JPH0567592A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0567592A JPH0567592A JP22927891A JP22927891A JPH0567592A JP H0567592 A JPH0567592 A JP H0567592A JP 22927891 A JP22927891 A JP 22927891A JP 22927891 A JP22927891 A JP 22927891A JP H0567592 A JPH0567592 A JP H0567592A
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- etched
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- gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 臭化メチルガスを使用して、インジュウムガ
リウムヒ素、インジュウムアルミニウムヒ素等のインジ
ュウムを含む化合物半導体を光励起エッチングする方法
の改良に関し、InBr3 がエッチング残渣物として残
留しないようにしてエッチングレートを向上するとゝも
に被エッチング物の表面モホロジーを改善するように改
良することを目的とする。 【構成】 臭化メチルガスを、この臭化メチルガスを分
解するに必要な波長を有する光を照射して分解させて被
エッチング物に接触させ、被エッチング物をエッチング
する光励起エッチング工程を有する半導体装置の製造方
法において、光励起エッチング工程における被エッチン
グ物の温度を120℃以上とするように構成する。
リウムヒ素、インジュウムアルミニウムヒ素等のインジ
ュウムを含む化合物半導体を光励起エッチングする方法
の改良に関し、InBr3 がエッチング残渣物として残
留しないようにしてエッチングレートを向上するとゝも
に被エッチング物の表面モホロジーを改善するように改
良することを目的とする。 【構成】 臭化メチルガスを、この臭化メチルガスを分
解するに必要な波長を有する光を照射して分解させて被
エッチング物に接触させ、被エッチング物をエッチング
する光励起エッチング工程を有する半導体装置の製造方
法において、光励起エッチング工程における被エッチン
グ物の温度を120℃以上とするように構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、臭化メチルガスを使用
して、インジュウムガリウムヒ素(以下、InGaAs
と云う。)、インジュウムアルミニウムヒ素(以下、I
nAlAsと云う。)等のインジュウムを含む化合物半
導体を光励起エッチングする方法の改良、特に、エッチ
ングレートを向上し、表面モホロジーを改善する改良に
関する。
して、インジュウムガリウムヒ素(以下、InGaAs
と云う。)、インジュウムアルミニウムヒ素(以下、I
nAlAsと云う。)等のインジュウムを含む化合物半
導体を光励起エッチングする方法の改良、特に、エッチ
ングレートを向上し、表面モホロジーを改善する改良に
関する。
【0002】電子デバイスの高速化に対応して、チャネ
ル材料はシリコンからガリウムヒ素(以下GaAsと云
う。)へ、さらに、GaAsからInGaAsへという
ように、移動度の高い材料へ変化してきている。特に、
InGaAsをチャネル層とするN−InAlAs/i
−InGaAs系の高電子移動度トランジスタ(以下、
HEMTと云う。)は高い移動度、大きな電子速度、大
きなΓ−L間のエネルギー差等の理由によって高速デバ
イスの可能性が高いため研究・開発が活発になされてい
る。素子の微細化にともなって、これらの半導体装置の
製造工程においてはドライエッチングプロセスが必須に
なってきており、本発明はHEMT等に使用されるIn
GaAs、InAlAs等のインジュウムを含む化合物
半導体のドライエッチングプロセスに関するものであ
る。
ル材料はシリコンからガリウムヒ素(以下GaAsと云
う。)へ、さらに、GaAsからInGaAsへという
ように、移動度の高い材料へ変化してきている。特に、
InGaAsをチャネル層とするN−InAlAs/i
−InGaAs系の高電子移動度トランジスタ(以下、
HEMTと云う。)は高い移動度、大きな電子速度、大
きなΓ−L間のエネルギー差等の理由によって高速デバ
イスの可能性が高いため研究・開発が活発になされてい
る。素子の微細化にともなって、これらの半導体装置の
製造工程においてはドライエッチングプロセスが必須に
なってきており、本発明はHEMT等に使用されるIn
GaAs、InAlAs等のインジュウムを含む化合物
半導体のドライエッチングプロセスに関するものであ
る。
【0003】
【従来の技術】図2に、光励起エッチング装置の構成図
を示す。図において、1は反応容器であり、2は合成石
英よりなる光透過窓であり、3はエッチングガス供給口
であり、4は排気口であり真空ポンプ(図示せず。)に
接続されている。5は被エッチング物6を支持する被エ
ッチング物支持台であり、7は被エッチング物加熱手段
であり、8は低圧水銀ランプである。
を示す。図において、1は反応容器であり、2は合成石
英よりなる光透過窓であり、3はエッチングガス供給口
であり、4は排気口であり真空ポンプ(図示せず。)に
接続されている。5は被エッチング物6を支持する被エ
ッチング物支持台であり、7は被エッチング物加熱手段
であり、8は低圧水銀ランプである。
【0004】被エッチング物支持第台上にInGaA
s、InAlAs、InGaAs/InAlAsヘテロ
接合体等の被エッチング物6を載置し、被エッチング物
加熱手段7を使用して被エッチング物6を70℃程度の
温度に加熱する。一方、エッチングガス供給口3から臭
化メチル(以下、CH3 Brと云う。)ガスを供給し、
低圧水銀ランプ8の発生する光を合成石英窓2を介して
照射してCH3 Brガスを分解させて被エッチング物6
に接触させ、被エッチング物6をエッチングする。
s、InAlAs、InGaAs/InAlAsヘテロ
接合体等の被エッチング物6を載置し、被エッチング物
加熱手段7を使用して被エッチング物6を70℃程度の
温度に加熱する。一方、エッチングガス供給口3から臭
化メチル(以下、CH3 Brと云う。)ガスを供給し、
低圧水銀ランプ8の発生する光を合成石英窓2を介して
照射してCH3 Brガスを分解させて被エッチング物6
に接触させ、被エッチング物6をエッチングする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すように、C
H3 Brガスに低圧水銀ランプの発生する光を照射する
とCH3 Brは分解してCH3 * +Brとなる。分解し
たガスが被エッチング物、例えばInGaAs層に接触
すると、InGaAsと反応して(CH3 )3 Ga、
(CH3 )3 In、(CH3 )3 As、GaBr3 、A
sBr3 、InBr 3 が生成され、エッチングが進行す
る。ところで、これらの生成物のうち、InBr3 は融
点が他のエッチング生成物に比較して高く、また、沸点
も高い(InBr3 は昇華点が370℃である。)の
で、InGaAs層表面から容易に脱離することができ
ず、エッチング残渣物として被エッチング物表面上に残
留する。
H3 Brガスに低圧水銀ランプの発生する光を照射する
とCH3 Brは分解してCH3 * +Brとなる。分解し
たガスが被エッチング物、例えばInGaAs層に接触
すると、InGaAsと反応して(CH3 )3 Ga、
(CH3 )3 In、(CH3 )3 As、GaBr3 、A
sBr3 、InBr 3 が生成され、エッチングが進行す
る。ところで、これらの生成物のうち、InBr3 は融
点が他のエッチング生成物に比較して高く、また、沸点
も高い(InBr3 は昇華点が370℃である。)の
で、InGaAs層表面から容易に脱離することができ
ず、エッチング残渣物として被エッチング物表面上に残
留する。
【0006】その結果、エッチングレートが低下し、ま
た、被エッチング物の表面モホロジーが悪化するという
問題が発生する。本発明の目的は、これらの欠点を解消
することにあり、InGaAs、InAlAs等のエッ
チング工程において、InBr3 がエッチング残渣物と
して残留しないようにしてエッチングレートを向上する
とゝもに被エッチング物の表面モホロジーを改善するよ
うに改良することにある。
た、被エッチング物の表面モホロジーが悪化するという
問題が発生する。本発明の目的は、これらの欠点を解消
することにあり、InGaAs、InAlAs等のエッ
チング工程において、InBr3 がエッチング残渣物と
して残留しないようにしてエッチングレートを向上する
とゝもに被エッチング物の表面モホロジーを改善するよ
うに改良することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、臭化メチ
ルガスを、この臭化メチルガスを分解するに必要な波長
を有する光を照射して分解させて被エッチング物に接触
させることによって被エッチング物をエッチングする光
励起エッチング工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記の光励起エッチング工程における前記の被エ
ッチング物の温度を120℃以上とすることによって達
成される。なお、前記の被エッチング物としてはインジ
ュウムを含む化合物半導体が好適であり、インジュウム
を含む化合物半導体としてはインジュウムガリウムヒ素
またはインジュウムアルミニウムヒ素がある。また、こ
の光励起エッチング方法を使用して、N−インジュウム
アルミニウムヒ素/i−インジュウムガリウムヒ素系高
電子移動度トランジスタのゲート部リセスのエッチング
をなすと効果的である。
ルガスを、この臭化メチルガスを分解するに必要な波長
を有する光を照射して分解させて被エッチング物に接触
させることによって被エッチング物をエッチングする光
励起エッチング工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記の光励起エッチング工程における前記の被エ
ッチング物の温度を120℃以上とすることによって達
成される。なお、前記の被エッチング物としてはインジ
ュウムを含む化合物半導体が好適であり、インジュウム
を含む化合物半導体としてはインジュウムガリウムヒ素
またはインジュウムアルミニウムヒ素がある。また、こ
の光励起エッチング方法を使用して、N−インジュウム
アルミニウムヒ素/i−インジュウムガリウムヒ素系高
電子移動度トランジスタのゲート部リセスのエッチング
をなすと効果的である。
【0008】
【作用】CH3 Brガスを使用し、これにCH3 Brガ
スが分解するのに必要な波長を有する光を照射して分解
させてInGaAs、InAlAs等の被エッチング物
に接触させて光励起エッチングをなす場合に、被エッチ
ング物を120℃以上の温度に加熱すれば被エッチング
物の表面からInBr3 が容易に脱離することを実験に
より確認した。被エッチング物表面からInBr3 が脱
離すれば、必然的にエッチングレートは向上し、表面モ
ホロジーも改善される。
スが分解するのに必要な波長を有する光を照射して分解
させてInGaAs、InAlAs等の被エッチング物
に接触させて光励起エッチングをなす場合に、被エッチ
ング物を120℃以上の温度に加熱すれば被エッチング
物の表面からInBr3 が容易に脱離することを実験に
より確認した。被エッチング物表面からInBr3 が脱
離すれば、必然的にエッチングレートは向上し、表面モ
ホロジーも改善される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る二つの
実施例について説明する。第1例 図2に示す光励起エッチング装置を使用し、被エッチン
グ物支持第5上にInGaAsよりなる被エッチング物
6を載置し、被エッチング物加熱手段7を使用して50
〜160℃の範囲の温度に加熱する。エッチングガス供
給口3からCH 3 Brガスを供給して反応容器1内の圧
力を1000Paに保持し、低圧水銀ランプ8の発生す
る光を光透過窓2を介して反応容器1内に照射する。C
H3 Brガスは分解して被エッチング物6と反応し、被
エッチング物6はエッチングされる。なお、この時の低
圧水銀ランプの発生する光には185nmと254nm
の波長が含まれており、強度はそれぞれ4mW/cm2
と15mW/cm2 である。
実施例について説明する。第1例 図2に示す光励起エッチング装置を使用し、被エッチン
グ物支持第5上にInGaAsよりなる被エッチング物
6を載置し、被エッチング物加熱手段7を使用して50
〜160℃の範囲の温度に加熱する。エッチングガス供
給口3からCH 3 Brガスを供給して反応容器1内の圧
力を1000Paに保持し、低圧水銀ランプ8の発生す
る光を光透過窓2を介して反応容器1内に照射する。C
H3 Brガスは分解して被エッチング物6と反応し、被
エッチング物6はエッチングされる。なお、この時の低
圧水銀ランプの発生する光には185nmと254nm
の波長が含まれており、強度はそれぞれ4mW/cm2
と15mW/cm2 である。
【0010】図1に、被エッチング物の温度を50℃〜
160℃の範囲に変化させた時のエッチングレートの変
化を示す。エッチングレートは120℃を境にして急激
に上昇している。この結果から、エッチング反応に寄与
している活性化エネルギーを求めると高温側(120℃
以上)では約24Kcal/molであり、また、低温
側(120℃以下)では約1.4Kcal/molであ
り、反応に関する活性化エネルギーが異なっている。
160℃の範囲に変化させた時のエッチングレートの変
化を示す。エッチングレートは120℃を境にして急激
に上昇している。この結果から、エッチング反応に寄与
している活性化エネルギーを求めると高温側(120℃
以上)では約24Kcal/molであり、また、低温
側(120℃以下)では約1.4Kcal/molであ
り、反応に関する活性化エネルギーが異なっている。
【0011】図4と図5とに被エッチング物表面をオー
ジェ電子分光法を使用して定量分析した結果を示す。図
4には被エッチング物の温度を70℃にした場合のエッ
チング前とエッチング後の分析結果を示し、エッチング
後に臭素が存在している。なお、光電子分光法(XP
S)を使用して臭素化合物を同定した結果、InBr3
であることが確認された。図5には被エッチング物の温
度を160℃にした場合のエッチング前とエッチング後
の分析結果を示し、エッチング後に臭素が存在していな
いことが確認された。被エッチング物表面にInBr3
の残渣物が存在しないために、被エッチング物の表面モ
ホロジーは改善された。
ジェ電子分光法を使用して定量分析した結果を示す。図
4には被エッチング物の温度を70℃にした場合のエッ
チング前とエッチング後の分析結果を示し、エッチング
後に臭素が存在している。なお、光電子分光法(XP
S)を使用して臭素化合物を同定した結果、InBr3
であることが確認された。図5には被エッチング物の温
度を160℃にした場合のエッチング前とエッチング後
の分析結果を示し、エッチング後に臭素が存在していな
いことが確認された。被エッチング物表面にInBr3
の残渣物が存在しないために、被エッチング物の表面モ
ホロジーは改善された。
【0012】第2例 N−InAlAs/i−InGaAs系HEMTのゲー
ト部リセスの加工に本発明のエッチング方法を使用する
場合について説明する。
ト部リセスの加工に本発明のエッチング方法を使用する
場合について説明する。
【0013】図6に示すように、インジュウムリン基板
11上に分子線エピタキシ法または有機金属CVD法を使
用してi−InGaAs層12と不純物シリコンを1×10
18cm-3ドープされたN−InAlAs層13と不純物シ
リコンを1×1018cm-3ドープされたn−InGaAs
層14とを順次積層形成する。次に、1000Å厚の金ゲ
ルマニウム層と2000Å厚の金層との積層体よりなる
ソース電極15とドレイン電極16とを形成し、次いで、C
VD法を使用して二酸化シリコン等の絶縁膜17を形成
し、この絶縁膜をパターニングしてゲート形成領域に開
口18を形成する。
11上に分子線エピタキシ法または有機金属CVD法を使
用してi−InGaAs層12と不純物シリコンを1×10
18cm-3ドープされたN−InAlAs層13と不純物シ
リコンを1×1018cm-3ドープされたn−InGaAs
層14とを順次積層形成する。次に、1000Å厚の金ゲ
ルマニウム層と2000Å厚の金層との積層体よりなる
ソース電極15とドレイン電極16とを形成し、次いで、C
VD法を使用して二酸化シリコン等の絶縁膜17を形成
し、この絶縁膜をパターニングしてゲート形成領域に開
口18を形成する。
【0014】次に、図7に示すように、絶縁膜17をマス
クにして、本発明に係る光励起エッチング方法を使用し
てn−InGaAs層14をエッチングする。この時の基
板温度は160℃であり、反応容器1内のCH3 Brガ
スの圧力は1000Paである。n−InGaAs層14
のエッチングレートは約200nm/minとなり、エ
ッチング残渣物は発生しなかった。なお、InAlAs
のエッチングレートは低く、InGaAsの1/25程度
である。その理由は、反応容器1内に残留する水、酸素
及びCH3 Brガス中に含まれる水等が低圧水銀ランプ
8の発生する紫外線を照射されて活性なオゾンに転換さ
れ、この活性なオゾンとInAlAsに含まれるアルミ
ニウムとが反応して高沸点のアルミナ(Al2 O3 )が
InAlAs層の表面に形成されるためである。そのた
め、エッチングは事実上N−InAlAs層13の表面で
停止し、n−InGaAs層14のエッチングが選択的に
なされた。
クにして、本発明に係る光励起エッチング方法を使用し
てn−InGaAs層14をエッチングする。この時の基
板温度は160℃であり、反応容器1内のCH3 Brガ
スの圧力は1000Paである。n−InGaAs層14
のエッチングレートは約200nm/minとなり、エ
ッチング残渣物は発生しなかった。なお、InAlAs
のエッチングレートは低く、InGaAsの1/25程度
である。その理由は、反応容器1内に残留する水、酸素
及びCH3 Brガス中に含まれる水等が低圧水銀ランプ
8の発生する紫外線を照射されて活性なオゾンに転換さ
れ、この活性なオゾンとInAlAsに含まれるアルミ
ニウムとが反応して高沸点のアルミナ(Al2 O3 )が
InAlAs層の表面に形成されるためである。そのた
め、エッチングは事実上N−InAlAs層13の表面で
停止し、n−InGaAs層14のエッチングが選択的に
なされた。
【0015】次に、図8に示すようにアルミニウム等を
真空蒸着法、または、スパッタ法を使用して堆積し、こ
れをパターニングしてゲート電極19を形成する。この結
果、N−InAlAs層13とi−InGaAs層12との
ヘテロ接合界面に形成された2次元電子ガス層20をチャ
ネルとするHEMTが形成され、このHEMTのしきい
値電圧のウェーハ面内の分散σVTは16mVとなり、
極めて良好な結果が得られた。
真空蒸着法、または、スパッタ法を使用して堆積し、こ
れをパターニングしてゲート電極19を形成する。この結
果、N−InAlAs層13とi−InGaAs層12との
ヘテロ接合界面に形成された2次元電子ガス層20をチャ
ネルとするHEMTが形成され、このHEMTのしきい
値電圧のウェーハ面内の分散σVTは16mVとなり、
極めて良好な結果が得られた。
【0016】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る半導
体装置の製造方法においては、CH3 Brガスを使用し
てインジュウムを含む化合物半導体の光励起エッチング
をなす場合に、被エッチング物の温度を120℃以上に
することによって被エッチング物の表面にInBr3 の
残渣物が発生するのが防止されるので、エッチング面の
表面モホロジーが改善され、エッチングレートが上昇す
る。また、このエッチング方法をN−InAlAs/i
−InGaAs系HEMTの製造に応用することによっ
て、HEMTの性能を著しく向上することができる。
体装置の製造方法においては、CH3 Brガスを使用し
てインジュウムを含む化合物半導体の光励起エッチング
をなす場合に、被エッチング物の温度を120℃以上に
することによって被エッチング物の表面にInBr3 の
残渣物が発生するのが防止されるので、エッチング面の
表面モホロジーが改善され、エッチングレートが上昇す
る。また、このエッチング方法をN−InAlAs/i
−InGaAs系HEMTの製造に応用することによっ
て、HEMTの性能を著しく向上することができる。
【図1】被エッチング物温度とエッチングレートとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図2】光励起エッチング装置の構成図である。
【図3】CH3 Brを使用する光励起エッチング反応の
説明図である。
説明図である。
【図4】光励起エッチング前後のオージェ電子分光法に
よる表面分析結果を示すグラフである。(被エッチング
物温度が70℃の場合)
よる表面分析結果を示すグラフである。(被エッチング
物温度が70℃の場合)
【図5】光励起エッチング前後のオージェ電子分光法に
よる表面分析結果を示すグラフである。(被エッチング
物温度が160℃の場合)
よる表面分析結果を示すグラフである。(被エッチング
物温度が160℃の場合)
【図6】N−InAlAs/i−InGaAs系HEM
Tの製造工程図(その1)である。
Tの製造工程図(その1)である。
【図7】N−InAlAs/i−InGaAs系HEM
Tの製造工程図(その2)である。
Tの製造工程図(その2)である。
【図8】N−InAlAs/i−InGaAs系HEM
Tの製造工程図(その3)である。
Tの製造工程図(その3)である。
1 反応容器 2 光透過窓 3 エッチングガス供給口 4 排気口 5 被エッチング物支持台 6 被エッチング物 7 被エッチング物加熱手段 8 低圧水銀ランプ 11 InP基板 12 i−InGaAs層 13 N−InAlAs層 14 n−InGaAs層 15 ソース 16 ドレイン 17 絶縁膜 18 開口 19 ゲート電極 20 2次元電子ガス層
Claims (4)
- 【請求項1】 臭化メチルガスを、該臭化メチルガスを
分解するに必要な波長を有する光を照射して分解させて
被エッチング物に接触させ、該被エッチング物をエッチ
ングする光励起エッチング工程を有する半導体装置の製
造方法において、 前記光励起エッチング工程における前記被エッチング物
の温度を120℃以上とすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項2】 前記被エッチング物はインジュウムを含
む化合物半導体であることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記インジュウムを含む化合物半導体は
インジュウムガリウムヒ素またはインジュウムアルミニ
ウムヒ素であることを特徴とする請求項2記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1、2、または、3記載の光励起
エッチング方法を使用して、N−インジュウムアルミニ
ウムヒ素/i−インジュウムガリウムヒ素系高電子移動
度トランジスタのゲート部のエッチングをなすことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22927891A JPH0567592A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22927891A JPH0567592A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0567592A true JPH0567592A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16889609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22927891A Withdrawn JPH0567592A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0567592A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012102011A1 (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-02 | 次世代パワーデバイス技術研究組合 | 窒化ガリウム系半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-10 JP JP22927891A patent/JPH0567592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012102011A1 (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-02 | 次世代パワーデバイス技術研究組合 | 窒化ガリウム系半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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