JPH05206088A - 半導体の加工方法 - Google Patents

半導体の加工方法

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JPH05206088A
JPH05206088A JP1435092A JP1435092A JPH05206088A JP H05206088 A JPH05206088 A JP H05206088A JP 1435092 A JP1435092 A JP 1435092A JP 1435092 A JP1435092 A JP 1435092A JP H05206088 A JPH05206088 A JP H05206088A
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JP
Japan
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semiconductor
etched
etching
infrared rays
semiconductor substrate
Prior art date
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JP1435092A
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English (en)
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Hiromi Hidaka
啓▲視▼ 日▲高▼
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の半導体の加工方法は、反応性ガスを
用いて半導体19の表面をエッチングすることにより、
半導体19に所定の形状を付与する半導体の加工方法に
おいて、半導体19のエッチングすべき面19aを前記
反応性ガスに吸収されない赤外線により加熱しつつエッ
チングすることを特徴とする。 【効果】 前記半導体のエッチングすべき面に凹凸があ
った場合においても、当該凸部の温度を赤外放射により
上昇させることができ、エッチングすべき面を平坦化す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反応性ガスを用いた半
導体の加工方法に係り、更に詳しくは、加熱反応により
半導体の表面をエッチングするガスエッチングプロセス
に好適に用いられ、しかも、加工面の平坦性に優れた半
導体の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、反応性ガスを用いた半導体の加工
方法に、ドライエッチングの一種である反応性イオンエ
ッチング(RIE)や反応性イオンビームエッチング
(RIBE)等の異方性エッチングがある。例えば、R
IEは、高真空の真空容器内にCl2,HCl,Xe
2,CH4,C26,HBr,Br2等の反応性ガスを
導入し、この反応性ガスに高電圧を印加することにより
該反応性ガスをプラズマ化してイオン、ラジカル等の化
学活性状態とし、これらを半導体基板の表面と反応させ
ることにより該半導体基板をエッチングするもので、ま
た、RIBEは、プラズマ内のイオンを主として用いる
ものである。これらの方法は、イオンの効果により基板
の面方位に依存しない、いわゆる異方性エッチングを低
温で行うことが可能である。しかし、これらの方法に
は、エッチング中に半導体結晶中に損傷(イオン損傷)
が誘起され、この損傷がデバイス特性を劣化させるとい
う問題がある。そこで、今日では、この問題を回避する
ために、ドライエッチング後に損傷のないウェットエッ
チングを行うことにより、前記ドライエッチングによる
損傷層を除去する方法が一般に用いられている。
【0003】一方、イオン照射を用いず、基板を加熱す
ることにより反応性ガスと前記基板とを反応させてエッ
チングを行う、ガスエッチングという方法がある。この
方法は、前記ドライエッチングと異なり、基板面方位依
存性が大、マスクパターンの正確な転写が困難、プラズ
マ状態のガスの反応と比べて反応が遅くエッチング速度
が小さい等の欠点があったために、これまではほとんど
注目されなかったものであるが、近年、微細加工技術の
進展に伴い、面内の微細化及び深さ方向の精密加工が益
々高度化するに及び、エッチング速度の小さい点が再認
識されるようになってきており、加工制御性を高めるこ
とで従来欠点とされていた面方位依存性をも考慮した加
工方法として研究が進められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たガスエッチングでは、加工面の平坦性が悪く、きれい
な面が得られないという欠点があった。図3はIII−
V族化合物半導体の一種であるInGaAsP系の半導
体レーザ1であって、p−InP基板2上に有機金属気
相成長(OMVPE)法によりInGaAsP等の多層
膜3を成膜させ、この多層膜3を抵抗加熱によるガスエ
ッチングにより所定の形状のストライプ4としたもので
ある。この半導体レーザ1では、ストライプ4は、本来
ならば平坦な(100)面5に対して54度位の傾斜を
なす(111)面6が形成されるべきものであるが、こ
の(111)面6は、マスクエッヂに凹凸が生じ、さら
に、(111)面6の放射面が大きくかつ低温の反応性
ガスに絶えず晒されているために、この(111)面6
の特に凸部7の温度が低下し、したがって当該凸部7の
エッチング速度が遅延して表面の凹凸が大きくなり、き
れいな(111)面が得られないという欠点があった。
したがって、ストライプ4を高精度で形成することがで
きず、デバイス特性が低下し、特に光導波路の場合では
光の導波損失が大きいという欠点があった。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、加工面の平坦性に優れた半導体の加工方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な半導体の加工方法を採用した。す
なわち、反応性ガスを用いて半導体の表面をエッチング
することにより、該半導体に所定の形状を付与する半導
体の加工方法において、前記半導体のエッチングすべき
面を前記反応性ガスに吸収されない赤外線により加熱し
つつエッチングすることを特徴としている。
【0007】前記赤外線は、前記反応性ガスの吸収波長
帯及び反応を起こさせる真空容器の窓の吸収波長帯を除
去した赤外線が好ましい。その理由は、赤外線が前記反
応性ガスに吸収されると半導体表面の加熱効率が低下す
るからであり、また、該赤外線が前記反応性ガスに吸収
されることにより該反応性ガスが分解し半導体のエッチ
ング効率が低下するからである。
【0008】前記半導体の材料としては、III−V族
化合物半導体では、AlP,AlAs,AlSb,Ga
P,GaAs,GaSb,GaN,InP,InAs,
InSb及びこれらの化合物、また、II−VI族化合
物半導体では、ZnS,ZnSe,ZnTe,CdTe
及びこれらの化合物が好適である。
【0009】また、前記反応性ガスとしては、水素化合
物、塩素化合物、弗素化合物、炭化水素等を主成分とす
る気体、または十分な蒸気圧を有する化合物、例えば、
2,AsH3,NH3,C26,HCl,Cl2,POC
3,GeH4,PF5,BCl3,BF3,PF3,CCl
4,SiCl4,SiF4,Si26,SiH2Cl2,B2
6,SiH4,SbH3,H2Se,H2Te,SiHC
3,CHF3,C38,C38,PH3,H2S,S
6,C26,NF3,BBr3,GeCl4,HBr等か
ら、前記半導体の加工に好適なものが選択される。
【0010】
【作用】本発明の半導体の加工方法では、半導体のエッ
チングすべき面を赤外線により加熱しつつエッチングす
ることにより、前記半導体のエッチングすべき面に凹凸
があった場合、低温の反応性ガスに絶えず晒されている
にもかかわらず、当該凸部の温度が表面からの赤外吸収
により上昇し、他の部分より高速でエッチングされる。
したがって、前記半導体のエッチングすべき面が平坦化
される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の半導体のエッチング(加工)
方法について説明する。まず、この半導体のエッチング
方法に用いられるドライエッチング装置について図2に
基づき説明する。このドライエッチング装置11は、1
00Wのハロゲンランプ等からなる赤外線IR放射用の
光源12と、当該光源12からの光を集光させる銅製の
集光ミラー13と、4μm以上の波長の光を透過させる
フィルタ14と、10-6Torr(約1.33×10-4
Pa)程度の高真空を得ることができ側面にKBrから
なる窓15が設けられた真空容器16と、該真空容器1
6に接続された真空ポンプ17と、前記真空容器16内
に反応性ガスを供給するガス供給装置18とから構成さ
れている。そして、真空容器16には、エッチングすべ
き半導体基板19を固定し垂直平面内で回転可能なサセ
プタ20と、該サセプタ20を加熱して半導体基板19
の温度を安定化させるヒーター21とが設けられてい
る。
【0012】半導体基板19を加熱するための赤外線
は、フィルタ14及び窓15により反応性ガスの吸収波
長帯の赤外線及び反応を起こさせる真空容器16の窓1
5の吸収波長帯の赤外線を除去したものである。また、
ヒーター21は、赤外線IRの加熱に対して補助的に用
いられるもので、半導体基板19の背面側から加熱する
ことにより該半導体基板19の温度を安定化させること
が容易になる。
【0013】ここで用いた半導体基板19は、III−
V族化合物半導体であるInGaAsP系の半導体レー
ザに用いられる基板で、p−InP基板2上に有機金属
気相成長(OMVPE)法によりInGaAsP等の多
層膜3を成膜させたものである。
【0014】次に、このドライエッチング装置11を用
いた半導体基板のエッチング方法について図1を基に説
明する。まず、サセプタ20に、InGaAsP等の多
層膜3が成膜され、表面に所定のパターンのマスク31
が形成された半導体基板19を固定し、真空容器16内
を高真空にし、ヒーター21を用いて該半導体基板19
を所定の温度(例えば、50〜300℃間の特定の温
度)まで加熱する。
【0015】次いで、光源12から放射される赤外線I
Rを、集光ミラー13、フィルタ14、窓15を次々に
透過させて反応性ガスの吸収波長帯の赤外線及び反応を
起こさせる真空容器16の窓15の吸収波長帯の赤外線
を除去し、半導体基板19のエッチングすべき面19a
を所定の温度に加熱する。ガス供給装置18により真空
容器16内にCl2,HCl,HBr,Br2等の反応性
ガスを導入し、半導体基板19のエッチングすべき面1
9aを所定の形状にエッチングする(図1(a))。
【0016】ここでは、半導体基板19のエッチングす
べき面19aに凹凸があった場合でも、反応性ガスに絶
えず晒されているにもかかわらず当該凸部32の温度が
赤外放射により上昇し、エッチングすべき面19aの他
の部分より高速でエッチングされる。したがって、エッ
チングすべき面19aが平坦化される。エッチング終了
後、マスク31を除去する(図1(b))。このよう
に、平坦な(100)面5に対してエッチングすべき面
19aが平坦化された(111)面となる半導体基板3
3を得ることができる。
【0017】表1は、上記実施例及び従来例のそれぞれ
の半導体基板のエッチングすべき面の平坦度を比較した
ものである。
【表1】
【0018】実施例及び従来例それぞれのサンプルのガ
スエッチングの条件は下記の通りとした。 ヒーター設定温度:200℃ 反応性ガスの種類:HBr 上記ガスの圧力 :4×10-4Toor エッチングの時間:2時間 また、エッチングすべき面の凹凸の評価は、2μmの幅
のストライプマスクを用いてガスエッチングを行い、こ
の時のストライプサイドについて粗さ曲線f(x)を計
測し、この粗さ曲線f(x)を用いて下記の式により中
心線平均粗さRaを算出して評価した。
【数1】 また、ストライプサイドの測定長さを50μm、カット
オフ値を200オングストロームとし、200オングス
トローム以上のうねりは無視した。
【0019】表1から明らかな様に、本実施例では、従
来例と比べて中心線平均粗さRaの値が1桁以上小さく
なっており、半導体基板のエッチングすべき面の凹凸が
小さく平坦性が大幅に改善されていることがわかる。
【0020】以上説明した様に、上記の半導体基板のエ
ッチング方法によれば、半導体基板19のエッチングす
べき面19aを、反応性ガスの吸収波長帯の赤外線及び
反応を起こさせる真空容器16の窓15の吸収波長帯の
赤外線が除去された赤外線IRにより加熱しつつエッチ
ングすることとしたので、半導体基板19のエッチング
すべき面19aに凹凸があった場合であっても、当該凸
部32の温度を赤外放射により上昇させることによりエ
ッチングすべき面19aを平坦化させることができる。
このように、加熱反応によるガスエッチング方法におい
て、半導体基板19のエッチングすべき面19aの平坦
性に優れた半導体のエッチング方法を提供することが可
能になる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の半導体の加
工方法によれば、反応性ガスを用いて半導体の表面をエ
ッチングすることにより、該半導体に所定の形状を付与
する半導体の加工方法において、前記半導体のエッチン
グすべき面を前記反応性ガスに吸収されない赤外線によ
り加熱しつつエッチングすることとしたので、前記半導
体のエッチングすべき面に凹凸があった場合であって
も、当該凸部の温度を赤外吸収により上昇させることが
でき、該エッチングすべき面を平坦化させることができ
る。このように、エッチングすべき面の平坦性に優れた
半導体の加工方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体の加工方法の一実施例を示す
図である。
【図2】 本発明の半導体の加工方法に用いられるドラ
イエッチング装置を示す構成図である。
【図3】 従来の半導体の加工方法により加工された半
導体基板の斜視図である。
【符号の説明】
11… …ドライエッチング装置、12… …光源、13
… …集光ミラー、14… …フィルタ、15… …窓、
16… …真空容器、17… …真空ポンプ、18… …
ガス供給装置、19,33… …半導体基板、19a…
…エッチングすべき面、20… …サセプタ、21… …
ヒーター、31… …マスク、32… …凸部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応性ガスを用いて半導体の表面をエッ
    チングすることにより、該半導体に所定の形状を付与す
    る半導体の加工方法において、 前記半導体のエッチングすべき面を前記反応性ガスに吸
    収されない赤外線により加熱しつつエッチングすること
    を特徴とする半導体の加工方法。
JP1435092A 1992-01-29 1992-01-29 半導体の加工方法 Pending JPH05206088A (ja)

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