JPH05166766A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPH05166766A JPH05166766A JP35291091A JP35291091A JPH05166766A JP H05166766 A JPH05166766 A JP H05166766A JP 35291091 A JP35291091 A JP 35291091A JP 35291091 A JP35291091 A JP 35291091A JP H05166766 A JPH05166766 A JP H05166766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- semiconductor layer
- compound semiconductor
- layer
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスを用
いずに、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系の高異方性，高
選択性，低汚染エッチングを行う。 【構成】 ＨＥＭＴのゲート・リセス加工において、ｎ
+ −ＡｌＧａＡｓ層４上のｎ+ −ＧａＡｓ層５を（Ｓ2
Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ2 混合ガスを用いてエッ
チングする。Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 は共に液状物質で
あり、これを予混合して気化させた生成物中には、ハロ
ゲン交換反応により一部Ｓ2 ＣｌＢｒが生成している。
これにより、エッチング種の種類が増え、また恐らく炭
素系ポリマーの構造，組成変化に起因して対レジスト選
択比が向上する。Ｓが堆積して側壁保護膜７が形成され
るのでエッチングは異方的に進行し、下地選択性はＡｌ
Ｆx の生成により確保される。上記混合ガスにＮ2 を添
加すれば、（ＳＮ）x による側壁保護も可能である。
いずに、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系の高異方性，高
選択性，低汚染エッチングを行う。 【構成】 ＨＥＭＴのゲート・リセス加工において、ｎ
+ −ＡｌＧａＡｓ層４上のｎ+ −ＧａＡｓ層５を（Ｓ2
Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ2 混合ガスを用いてエッ
チングする。Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 は共に液状物質で
あり、これを予混合して気化させた生成物中には、ハロ
ゲン交換反応により一部Ｓ2 ＣｌＢｒが生成している。
これにより、エッチング種の種類が増え、また恐らく炭
素系ポリマーの構造，組成変化に起因して対レジスト選
択比が向上する。Ｓが堆積して側壁保護膜７が形成され
るのでエッチングは異方的に進行し、下地選択性はＡｌ
Ｆx の生成により確保される。上記混合ガスにＮ2 を添
加すれば、（ＳＮ）x による側壁保護も可能である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特にＨＥＭＴ
（高電子移動度トランジスタ）のゲート・リセス形成工
程におけるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ選択エッチング等
を、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスを使用せず
に行う方法に関する。
用されるドライエッチング方法に関し、特にＨＥＭＴ
（高電子移動度トランジスタ）のゲート・リセス形成工
程におけるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ選択エッチング等
を、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスを使用せず
に行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓＭＥＳ−ＦＥＴ（ｍｅｔａｌ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃ
ｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を単一基板上に集積化した
ＭＭＩＣ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
ＩＣ）は、高速高周波応答性、低雑音、低消費電力等
の特長を有し、近年、移動体通信や衛生通信用のデバイ
スとして利用されつつある。
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃ
ｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を単一基板上に集積化した
ＭＭＩＣ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
ＩＣ）は、高速高周波応答性、低雑音、低消費電力等
の特長を有し、近年、移動体通信や衛生通信用のデバイ
スとして利用されつつある。
【０００３】１９８０年には、上記ＧａＡｓＭＥＳ−Ｆ
ＥＴのさらなる高速化を目指した研究から、ＨＥＭＴ
（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）が開発されている。これは、ＧａＡ
ｓ化合物半導体のヘテロ接合界面における２次元電子ガ
スが、不純物による散乱を受けることなく高速で移動で
きることを利用したデバイスである。このＨＥＭＴにつ
いても高集積化を実現するための研究が続けられてお
り、その加工を行うドライエッチング技術に対する要求
も、より高精度、より高選択比へと向かっている。
ＥＴのさらなる高速化を目指した研究から、ＨＥＭＴ
（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）が開発されている。これは、ＧａＡ
ｓ化合物半導体のヘテロ接合界面における２次元電子ガ
スが、不純物による散乱を受けることなく高速で移動で
きることを利用したデバイスである。このＨＥＭＴにつ
いても高集積化を実現するための研究が続けられてお
り、その加工を行うドライエッチング技術に対する要求
も、より高精度、より高選択比へと向かっている。
【０００４】中でも、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系を
選択的にエッチングしてゲート・リセスを形成する工程
は、ＨＥＭＴ，ヘテロＭＩＳ構造ＦＥＴなどのヘテロ接
合ＦＥＴの閾値電圧を決める重要な技術である。それ
は、下層側のＡｌＧａＡｓ層における不純物濃度や厚さ
等が、上層側のＧａＡｓ層のみを除去すれば然るべき閾
値電圧をもつＦＥＴが構成できるように予め設定されて
いるからである。このＡｌＧａＡｓ層上におけるＧａＡ
ｓ層の選択エッチング方法としては、ＣＣｌ2 Ｆ2 等の
ＣＦＣガスと希ガスの混合ガスを用いる方法が代表的な
ものである。これは、Ｇａが主として塩化物、Ａｓがフ
ッ化物および塩化物を形成することによりＧａＡｓ層が
除去される一方で、下地のＡｌＧａＡｓ層が露出した時
点では蒸気圧の低いＡｌＦ3 が表面に形成されてエッチ
ング速度が低下し、高選択比が得られるからである。
選択的にエッチングしてゲート・リセスを形成する工程
は、ＨＥＭＴ，ヘテロＭＩＳ構造ＦＥＴなどのヘテロ接
合ＦＥＴの閾値電圧を決める重要な技術である。それ
は、下層側のＡｌＧａＡｓ層における不純物濃度や厚さ
等が、上層側のＧａＡｓ層のみを除去すれば然るべき閾
値電圧をもつＦＥＴが構成できるように予め設定されて
いるからである。このＡｌＧａＡｓ層上におけるＧａＡ
ｓ層の選択エッチング方法としては、ＣＣｌ2 Ｆ2 等の
ＣＦＣガスと希ガスの混合ガスを用いる方法が代表的な
ものである。これは、Ｇａが主として塩化物、Ａｓがフ
ッ化物および塩化物を形成することによりＧａＡｓ層が
除去される一方で、下地のＡｌＧａＡｓ層が露出した時
点では蒸気圧の低いＡｌＦ3 が表面に形成されてエッチ
ング速度が低下し、高選択比が得られるからである。
【０００５】たとえば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．２０．，Ｎｏ．１１（１９８１）ｐ．Ｌ８４７〜８
５０には、ＣＣｌ2 Ｆ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いて選択比
２００を達成した例が報告されている。
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．２０．，Ｎｏ．１１（１９８１）ｐ．Ｌ８４７〜８
５０には、ＣＣｌ2 Ｆ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いて選択比
２００を達成した例が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
選択ドライエッチングには、以下のような問題がある。
まず、上述のＣＣｌ2 Ｆ2 等のＣＦＣガスは、いわゆる
フロン・ガスと通称されている化合物の一種であり、周
知のように地球のオゾン層破壊の原因とされているた
め、近い将来にも製造・使用が禁止される運びである。
したがって、ドライエッチングの分野においても代替ガ
ス、およびその使用技術を開発することが急務となって
いる。
選択ドライエッチングには、以下のような問題がある。
まず、上述のＣＣｌ2 Ｆ2 等のＣＦＣガスは、いわゆる
フロン・ガスと通称されている化合物の一種であり、周
知のように地球のオゾン層破壊の原因とされているた
め、近い将来にも製造・使用が禁止される運びである。
したがって、ドライエッチングの分野においても代替ガ
ス、およびその使用技術を開発することが急務となって
いる。
【０００７】また、上述のＣＦＣガスは、エッチング反
応系内にフルオロカーボン系ポリマーを大量に生成させ
易い。このポリマーは、パターン側壁部に堆積して側壁
保護効果を発揮するので異方性加工に寄与しているが、
その反面、エッチング速度の不安定化やパーティクル・
レベルの悪化等を招き易い。さらに、エッチング時のイ
オンによる照射損傷を回復させるために、３００℃程度
のアニールも必要となる。
応系内にフルオロカーボン系ポリマーを大量に生成させ
易い。このポリマーは、パターン側壁部に堆積して側壁
保護効果を発揮するので異方性加工に寄与しているが、
その反面、エッチング速度の不安定化やパーティクル・
レベルの悪化等を招き易い。さらに、エッチング時のイ
オンによる照射損傷を回復させるために、３００℃程度
のアニールも必要となる。
【０００８】そこで本発明は、Ａｌを含有する化合物半
導体層（以下、Ａｌ含有化合物半導体層と称する。）上
におけるＡｌを含まない化合物半導体層（以下、非Ａｌ
含有化合物半導体層と称する。）の選択エッチングを、
ＣＦＣガスを使用せずに、高選択比、高異方性、低汚染
性、低損傷性をもって行う方法を提供することを目的と
する。
導体層（以下、Ａｌ含有化合物半導体層と称する。）上
におけるＡｌを含まない化合物半導体層（以下、非Ａｌ
含有化合物半導体層と称する。）の選択エッチングを、
ＣＦＣガスを使用せずに、高選択比、高異方性、低汚染
性、低損傷性をもって行う方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本願の第１の発明にかかるドライエ
ッチング方法は、Ａｌ含有化合物半導体層の上に積層さ
れた非Ａｌ含有化合物半導体層を選択的に除去する方法
であって、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
とフッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用い、前
記非Ａｌ含有化合物半導体層をエッチングすることを特
徴とする。
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本願の第１の発明にかかるドライエ
ッチング方法は、Ａｌ含有化合物半導体層の上に積層さ
れた非Ａｌ含有化合物半導体層を選択的に除去する方法
であって、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
とフッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用い、前
記非Ａｌ含有化合物半導体層をエッチングすることを特
徴とする。
【００１０】本願の第２の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、第１の発明にしたがって前記非Ａｌ含有化合
物半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工
程と、この第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の
生成量を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを
行う第２の工程とを有することを特徴とする。
グ方法は、第１の発明にしたがって前記非Ａｌ含有化合
物半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工
程と、この第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の
生成量を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを
行う第２の工程とを有することを特徴とする。
【００１１】本願の第３の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
を含むエッチング・ガスを用い、前記非Ａｌ含有化合物
半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工程
と、前記エッチング・ガスにフッ素系化合物を添加して
オーバーエッチングを行う第２の工程とを有することを
特徴とする。
グ方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
を含むエッチング・ガスを用い、前記非Ａｌ含有化合物
半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工程
と、前記エッチング・ガスにフッ素系化合物を添加して
オーバーエッチングを行う第２の工程とを有することを
特徴とする。
【００１２】本願の第４の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
を含み、かつフッ素系化学種と窒素系化学種とを生成し
得るエッチング・ガスを用い、前記非Ａｌ含有化合物半
導体層をエッチングすることを特徴とする。
グ方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物
を含み、かつフッ素系化学種と窒素系化学種とを生成し
得るエッチング・ガスを用い、前記非Ａｌ含有化合物半
導体層をエッチングすることを特徴とする。
【００１３】本願の第５の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、第４の発明にしたがって前記非Ａｌ含有化合
物半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工
程と、この第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の
生成量を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを
行う第２の工程とを有することを特徴とする。
グ方法は、第４の発明にしたがって前記非Ａｌ含有化合
物半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工
程と、この第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の
生成量を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを
行う第２の工程とを有することを特徴とする。
【００１４】さらに、本願の第６の発明にかかるドライ
エッチング方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気
化生成物と窒素系化合物とを含むエッチング・ガスを用
い、前記非Ａｌ含有化合物半導体層を実質的にその層厚
分だけ除去する第１の工程と、前記エッチング・ガスに
フッ素系化合物を添加してオーバーエッチングを行う第
２の工程とを有することを特徴とする。
エッチング方法は、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気
化生成物と窒素系化合物とを含むエッチング・ガスを用
い、前記非Ａｌ含有化合物半導体層を実質的にその層厚
分だけ除去する第１の工程と、前記エッチング・ガスに
フッ素系化合物を添加してオーバーエッチングを行う第
２の工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明者は、下地にダメージを与えずに低汚
染，高異方性加工を行うためには、従来のフルオロカー
ボン系ポリマーに代わり、特定の条件下でのみ堆積し、
不要時には容易かつ完全に除去できる何らかの側壁保護
物質が必要であると考え、イオウ（Ｓ）、および窒化イ
オウ系化合物に着目した。
染，高異方性加工を行うためには、従来のフルオロカー
ボン系ポリマーに代わり、特定の条件下でのみ堆積し、
不要時には容易かつ完全に除去できる何らかの側壁保護
物質が必要であると考え、イオウ（Ｓ）、および窒化イ
オウ系化合物に着目した。
【００１６】プラズマ中に生成したＳは、エッチング条
件にもよるが、ウェハ温度がおおよそ９０℃未満の領域
ではウェハ表面へ吸着される。このうち、イオンの垂直
入射面に吸着されたＳは、直ちにスパッタ除去される
か、もしくはエッチング速度を低下させることに寄与す
る。一方、イオンの垂直入射が原理的に生じないパター
ンの側壁部に堆積したＳは、側壁保護効果を発揮する。
しかも、エッチング終了後にウェハをおおよそ９０〜１
５０℃程度に加熱すれば、Ｓは容易に昇華する。つま
り、Ｓはパーティクル汚染の原因とはならないのであ
る。
件にもよるが、ウェハ温度がおおよそ９０℃未満の領域
ではウェハ表面へ吸着される。このうち、イオンの垂直
入射面に吸着されたＳは、直ちにスパッタ除去される
か、もしくはエッチング速度を低下させることに寄与す
る。一方、イオンの垂直入射が原理的に生じないパター
ンの側壁部に堆積したＳは、側壁保護効果を発揮する。
しかも、エッチング終了後にウェハをおおよそ９０〜１
５０℃程度に加熱すれば、Ｓは容易に昇華する。つま
り、Ｓはパーティクル汚染の原因とはならないのであ
る。
【００１７】したがって、Ｓを堆積させるためには、エ
ッチング・ガスの構成成分として、放電解離条件下でプ
ラズマ中に遊離のＳを生成し得る化合物がまず必要であ
る。一方、本発明における下地選択性の達成が、原理的
にＡｌＦx の生成にもとづいている限り、エッチング・
ガスの構成成分としてフッ素（Ｆ）を構成元素として有
する化合物も必要である。
ッチング・ガスの構成成分として、放電解離条件下でプ
ラズマ中に遊離のＳを生成し得る化合物がまず必要であ
る。一方、本発明における下地選択性の達成が、原理的
にＡｌＦx の生成にもとづいている限り、エッチング・
ガスの構成成分としてフッ素（Ｆ）を構成元素として有
する化合物も必要である。
【００１８】この最も基本的な必要条件をハロゲン化イ
オウを用いることにより満たした技術を、本願出願人は
先に特願平３−３０８３２７号明細書において提案して
いる。ここでは、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2 系、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2
Ｃｌ2 系、Ｓ2 Ｃｌ2 ／ＣｌＦ3 系、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2
／Ｈ2 Ｓ系等の各種の混合ガス系を用いることにより、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系の良好なエッチングを達
成した。
オウを用いることにより満たした技術を、本願出願人は
先に特願平３−３０８３２７号明細書において提案して
いる。ここでは、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2 系、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｓ2
Ｃｌ2 系、Ｓ2 Ｃｌ2 ／ＣｌＦ3 系、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｃｌ2
／Ｈ2 Ｓ系等の各種の混合ガス系を用いることにより、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系の良好なエッチングを達
成した。
【００１９】今回の発明は、かかるＳ堆積プロセスの選
択肢をさらに広げるものであり、液状のハロゲン化イオ
ウの有効な利用方法を提供するものである。ここで使用
するハロゲン化イオウは、Ｓ2 Ｃｌ2 （二塩化二イオ
ウ）およびＳ2 Ｂｒ2 （二臭化二イオウ）である。Ｓ2
Ｃｌ2 は融点−７７℃，沸点１３８℃の油状物質、Ｓ2
Ｂｒ2 は融点−４６℃，沸点５４℃（２．３９×１０3
Ｐａ）の油状物質であり、いずれも常温常圧下では液体
である。これらは、不活性ガスを用いてバブリングを行
う等の方法によりエッチング・チャンバ内へ導入すれ
ば、単独でもエッチング・ガスとして使用できる。
択肢をさらに広げるものであり、液状のハロゲン化イオ
ウの有効な利用方法を提供するものである。ここで使用
するハロゲン化イオウは、Ｓ2 Ｃｌ2 （二塩化二イオ
ウ）およびＳ2 Ｂｒ2 （二臭化二イオウ）である。Ｓ2
Ｃｌ2 は融点−７７℃，沸点１３８℃の油状物質、Ｓ2
Ｂｒ2 は融点−４６℃，沸点５４℃（２．３９×１０3
Ｐａ）の油状物質であり、いずれも常温常圧下では液体
である。これらは、不活性ガスを用いてバブリングを行
う等の方法によりエッチング・チャンバ内へ導入すれ
ば、単独でもエッチング・ガスとして使用できる。
【００２０】しかし、本発明者はこれら両方の化合物を
予め混合してから気化させることにより、プラズマの状
態を変化させ、より多様化した化学種をエッチング反応
系へ供給できることを見出した。これは、Ｓ2 Ｃｌ2 と
Ｓ2 Ｂｒ2 との間でハロゲン交換反応が起こり、Ｓ2 Ｃ
ｌＢｒ（塩化臭化イオウ）が一部生成することに起因し
ている。Ｓ2 ＣｌＢｒからは、ＳＣｌＢｒ+ ，ＣｌＢｒ
+ 等のように、Ｓ2 Ｃｌ2 単独またはＳ2 Ｂｒ2 単独の
組成のエッチング・ガスからは生成し得ない化学種が生
成する可能性があり、また放電解離効率も変化する。
予め混合してから気化させることにより、プラズマの状
態を変化させ、より多様化した化学種をエッチング反応
系へ供給できることを見出した。これは、Ｓ2 Ｃｌ2 と
Ｓ2 Ｂｒ2 との間でハロゲン交換反応が起こり、Ｓ2 Ｃ
ｌＢｒ（塩化臭化イオウ）が一部生成することに起因し
ている。Ｓ2 ＣｌＢｒからは、ＳＣｌＢｒ+ ，ＣｌＢｒ
+ 等のように、Ｓ2 Ｃｌ2 単独またはＳ2 Ｂｒ2 単独の
組成のエッチング・ガスからは生成し得ない化学種が生
成する可能性があり、また放電解離効率も変化する。
【００２１】なお、本願では液体状態のハロゲン化イオ
ウを便宜上、上記の３物質に限定しているが、ハロゲン
化イオウには純粋状態での存在や物性の確定されていな
い他の組成比を有する化合物も多い。原理的には、たと
えこれらの不確定な化合物を用いても、同様の混合気化
生成物を得ることができる。
ウを便宜上、上記の３物質に限定しているが、ハロゲン
化イオウには純粋状態での存在や物性の確定されていな
い他の組成比を有する化合物も多い。原理的には、たと
えこれらの不確定な化合物を用いても、同様の混合気化
生成物を得ることができる。
【００２２】２成分系ガスのハロゲン交換反応によりエ
ッチング特性が変化する例としては、アルミニウム系材
料層のエッチングにおいて、ＢＣｌ3 とＢＢｒ3 を予混
合してから供給することにより、対レジスト選択比が向
上する事実が知られている。今回の発明は、この事実に
着想を得たものである。この選択比向上の詳細な機構は
必ずしも明らかではないが、レジスト・マスクの表面に
形成されるＣＣｌx Ｂｒy 系のポリマーの構造や性質が
より複雑多様化することにより、イオン・スパッタ作用
やラジカルの攻撃に対する高い耐性が付与されているも
のと考えられる。
ッチング特性が変化する例としては、アルミニウム系材
料層のエッチングにおいて、ＢＣｌ3 とＢＢｒ3 を予混
合してから供給することにより、対レジスト選択比が向
上する事実が知られている。今回の発明は、この事実に
着想を得たものである。この選択比向上の詳細な機構は
必ずしも明らかではないが、レジスト・マスクの表面に
形成されるＣＣｌx Ｂｒy 系のポリマーの構造や性質が
より複雑多様化することにより、イオン・スパッタ作用
やラジカルの攻撃に対する高い耐性が付与されているも
のと考えられる。
【００２３】本願の第１の発明ないし第３の発明では、
上述の考え方にもとづき、Ｓの堆積により側壁保護を行
いながらエッチングを行う方法を提供する。第１の発明
では、上述のＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成
物に、フッ素系化合物を添加したエッチング・ガスを使
用する。これにより、非Ａｌ含有化合物半導体層は塩化
物，臭化物，フッ化物の形で除去され、下地のＡｌ含有
化合物半導体層が露出すると、その表面にはＡｌＦx が
生成されてエッチング速度が大幅に低下する。
上述の考え方にもとづき、Ｓの堆積により側壁保護を行
いながらエッチングを行う方法を提供する。第１の発明
では、上述のＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成
物に、フッ素系化合物を添加したエッチング・ガスを使
用する。これにより、非Ａｌ含有化合物半導体層は塩化
物，臭化物，フッ化物の形で除去され、下地のＡｌ含有
化合物半導体層が露出すると、その表面にはＡｌＦx が
生成されてエッチング速度が大幅に低下する。
【００２４】第２の発明では、上述のエッチングにより
非Ａｌ含有化合物半導体層を実質的にその層厚分だけ除
去（ジャストエッチング）した後、フッ素系化学種の生
成量を高めてオーバーエッチングを行う。これにより、
Ａｌ含有化合物半導体層の表面におけるＡｌＦx の生成
が促進され、下地選択性が向上する。第３の発明では、
Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を主体とす
るエッチング・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層
をジャストエッチングした後、このガスにフッ素系化合
物を添加してオーバーエッチングを行う。つまり、Ｆ系
化学種はオーバーエッチング工程でのみ使用し、ジャス
トエッチング工程ではＣｌ系化学種もしくはＢｒ系化学
種をエッチング種として使用するのである。
非Ａｌ含有化合物半導体層を実質的にその層厚分だけ除
去（ジャストエッチング）した後、フッ素系化学種の生
成量を高めてオーバーエッチングを行う。これにより、
Ａｌ含有化合物半導体層の表面におけるＡｌＦx の生成
が促進され、下地選択性が向上する。第３の発明では、
Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を主体とす
るエッチング・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層
をジャストエッチングした後、このガスにフッ素系化合
物を添加してオーバーエッチングを行う。つまり、Ｆ系
化学種はオーバーエッチング工程でのみ使用し、ジャス
トエッチング工程ではＣｌ系化学種もしくはＢｒ系化学
種をエッチング種として使用するのである。
【００２５】一方、今回の発明においてＳと並ぶもうひ
とつの側壁保護物質は、窒化イオウ系化合物である。窒
化イオウ系化合物としては、後述するごとく種々の化合
物が知られているが、本発明者が特に側壁保護効果を期
待する代表的な化合物はポリチアジル（ＳＮ）x であ
る。（ＳＮ）x は古くから無機導電性ポリマーとして知
られている物質であり、その性質，構造等については、
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６
３５８〜６３６３（１９７５）に詳述されている。常圧
下では２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃付近まで
安定に存在するポリマー状物質である。さらに、（Ｓ
Ｎ）x は減圧下で１４０〜１５０℃付近まで加熱すれば
容易に分解または昇華し、完全に除去することができる
ので、パーティクル汚染を惹起する懸念がない。
とつの側壁保護物質は、窒化イオウ系化合物である。窒
化イオウ系化合物としては、後述するごとく種々の化合
物が知られているが、本発明者が特に側壁保護効果を期
待する代表的な化合物はポリチアジル（ＳＮ）x であ
る。（ＳＮ）x は古くから無機導電性ポリマーとして知
られている物質であり、その性質，構造等については、
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６
３５８〜６３６３（１９７５）に詳述されている。常圧
下では２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃付近まで
安定に存在するポリマー状物質である。さらに、（Ｓ
Ｎ）x は減圧下で１４０〜１５０℃付近まで加熱すれば
容易に分解または昇華し、完全に除去することができる
ので、パーティクル汚染を惹起する懸念がない。
【００２６】（ＳＮ）x は、原理的には放電解離条件下
でプラズマ中にＳ系化学種とＮ系化学種が存在していれ
ば生成する。最も単純に考えれば、窒素系化合物の放電
解離によりプラズマ中に生成したＮと、イオウ系化合物
の放電解離によりプラズマ中に生成したＳとが結合し
て、まずチアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成される。このチアジ
ルは、酸素類似体である一酸化窒素（ＮＯ）の構造から
類推して不対電子を持っており、容易に重合して（Ｓ
Ｎ）2 を生ずる。（ＳＮ）2 は３０℃付近で分解する化
合物であるが、２０℃付近では容易に重合して（ＳＮ）
4 、さらには（ＳＮ）x を生成する。（ＳＮ）4 は融点
１７８℃，分解温度２０６℃の環状物質である。
でプラズマ中にＳ系化学種とＮ系化学種が存在していれ
ば生成する。最も単純に考えれば、窒素系化合物の放電
解離によりプラズマ中に生成したＮと、イオウ系化合物
の放電解離によりプラズマ中に生成したＳとが結合し
て、まずチアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成される。このチアジ
ルは、酸素類似体である一酸化窒素（ＮＯ）の構造から
類推して不対電子を持っており、容易に重合して（Ｓ
Ｎ）2 を生ずる。（ＳＮ）2 は３０℃付近で分解する化
合物であるが、２０℃付近では容易に重合して（ＳＮ）
4 、さらには（ＳＮ）x を生成する。（ＳＮ）4 は融点
１７８℃，分解温度２０６℃の環状物質である。
【００２７】なお、プラズマ中にＦ* が存在する系では
上記（ＳＮ）x のＳ原子上にハロゲン原子が結合したフ
ッ化チアジルが、また、Ｈ* が存在する系ではチアジル
水素が生成し得る。さらに、条件によってはＳ4 Ｎ
2 （融点２３℃），Ｓ11Ｎ2 （融点１５０〜１５５
℃），Ｓ15Ｎ2 （融点１３７℃），Ｓ16Ｎ2 （融点１２
２℃）等のように分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均衡
な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イオ
ウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したＳ7 ＮＨ（融点
１１３．５℃），１，３−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１３０
℃），１，４−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１３３℃），１，
５−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１５５℃），１，３，５−Ｓ
5 （ＮＨ）3 （融点１２４℃），１，３，６−Ｓ5 （Ｎ
Ｈ）3 （融点１３１℃），Ｓ4 （ＮＨ）4 （融点１４５
℃）等のイミド型の化合物等も生成可能である。
上記（ＳＮ）x のＳ原子上にハロゲン原子が結合したフ
ッ化チアジルが、また、Ｈ* が存在する系ではチアジル
水素が生成し得る。さらに、条件によってはＳ4 Ｎ
2 （融点２３℃），Ｓ11Ｎ2 （融点１５０〜１５５
℃），Ｓ15Ｎ2 （融点１３７℃），Ｓ16Ｎ2 （融点１２
２℃）等のように分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均衡
な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イオ
ウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したＳ7 ＮＨ（融点
１１３．５℃），１，３−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１３０
℃），１，４−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１３３℃），１，
５−Ｓ6 （ＮＨ）2 （融点１５５℃），１，３，５−Ｓ
5 （ＮＨ）3 （融点１２４℃），１，３，６−Ｓ5 （Ｎ
Ｈ）3 （融点１３１℃），Ｓ4 （ＮＨ）4 （融点１４５
℃）等のイミド型の化合物等も生成可能である。
【００２８】いずれにしてもこれらの窒化イオウ系化合
物は、エッチング条件にもよるが、ウェハ温度がおおよ
そ１３０℃未満の領域ではウェハ表面へ吸着される。こ
のうち、イオンの垂直入射面に吸着された窒化イオウ系
化合物は、直ちにスパッタ除去されるか、もしくはエッ
チング速度を低下させることに寄与する。一方、イオン
の垂直入射が原理的に生じないパターンの側壁部に堆積
した窒化イオウ系化合物は、側壁保護効果を発揮する。
しかも、エッチング終了後にウェハをおおよそ１３０℃
以上に加熱すれば、窒化イオウ系化合物は容易に昇華ま
たは分解し、除去される。つまり、窒化イオウ系化合物
は、パーティクル汚染の原因とはならないのである。
物は、エッチング条件にもよるが、ウェハ温度がおおよ
そ１３０℃未満の領域ではウェハ表面へ吸着される。こ
のうち、イオンの垂直入射面に吸着された窒化イオウ系
化合物は、直ちにスパッタ除去されるか、もしくはエッ
チング速度を低下させることに寄与する。一方、イオン
の垂直入射が原理的に生じないパターンの側壁部に堆積
した窒化イオウ系化合物は、側壁保護効果を発揮する。
しかも、エッチング終了後にウェハをおおよそ１３０℃
以上に加熱すれば、窒化イオウ系化合物は容易に昇華ま
たは分解し、除去される。つまり、窒化イオウ系化合物
は、パーティクル汚染の原因とはならないのである。
【００２９】本願の第４の発明ないし第６の発明では、
窒化イオウ系化合物の堆積により側壁保護を行いながら
エッチングを行う方法を提供する。これらの各発明は、
前述の第１の発明ないし第３の発明で使用するエッチン
グ・ガスにそれぞれ窒素系化合物もしくは窒素系化学種
を添加したものであり、エッチング機構はほぼ前述のと
おりである。
窒化イオウ系化合物の堆積により側壁保護を行いながら
エッチングを行う方法を提供する。これらの各発明は、
前述の第１の発明ないし第３の発明で使用するエッチン
グ・ガスにそれぞれ窒素系化合物もしくは窒素系化学種
を添加したものであり、エッチング機構はほぼ前述のと
おりである。
【００３０】すなわち、第４の発明においては、上述の
Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を含み、か
つフッ素系化学種と窒素系化学種を生成し得るエッチン
グ・ガスを使用する。ここで、フッ素系化学種と窒素系
化学種とが、単一の化合物から供給されるか、それぞれ
別の化合物から供給されるか、あるいは少なくとも一方
の化学種が複数の化合物から供給されるかは、任意であ
る。
Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を含み、か
つフッ素系化学種と窒素系化学種を生成し得るエッチン
グ・ガスを使用する。ここで、フッ素系化学種と窒素系
化学種とが、単一の化合物から供給されるか、それぞれ
別の化合物から供給されるか、あるいは少なくとも一方
の化学種が複数の化合物から供給されるかは、任意であ
る。
【００３１】第５の発明では、上述のエッチングにより
非Ａｌ含有化合物半導体層をジャストエッチングした
後、フッ素系化学種の生成量を高めてオーバーエッチン
グを行う。これにより、Ａｌ含有化合物半導体層の表面
におけるＡｌＦx の生成が促進され、下地選択性が向上
する。第６の発明では、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混
合気化生成物と窒素系化合物とを主体とするエッチング
・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層をジャストエ
ッチングした後、このガスにフッ素系化合物を添加して
オーバーエッチングを行う。つまり、Ｆ系化学種はオー
バーエッチング工程でのみ使用し、ジャストエッチング
工程ではＣｌ系化学種もしくはＢｒ系化学種をエッチン
グ種として使用するのである。
非Ａｌ含有化合物半導体層をジャストエッチングした
後、フッ素系化学種の生成量を高めてオーバーエッチン
グを行う。これにより、Ａｌ含有化合物半導体層の表面
におけるＡｌＦx の生成が促進され、下地選択性が向上
する。第６の発明では、Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混
合気化生成物と窒素系化合物とを主体とするエッチング
・ガスを用いて非Ａｌ含有化合物半導体層をジャストエ
ッチングした後、このガスにフッ素系化合物を添加して
オーバーエッチングを行う。つまり、Ｆ系化学種はオー
バーエッチング工程でのみ使用し、ジャストエッチング
工程ではＣｌ系化学種もしくはＢｒ系化学種をエッチン
グ種として使用するのである。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００３３】実施例１ 本実施例は、本願の第１の発明をＨＥＭＴのゲート・リ
セス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ+ −Ｇ
ａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ2 混合
ガスを用いてエッチングした例である。このプロセス
を、図１ないし図５を参照しながら説明する。
セス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ+ −Ｇ
ａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ2 混合
ガスを用いてエッチングした例である。このプロセス
を、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００３４】本実施例においてエッチング・サンプルと
して使用したウェハは、図１に示されるように、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長により形成さ
れ、バッファ層として機能する厚さ約５００ｎｍのｅｐ
ｉ−ＧａＡｓ層２、厚さ約２ｎｍのＡｌＧａＡｓ層３、
Ｓｉ等のｎ型不純物がドープされた厚さ約３０ｎｍのｎ
+ −ＡｌＧａＡｓ層４、同様にｎ型不純物を含む厚さ約
１００ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ層５、所定の形状にパター
ニングされたレジスト・マスク（ＰＲ）６が順次積層さ
れてなるものである。上記レジスト・マスク６のパター
ニングは、電子ビーム描画法による選択露光と現像処理
により行われており、開口部６ａの開口径は約３００ｎ
ｍである。
して使用したウェハは、図１に示されるように、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長により形成さ
れ、バッファ層として機能する厚さ約５００ｎｍのｅｐ
ｉ−ＧａＡｓ層２、厚さ約２ｎｍのＡｌＧａＡｓ層３、
Ｓｉ等のｎ型不純物がドープされた厚さ約３０ｎｍのｎ
+ −ＡｌＧａＡｓ層４、同様にｎ型不純物を含む厚さ約
１００ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ層５、所定の形状にパター
ニングされたレジスト・マスク（ＰＲ）６が順次積層さ
れてなるものである。上記レジスト・マスク６のパター
ニングは、電子ビーム描画法による選択露光と現像処理
により行われており、開口部６ａの開口径は約３００ｎ
ｍである。
【００３５】上述のウェハをＲＦバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一
例として下記の条件により上記ｎ+ −ＧａＡｓ層５をエ
ッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） ここで、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量とは、液状物
質であるＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 とを等モルずつ混合し
た液体を気化させたもの（混合気化生成物）の流量を表
しており、この混合気化生成物中には所定の割合でハロ
ゲン交換反応生成物であるＳ2 ＣｌＢｒが含まれてい
る。
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一
例として下記の条件により上記ｎ+ −ＧａＡｓ層５をエ
ッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） ここで、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量とは、液状物
質であるＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 とを等モルずつ混合し
た液体を気化させたもの（混合気化生成物）の流量を表
しており、この混合気化生成物中には所定の割合でハロ
ゲン交換反応生成物であるＳ2 ＣｌＢｒが含まれてい
る。
【００３６】この工程では、Ｆ* ，Ｃｌ* ，Ｂｒ* 等の
ラジカルが、ｎ+ −ＧａＡｓ層５中のＧａをＧａＣ
ｌ3 ，ＧａＢｒ3 等の形で、またＡｓをＡｓＦ3 ，Ａｓ
Ｃｌ3 ，ＡｓＢｒ3 等の形で引き抜いた。これらのラジ
カル反応は、Ｓx + ，ＳＦx + ，ＳＣｌx + ，ＳＢｒx
+ ，Ｃｌx + ，Ｂｒx + ，ＳＣｌＢｒ+ ，ＣｌＢｒ+ 等
の入射イオン・エネルギーにアシストされる。一方、プ
ラズマ中には、混合気化生成物に由来して遊離のＳが生
成している。このＳは、イオンの垂直入射が原理的に生
じないパターンの側壁部に堆積し、図２に示されるよう
な側壁保護膜７を形成した。
ラジカルが、ｎ+ −ＧａＡｓ層５中のＧａをＧａＣ
ｌ3 ，ＧａＢｒ3 等の形で、またＡｓをＡｓＦ3 ，Ａｓ
Ｃｌ3 ，ＡｓＢｒ3 等の形で引き抜いた。これらのラジ
カル反応は、Ｓx + ，ＳＦx + ，ＳＣｌx + ，ＳＢｒx
+ ，Ｃｌx + ，Ｂｒx + ，ＳＣｌＢｒ+ ，ＣｌＢｒ+ 等
の入射イオン・エネルギーにアシストされる。一方、プ
ラズマ中には、混合気化生成物に由来して遊離のＳが生
成している。このＳは、イオンの垂直入射が原理的に生
じないパターンの側壁部に堆積し、図２に示されるよう
な側壁保護膜７を形成した。
【００３７】この結果、上記エッチングは異方的に進行
し、垂直壁を有するリセス５ａが形成された。また、下
地のｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４が露出した時点では、その
表面にＡｌＦx （主としてｘ＝３），ＧａＦx Ｃｌy 等
が形成され、エッチング速度が大幅に低下した。このと
きのｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４に対する選択比は、約５０
であった。また、レジスト・マスク６に対する選択比も
極めて良好であった。
し、垂直壁を有するリセス５ａが形成された。また、下
地のｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４が露出した時点では、その
表面にＡｌＦx （主としてｘ＝３），ＧａＦx Ｃｌy 等
が形成され、エッチング速度が大幅に低下した。このと
きのｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層４に対する選択比は、約５０
であった。また、レジスト・マスク６に対する選択比も
極めて良好であった。
【００３８】エッチング終了後にウェハをバッファ室に
搬送し、ウェハ・ステージを介して約１５０℃に加熱し
たところ、上記側壁保護膜７は図３に示されるように速
やかに昇華除去された。この結果、ウェハ上に何らパー
ティクル汚染が生ずることはなかった。さらに、一例と
して電子ビーム蒸着により厚さ約２００ｎｍのＡｌ層を
形成した。この蒸着は、微細な開口径を有するリセス５
ａの内部においてステップ・カバレッジ（段差被覆性）
が劣化することを逆に利用したものであり、図４に示さ
れるように、レジスト・マスク６の表面には上部Ａｌ層
８ａ、リセス５ａ底部には後にゲート電極となる下部Ａ
ｌ層８ｂがそれぞれ形成された。
搬送し、ウェハ・ステージを介して約１５０℃に加熱し
たところ、上記側壁保護膜７は図３に示されるように速
やかに昇華除去された。この結果、ウェハ上に何らパー
ティクル汚染が生ずることはなかった。さらに、一例と
して電子ビーム蒸着により厚さ約２００ｎｍのＡｌ層を
形成した。この蒸着は、微細な開口径を有するリセス５
ａの内部においてステップ・カバレッジ（段差被覆性）
が劣化することを逆に利用したものであり、図４に示さ
れるように、レジスト・マスク６の表面には上部Ａｌ層
８ａ、リセス５ａ底部には後にゲート電極となる下部Ａ
ｌ層８ｂがそれぞれ形成された。
【００３９】この後、常法にしたがってレジスト・マス
ク６をリフト・オフすると、図５に示されるように上部
Ａｌ層８ａも同時に除去され、リセス５ａ底部の下部Ａ
ｌ層８ｂのみを残すことができた。
ク６をリフト・オフすると、図５に示されるように上部
Ａｌ層８ａも同時に除去され、リセス５ａ底部の下部Ａ
ｌ層８ｂのみを残すことができた。
【００４０】実施例２ 本実施例は、本願の第２の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ
2 混合ガスを用いてジャストエッチングした後、Ｓ2 Ｆ
2 流量を相対的に高めてオーバーエッチングを行った例
である。
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ
2 混合ガスを用いてジャストエッチングした後、Ｓ2 Ｆ
2 流量を相対的に高めてオーバーエッチングを行った例
である。
【００４１】まず、図１に示されるものと同じウェハを
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として実施例１と同じ条件によりｎ+ −ＧａＡ
ｓ層５をジャストエッチングした。
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として実施例１と同じ条件によりｎ+ −ＧａＡ
ｓ層５をジャストエッチングした。
【００４２】次に、ウェハ上に局部的に残存するｎ+ −
ＧａＡｓ層５を除去するため、条件を一例として下記の
ように切り替え、オーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｆ2 流量 ３０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、各化合物の放電解離
効率を等しいと仮定すると、プラズマ中へのＳの供給量
はジャストエッチング工程と比べて変化しないものの、
Ｆ* の供給量がＣｌ* とＢｒ* との合計供給量よりも過
剰となっている。このため、下地のｎ+ −ＡｌＧａＡｓ
層４が露出すると、その露出面には直ちに効率良くＡｌ
Ｆx が形成された。しかも、ジャストエッチング工程に
比べてＲＦバイアス・パワーが低減されており、これに
よってＳの堆積も促進されている。本実施例では、ｎ+
−ＡｌＧａＡｓ層４に対する選択比は１００以上に向上
した。
ＧａＡｓ層５を除去するため、条件を一例として下記の
ように切り替え、オーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｆ2 流量 ３０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、各化合物の放電解離
効率を等しいと仮定すると、プラズマ中へのＳの供給量
はジャストエッチング工程と比べて変化しないものの、
Ｆ* の供給量がＣｌ* とＢｒ* との合計供給量よりも過
剰となっている。このため、下地のｎ+ −ＡｌＧａＡｓ
層４が露出すると、その露出面には直ちに効率良くＡｌ
Ｆx が形成された。しかも、ジャストエッチング工程に
比べてＲＦバイアス・パワーが低減されており、これに
よってＳの堆積も促進されている。本実施例では、ｎ+
−ＡｌＧａＡｓ層４に対する選択比は１００以上に向上
した。
【００４３】実施例３ 本実施例は、本願の第２の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用した例であるが、オーバーエッチ
ング時にＦ系化学種の生成量を増大させる手段として、
実施例２のようにフッ素系化合物の供給量を増やすので
はなく、Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓ等の添加ガスの使用量を減らした
ものである。
ト・リセス加工に適用した例であるが、オーバーエッチ
ング時にＦ系化学種の生成量を増大させる手段として、
実施例２のようにフッ素系化合物の供給量を増やすので
はなく、Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓ等の添加ガスの使用量を減らした
ものである。
【００４４】まず、図１に示されるものと同じウェハを
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
エッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） ここで、ＳＦ6 は放電解離条件下でも遊離のＳを生成し
ないことが実験的に確認されており、もっぱらＦ* 供給
源として使用されている。一方、Ｈ2 は、プラズマ中に
Ｈ* を生成し、ハロゲン・ラジカルを捕捉してハロゲン
化水素の形で除去するために添加されている。上記のガ
ス系からは、１分子からのＦ* 生成量の多いＳＦ6 が使
用されていることもあって過剰のハロゲン・ラジカルが
生成し易いが、Ｈ2 を添加することでエッチング反応系
のＳ／Ｘ比〔Ｓ原子数とハロゲン（Ｘ）原子数の比〕の
低下を防止しているわけである。つまり、異方性の低下
を防止することができる。
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
エッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） ここで、ＳＦ6 は放電解離条件下でも遊離のＳを生成し
ないことが実験的に確認されており、もっぱらＦ* 供給
源として使用されている。一方、Ｈ2 は、プラズマ中に
Ｈ* を生成し、ハロゲン・ラジカルを捕捉してハロゲン
化水素の形で除去するために添加されている。上記のガ
ス系からは、１分子からのＦ* 生成量の多いＳＦ6 が使
用されていることもあって過剰のハロゲン・ラジカルが
生成し易いが、Ｈ2 を添加することでエッチング反応系
のＳ／Ｘ比〔Ｓ原子数とハロゲン（Ｘ）原子数の比〕の
低下を防止しているわけである。つまり、異方性の低下
を防止することができる。
【００４５】次に、条件を一例として下記のように切り
替え、オーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、添加ガスをＨ2 から
Ｈ2 Ｓに変更し、しかも流量を半減させた。つまり、Ｈ
* の生成量が半減し、ジャストエッチング時よりもＦ*
の生成量が増大した。これにより、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ
層４の露出面に効率的にＡｌＦx が形成された。しか
も、Ｈ2 ＳからもＳが放出されてエッチング反応系内の
Ｓの総生成量が増大しており、かつＲＦバイアス・パワ
ーも低減されていることから、Ｓの堆積が促進された。
以上の効果により、実施例２と同等の高い下地選択性が
達成された。また、Ｓの堆積が促進されることにより、
異方性は実施例２よりもさらに向上した。
替え、オーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 ５ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、添加ガスをＨ2 から
Ｈ2 Ｓに変更し、しかも流量を半減させた。つまり、Ｈ
* の生成量が半減し、ジャストエッチング時よりもＦ*
の生成量が増大した。これにより、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ
層４の露出面に効率的にＡｌＦx が形成された。しか
も、Ｈ2 ＳからもＳが放出されてエッチング反応系内の
Ｓの総生成量が増大しており、かつＲＦバイアス・パワ
ーも低減されていることから、Ｓの堆積が促進された。
以上の効果により、実施例２と同等の高い下地選択性が
達成された。また、Ｓの堆積が促進されることにより、
異方性は実施例２よりもさらに向上した。
【００４６】実施例４ 本実施例は、本願の第３の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
混合気化生成物を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャストエ
ッチングした後、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／ＳＦ6
混合ガスを用いてオーバーエッチングを行った例であ
る。
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
混合気化生成物を用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャストエ
ッチングした後、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／ＳＦ6
混合ガスを用いてオーバーエッチングを行った例であ
る。
【００４７】まず、図１に示されるものと同じウェハを
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
ジャストエッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ４０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このジャストエッチング工程では、Ｃｌ* ，Ｂｒ* 等の
寄与によりエッチングが進行する一方、Ｓが堆積して側
壁保護膜７が形成された。
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
ジャストエッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ４０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このジャストエッチング工程では、Ｃｌ* ，Ｂｒ* 等の
寄与によりエッチングが進行する一方、Ｓが堆積して側
壁保護膜７が形成された。
【００４８】ただし、上記のガス系はＦ* を生成しない
ので、このままエッチングを続けたのでは下地選択性を
得ることができない。そこで、ガス系にＳＦ6 を添加
し、一例として条件を下記のように切り替えてオーバー
エッチングを行った。。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） 本実施例によっても、１００以上もの高選択比が得られ
た。
ので、このままエッチングを続けたのでは下地選択性を
得ることができない。そこで、ガス系にＳＦ6 を添加
し、一例として条件を下記のように切り替えてオーバー
エッチングを行った。。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） 本実施例によっても、１００以上もの高選択比が得られ
た。
【００４９】実施例５ 本実施例は、本願の第４の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ
2 ／Ｎ2 混合ガスを用いてエッチングした例である。ま
ず、図１に示されるものと同じウェハを有磁場マイクロ
波プラズマ・エッチング装置にセットし、一例として下
記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をジャストエッチン
グした。
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／Ｓ2 Ｆ
2 ／Ｎ2 混合ガスを用いてエッチングした例である。ま
ず、図１に示されるものと同じウェハを有磁場マイクロ
波プラズマ・エッチング装置にセットし、一例として下
記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をジャストエッチン
グした。
【００５０】 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） この工程におけるエッチング機構および下地選択性の達
成機構は、ほぼ実施例１で前述したとおりである。ここ
では、Ｓの少なくとも一部がＮ2 と反応して（ＳＮ）x
等の窒化イオウ系化合物を生成し、これが側壁保護膜７
を形成する点が実施例１とは異なっている。この窒化イ
オウ系化合物による側壁保護効果はＳのそれよりもさら
に強力であるため、ＲＦバイアス・パワーが２０Ｗと低
い条件でも、良好な異方性形状を有するリセス５ａを形
成することができた。本実施例において、ｎ+ −ＡｌＧ
ａＡｓ層４に対する選択比は約５０であった。
成機構は、ほぼ実施例１で前述したとおりである。ここ
では、Ｓの少なくとも一部がＮ2 と反応して（ＳＮ）x
等の窒化イオウ系化合物を生成し、これが側壁保護膜７
を形成する点が実施例１とは異なっている。この窒化イ
オウ系化合物による側壁保護効果はＳのそれよりもさら
に強力であるため、ＲＦバイアス・パワーが２０Ｗと低
い条件でも、良好な異方性形状を有するリセス５ａを形
成することができた。本実施例において、ｎ+ −ＡｌＧ
ａＡｓ層４に対する選択比は約５０であった。
【００５１】窒化イオウ系化合物からなる側壁保護膜７
は、エッチング終了後にウェハを約１５０℃に加熱する
ことにより昇華もしくは分解して除去され、何らパーテ
ィクル汚染を惹起させることがなかった。
は、エッチング終了後にウェハを約１５０℃に加熱する
ことにより昇華もしくは分解して除去され、何らパーテ
ィクル汚染を惹起させることがなかった。
【００５２】実施例６ 本実施例は、本願の第４の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／ＮＦ3
混合ガスを用いてエッチングした例である。まず、図１
に示されるものと同じウェハを有磁場マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条件
によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をエッチングした。
ト・リセス加工に適用し、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層上のｎ
+ −ＧａＡｓ層を（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）／ＮＦ3
混合ガスを用いてエッチングした例である。まず、図１
に示されるものと同じウェハを有磁場マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条件
によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をエッチングした。
【００５３】 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ ＮＦ3 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このプロセスは、ＮＦ3 を用いることにより、Ｆ系化学
種とＮ系化学種とが単一の化合物から供給される点を特
色としている。Ｆ系化学種のうち主としてＦ* は、フッ
化物の生成によるＡｓの除去、およびＡｌＦx の生成に
よる下地選択性の確保に寄与する。また、Ｎ系化学種は
窒化イオウ系化合物の生成に寄与する他、過剰なハロゲ
ン・ラジカルを捕捉してエッチング反応系を相対的にＳ
に富む雰囲気とすることにも寄与している。
種とＮ系化学種とが単一の化合物から供給される点を特
色としている。Ｆ系化学種のうち主としてＦ* は、フッ
化物の生成によるＡｓの除去、およびＡｌＦx の生成に
よる下地選択性の確保に寄与する。また、Ｎ系化学種は
窒化イオウ系化合物の生成に寄与する他、過剰なハロゲ
ン・ラジカルを捕捉してエッチング反応系を相対的にＳ
に富む雰囲気とすることにも寄与している。
【００５４】これらの効果により、本実施例によっても
良好な異方性加工を高選択比をもって行うことができ
た。
良好な異方性加工を高選択比をもって行うことができ
た。
【００５５】実施例７ 本実施例は、本願の第５の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
／ＮＦ3 混合ガスを用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャスト
エッチングした後、このガスにＨ2 Ｓを添加してオーバ
ーエッチングを行った例である。
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
／ＮＦ3 混合ガスを用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャスト
エッチングした後、このガスにＨ2 Ｓを添加してオーバ
ーエッチングを行った例である。
【００５６】まず、図１に示されるものと同じウェハを
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、実施例６と同じ条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をジ
ャストエッチングした。続いて、一例として下記の条件
でオーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ ＮＦ3 流量 ３０ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、ガス系にＨ2 Ｓが添
加されることにより、過剰なラジカルが捕捉されると共
にＳの供給が促進され、ひいては窒化イオウ系化合物の
生成が促進された。しかも、ＲＦバイアス・パワーがジ
ャストエッチング時に比べて半減されている。以上の効
果により、本実施例における下地選択性は１００以上に
向上した。
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、実施例６と同じ条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５をジ
ャストエッチングした。続いて、一例として下記の条件
でオーバーエッチングを行った。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ ＮＦ3 流量 ３０ＳＣＣＭ Ｈ2 Ｓ流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、ガス系にＨ2 Ｓが添
加されることにより、過剰なラジカルが捕捉されると共
にＳの供給が促進され、ひいては窒化イオウ系化合物の
生成が促進された。しかも、ＲＦバイアス・パワーがジ
ャストエッチング時に比べて半減されている。以上の効
果により、本実施例における下地選択性は１００以上に
向上した。
【００５７】実施例８ 本実施例は、本願の第６の発明を同じくＨＥＭＴのゲー
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
／Ｎ2 混合ガスを用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャストエ
ッチングした後、このガスにＳＦ6 を添加してオーバー
エッチングを行った例である。
ト・リセス加工に適用し、（Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）
／Ｎ2 混合ガスを用いてｎ+ −ＧａＡｓ層をジャストエ
ッチングした後、このガスにＳＦ6 を添加してオーバー
エッチングを行った例である。
【００５８】まず、図１に示されるものと同じウェハを
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
ジャストエッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このジャストエッチング工程では、窒化イオウ系化合物
による側壁保護膜７が形成されながら、異方性エッチン
グが進行した。
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件によりｎ+ −ＧａＡｓ層５を
ジャストエッチングした。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 ２０ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このジャストエッチング工程では、窒化イオウ系化合物
による側壁保護膜７が形成されながら、異方性エッチン
グが進行した。
【００５９】ただし、上述のガス系はＦ* を生成せず、
このままでは下地選択性を確保することができないの
で、次にエッチング条件を一例として下記のように変更
し、オーバーエッチングをおこなった。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、ＳＦ6 の添加により
エッチング反応系にＦ* が供給されるようになるため、
１００以上もの高い下地選択性を得ることができた。
このままでは下地選択性を確保することができないの
で、次にエッチング条件を一例として下記のように変更
し、オーバーエッチングをおこなった。 （Ｓ2 Ｃｌ2 ＋Ｓ2 Ｂｒ2 ）流量 １０ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０ＳＣＣＭ ＳＦ6 流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 １．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃（エタノール冷媒使用） このオーバーエッチング工程では、ＳＦ6 の添加により
エッチング反応系にＦ* が供給されるようになるため、
１００以上もの高い下地選択性を得ることができた。
【００６０】以上、本発明を８つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの各実施例に何ら限定され
るものではない。まず、上述の各実施例では化合物半導
体層の積層系としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系を例
示したが、本発明は下層側にＡｌが含まれていれば従来
公知の他の化合物半導体の積層系にも適用可能である。
たとえば、ＧａＰ／ＡｌＧａＰ、ＩｎＰ／ＡｌＩｎＰ、
ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ等の２元
素系／３元素系の積層系、さらにあるいは３元素系／４
元素系等の積層系等のエッチングにも適用できる。
説明したが、本発明はこれらの各実施例に何ら限定され
るものではない。まず、上述の各実施例では化合物半導
体層の積層系としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系を例
示したが、本発明は下層側にＡｌが含まれていれば従来
公知の他の化合物半導体の積層系にも適用可能である。
たとえば、ＧａＰ／ＡｌＧａＰ、ＩｎＰ／ＡｌＩｎＰ、
ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ等の２元
素系／３元素系の積層系、さらにあるいは３元素系／４
元素系等の積層系等のエッチングにも適用できる。
【００６１】ハロゲン・ラジカルを捕捉してＳや窒化イ
オウ系化合物の堆積を促進する化合物としては、上述の
Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓの他、シラン系化合物を使用することもで
きる。エッチング・ガスには、冷却効果，希釈効果，ス
パッタリング効果等を得る目的で、Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ等
の希ガスを適宜添加しても良い。
オウ系化合物の堆積を促進する化合物としては、上述の
Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓの他、シラン系化合物を使用することもで
きる。エッチング・ガスには、冷却効果，希釈効果，ス
パッタリング効果等を得る目的で、Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ等
の希ガスを適宜添加しても良い。
【００６２】オーバーエッチング時に入射イオン・エネ
ルギーを低減させる方法として、上述の各実施例ではジ
ャストエッチング時に比べてＲＦバイアス・パワーを低
減させたが、パワーを一定としたままＲＦバイアス周波
数を増大させたり、あるいはパワーの低減と周波数の増
大を組み合わせる方法も有効である。さらに、本発明は
非Ａｌ含有／Ａｌ含有化合物半導体の積層系の選択エッ
チングが必要とされるプロセスであれば、上述のような
ＨＥＭＴの製造に限らず、たとえば半導体レーザー素子
の加工等にも適用可能である。
ルギーを低減させる方法として、上述の各実施例ではジ
ャストエッチング時に比べてＲＦバイアス・パワーを低
減させたが、パワーを一定としたままＲＦバイアス周波
数を増大させたり、あるいはパワーの低減と周波数の増
大を組み合わせる方法も有効である。さらに、本発明は
非Ａｌ含有／Ａｌ含有化合物半導体の積層系の選択エッ
チングが必要とされるプロセスであれば、上述のような
ＨＥＭＴの製造に限らず、たとえば半導体レーザー素子
の加工等にも適用可能である。
【００６３】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、Ｓまたは窒化イオウ系化合物による側
壁保護効果を利用して、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系
に代表される非Ａｌ含有／Ａｌ含有化合物半導体の積層
系の選択異方性エッチングを行うことが可能となる。し
たがって、本発明はまず脱ＣＦＣ対策としての意義が極
めて大きい。堆積したＳおよび窒化イオウ系化合物は、
容易に昇華もしくは分解除去することができ、パーティ
クル汚染を惹起する虞れがない。本発明において主エッ
チング種の供給源となるＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混
合気化生成物は、単独組成のガスでは供給し得なかった
化学種をプラズマ中に生成することができ、エッチング
反応の多様化や対レジスト選択性の向上に寄与する。さ
らに、オーバーエッチング時にＦ系化学種を生成する化
合物を添加するか、もしくはその供給量をジャストエッ
チング時に比べて増大させることにより、対下地選択性
を一層高めることができる。
明を適用すれば、Ｓまたは窒化イオウ系化合物による側
壁保護効果を利用して、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層系
に代表される非Ａｌ含有／Ａｌ含有化合物半導体の積層
系の選択異方性エッチングを行うことが可能となる。し
たがって、本発明はまず脱ＣＦＣ対策としての意義が極
めて大きい。堆積したＳおよび窒化イオウ系化合物は、
容易に昇華もしくは分解除去することができ、パーティ
クル汚染を惹起する虞れがない。本発明において主エッ
チング種の供給源となるＳ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混
合気化生成物は、単独組成のガスでは供給し得なかった
化学種をプラズマ中に生成することができ、エッチング
反応の多様化や対レジスト選択性の向上に寄与する。さ
らに、オーバーエッチング時にＦ系化学種を生成する化
合物を添加するか、もしくはその供給量をジャストエッ
チング時に比べて増大させることにより、対下地選択性
を一層高めることができる。
【００６４】したがって、本発明はたとえば化合物半導
体を利用した半導体装置を微細なデザイン・ルールにも
とづいて製造する上で極めて有効であり、さらにこれを
高集積化してＭＭＩＣ等を構成することにも多大な貢献
をなすものである。
体を利用した半導体装置を微細なデザイン・ルールにも
とづいて製造する上で極めて有効であり、さらにこれを
高集積化してＭＭＩＣ等を構成することにも多大な貢献
をなすものである。
【図１】本発明をＨＥＭＴのゲート・リセス加工に適用
したプロセス例において、ｎ+ −ＧａＡｓ層の上にレジ
スト・マスクが形成された状態を示す概略断面図であ
る。
したプロセス例において、ｎ+ −ＧａＡｓ層の上にレジ
スト・マスクが形成された状態を示す概略断面図であ
る。
【図２】図１のｎ+ −ＧａＡｓ層が側壁保護膜の形成を
伴いながらエッチングされ、リセスが形成された状態を
示す概略断面図である。
伴いながらエッチングされ、リセスが形成された状態を
示す概略断面図である。
【図３】図２の側壁保護膜が除去された状態を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図４】レジスト・マスクの表面とリセスの底面にＡｌ
層が被着された状態を示す概略断面図である。
層が被着された状態を示す概略断面図である。
【図５】レジスト・マスクとその表面の上部Ａｌ層が除
去され、リセスの底面にのみ下部Ａｌ層（ゲート電極）
が残された状態を示す概略断面図である。
去され、リセスの底面にのみ下部Ａｌ層（ゲート電極）
が残された状態を示す概略断面図である。
１ ・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ ・・・ｅｐｉ−ＧａＡｓ層 ３ ・・・ＡｌＧａＡｓ層 ４ ・・・ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層 ５ ・・・ｎ+ −ＧａＡｓ層 ５ａ・・・リセス ６ ・・・レジスト・マスク ６ａ・・・開口部 ７ ・・・側壁保護膜 ８ａ・・・上部Ａｌ層 ８ｂ・・・下部Ａｌ層（ゲート電極）
Claims (6)
- 【請求項１】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的に除去する
ドライエッチング方法において、 Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物とフッ素系
化合物とを含むエッチング・ガスを用い、前記Ａｌを含
まない化合物半導体層をエッチングすることを特徴とす
るドライエッチング方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のエッチングにより前記Ａ
ｌを含まない化合物半導体層を実質的にその層厚分だけ
除去する第１の工程と、 前記第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の生成量
を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを行う第
２の工程とを有することを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項３】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的に除去する
ドライエッチング方法において、 Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を含むエッ
チング・ガスを用い、前記Ａｌを含まない化合物半導体
層を実質的にその層厚分だけ除去する第１の工程と、 前記エッチング・ガスにフッ素系化合物を添加してオー
バーエッチングを行う第２の工程とを有することを特徴
とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的に除去する
ドライエッチング方法において、 Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物を含み、か
つフッ素系化学種と窒素系化学種とを生成し得るエッチ
ング・ガスを用い、前記Ａｌを含まない化合物半導体層
をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方
法。 - 【請求項５】 請求項４記載のエッチングにより前記Ａ
ｌを含まない化合物半導体層を実質的にその層厚分だけ
除去する第１の工程と、 前記第１の工程におけるよりもフッ素系化学種の生成量
を相対的に大とした条件でオーバーエッチングを行う第
２の工程とを有することを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項６】 Ａｌを含む化合物半導体層の上に積層さ
れたＡｌを含まない化合物半導体層を選択的に除去する
ドライエッチング方法において、 Ｓ2 Ｃｌ2 とＳ2 Ｂｒ2 との混合気化生成物と窒素系化
合物とを含むエッチング・ガスを用い、前記Ａｌを含ま
ない化合物半導体層を実質的にその層厚分だけ除去する
第１の工程と、 前記エッチング・ガスにフッ素系化合物を添加してオー
バーエッチングを行う第２の工程とを有することを特徴
とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35291091A JPH05166766A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35291091A JPH05166766A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166766A true JPH05166766A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18427291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35291091A Withdrawn JPH05166766A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480580B1 (ko) * | 1998-02-09 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 질소가스를사용하여반도체소자의비아홀을형성하는방법 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP35291091A patent/JPH05166766A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480580B1 (ko) * | 1998-02-09 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 질소가스를사용하여반도체소자의비아홀을형성하는방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3248222B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| EP0555858B1 (en) | Method of dry etching a polycide without using a CFC gas | |
| JP3298161B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH06232092A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3186264B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3094470B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH04346427A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3282243B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH05166766A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| US20210287908A1 (en) | Sidewall Protection Layer formation for Substrate Processing | |
| JP3282292B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3331819B2 (ja) | 化合物半導体のプラズマエッチング方法 | |
| JPH05166765A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3298226B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH05166764A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH06224158A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH0794469A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3036452B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3318777B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3453996B2 (ja) | 酸化シリコン系絶縁膜のプラズマエッチング方法 | |
| JPH08115900A (ja) | シリコン系材料層のパターニング方法 | |
| JPH05304123A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| US20220190148A1 (en) | P type gallium nitride conformal epitaxial structure over thick buffer layer | |
| Luo et al. | Tungsten/Silicon Oxide/Titanium Nitride Stack Etching | |
| Paraschiv et al. | Dry Etching of Mo based layers and its interdependence with a poly-Si/MoOxNy/TiN/HfO2 gate stack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |