118A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 半導体エツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05136118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011125938A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Osaka Univ | 研磨方法及び研磨装置 |
| US8912095B2 (en) | 2009-12-15 | 2014-12-16 | Osaka University | Polishing method, polishing apparatus and polishing tool |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29573291A patent/JPH05136118A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011125938A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Osaka Univ | 研磨方法及び研磨装置 |
| US8912095B2 (en) | 2009-12-15 | 2014-12-16 | Osaka University | Polishing method, polishing apparatus and polishing tool |
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