JPH06105701B2 - プラズマエツチング方法 - Google Patents
プラズマエツチング方法Info
- Publication number
- JPH06105701B2 JPH06105701B2 JP17792885A JP17792885A JPH06105701B2 JP H06105701 B2 JPH06105701 B2 JP H06105701B2 JP 17792885 A JP17792885 A JP 17792885A JP 17792885 A JP17792885 A JP 17792885A JP H06105701 B2 JPH06105701 B2 JP H06105701B2
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- etching
- gaas
- plasma etching
- gas
- plasma
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチ
ングに関するもので、特にGaAs系半導体レーザ，電子デ
バイス，光電子集積回路等の製造プロセスに多大な効果
をもたらす。
ングに関するもので、特にGaAs系半導体レーザ，電子デ
バイス，光電子集積回路等の製造プロセスに多大な効果
をもたらす。
従来の技術 現在、GaAs系半導体レーザの多くはファブリペロー型共
振器を有し、この共振器面形成には、主にヘキ開による
方法が用いられている。しかし、この方法では、共振器
長を短くするのが困難、ヘキ開面によって使用する結晶
軸が限定されるのでデバイス設計の自由度が少い、大量
生産に向かない、製造コストが高くつく、等の理由か
ら、これに代わる技術として、平行平板型電極を有する
反応容器中でのプラズマエッチングにより垂直エッチン
グを行い、これを以て共振器面を形成する方法が注目さ
れている。本方法によれば、ヘキ開による方法における
種々の問題が解決され得る。本方法を、第３図に示すよ
うになGaAs/AlGaAsヘテロ構造半導体レーザの共振器面
形成に適用する場合、GaAs並びにAlGaAsの両方を、垂直
かつ鏡面にエッチングする必要がある。
振器を有し、この共振器面形成には、主にヘキ開による
方法が用いられている。しかし、この方法では、共振器
長を短くするのが困難、ヘキ開面によって使用する結晶
軸が限定されるのでデバイス設計の自由度が少い、大量
生産に向かない、製造コストが高くつく、等の理由か
ら、これに代わる技術として、平行平板型電極を有する
反応容器中でのプラズマエッチングにより垂直エッチン
グを行い、これを以て共振器面を形成する方法が注目さ
れている。本方法によれば、ヘキ開による方法における
種々の問題が解決され得る。本方法を、第３図に示すよ
うになGaAs/AlGaAsヘテロ構造半導体レーザの共振器面
形成に適用する場合、GaAs並びにAlGaAsの両方を、垂直
かつ鏡面にエッチングする必要がある。
一方、電子デバイスの高速化の要請に伴い、GaAs系の電
子デバイスの重要性が増しており、これとともに、その
製造プロセスの中のエッチング技術も重要なものとなっ
ている。例えば、第３図に示すようなAlGaAs/GaAs FET
を製造する場合、GaAsがエッチングされAlGaAsがエッチ
ングされず、かつ、GaAsエッチング後露出した表面が清
浄でかつ損傷のないようなエッチングを行う必要があ
る。さらに、高速駆動という点から、ゲート間距離は短
いことが望ましく、上記エッチングにおける溝幅を極力
狭くする必要があり、従来の湿式エッチングに代わるプ
ラズマエッチング法が注目される。
子デバイスの重要性が増しており、これとともに、その
製造プロセスの中のエッチング技術も重要なものとなっ
ている。例えば、第３図に示すようなAlGaAs/GaAs FET
を製造する場合、GaAsがエッチングされAlGaAsがエッチ
ングされず、かつ、GaAsエッチング後露出した表面が清
浄でかつ損傷のないようなエッチングを行う必要があ
る。さらに、高速駆動という点から、ゲート間距離は短
いことが望ましく、上記エッチングにおける溝幅を極力
狭くする必要があり、従来の湿式エッチングに代わるプ
ラズマエッチング法が注目される。
さらに、半導体レーザとそれを駆動するための電子回路
とを同一基板上にモノリシック集積する光電子集積回路
についての検討が、現在、各方面でなされているか、そ
の一例として、第３図に示した半導体レーザと第４図に
示したFETとを集積する光電子集積回路構造が上げられ
る。この場合、半導体レーザ部では、GaAs,AlGaAsの両
方をエッチングし、FET部では、GaAsのみをエッチング
する等、２種類のエッチング工程が必要となる。
とを同一基板上にモノリシック集積する光電子集積回路
についての検討が、現在、各方面でなされているか、そ
の一例として、第３図に示した半導体レーザと第４図に
示したFETとを集積する光電子集積回路構造が上げられ
る。この場合、半導体レーザ部では、GaAs,AlGaAsの両
方をエッチングし、FET部では、GaAsのみをエッチング
する等、２種類のエッチング工程が必要となる。
発明が解決しようとする問題点 半導体レーザのファブリペロー型共振器面をプラズマエ
ッチング応用の垂直エッチングを以て形成する場合、プ
ラズマ中のイオン・中性粒子に起因するエッチング面の
損傷・汚染等の問題が生じ、これが、上記方法の実用化
の防げになっている。第４図に示したようなFETについ
ても同様である。また、光電子集積回路の例において
は、異なった２種類のエッチングを行わなければならな
い等の製造工程の繁雑さを招く問題が生じる。
ッチング応用の垂直エッチングを以て形成する場合、プ
ラズマ中のイオン・中性粒子に起因するエッチング面の
損傷・汚染等の問題が生じ、これが、上記方法の実用化
の防げになっている。第４図に示したようなFETについ
ても同様である。また、光電子集積回路の例において
は、異なった２種類のエッチングを行わなければならな
い等の製造工程の繁雑さを招く問題が生じる。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明では、プラズマエッ
チングの反応性ガスにH2ガスで50％以下に希釈されたHC
lガスを用い、反応容器内圧力を5Pa以下に設定し、GaA
s,AlGaAsの両方をエッチングする場合には比較的高い高
周波電力を投入し、GaAsのみをエッチングする場合には
比較的低い高周波電力を投入して、プラズマエッチング
を行う等の手段を講じた。
チングの反応性ガスにH2ガスで50％以下に希釈されたHC
lガスを用い、反応容器内圧力を5Pa以下に設定し、GaA
s,AlGaAsの両方をエッチングする場合には比較的高い高
周波電力を投入し、GaAsのみをエッチングする場合には
比較的低い高周波電力を投入して、プラズマエッチング
を行う等の手段を講じた。
作 用 HClガスは、GaAs系物質のプラズマエッチングに適したC
lと、エッチング表面に与えるイオン損傷の最も低いＨ
（最も軽い元素であることから）のみにより構成されて
いる。それ自体吸水性ガスであるため、反応容器中の残
留水分を吸収し、残留水分によるプラズマエッチング時
のGaAs,AlGaAsの酸化を防ぐ効果がある。等の理由か
ら、GaAs,AlGaAsのエッチング表面における損傷，汚染
等の問題を防ぐ。また、HClガスをH2ガスで50％以下に
希釈することにより、エッチング表面の鏡面性の向上が
計れる。また、上述のごとく希釈されたHClガスを用い
たプラズマエッチングでは、反応容器内圧力を5Pa以下
に設定することで、垂直エッチングが計れる。さらに、
上述プラズマエッチング条件では、高周波電力を０から
500W（電力密度にして０から0.7W/cm2）まで変えて投入
した際、AlGaAsのエッチングレートのGaAsのエッチング
グレートに対する割合が、およそ、０から0.6あるいは
それ以上の値まで変化するため、半導体レーザの場合
等、GaAs,AlGaAsの両方の垂直かつ鏡面なエッチング、F
ETの場合等、GaAsのみの清浄でかつ損傷がない微細部分
のエッチングの双方のエッチングを実現出来る。投入電
力が500W（電力密度にして0.7W/cm2）を超えると、エッ
チング面の損傷がしだいに問題となるまた、本発明を従
来例において述べたような光電子集積回路の製造工程に
適用すれば、２種類のエッチング工程を、投入高周波電
力の大きさを変えるだけで行うことが出業るので、製造
工程の簡略化が計れる。
lと、エッチング表面に与えるイオン損傷の最も低いＨ
（最も軽い元素であることから）のみにより構成されて
いる。それ自体吸水性ガスであるため、反応容器中の残
留水分を吸収し、残留水分によるプラズマエッチング時
のGaAs,AlGaAsの酸化を防ぐ効果がある。等の理由か
ら、GaAs,AlGaAsのエッチング表面における損傷，汚染
等の問題を防ぐ。また、HClガスをH2ガスで50％以下に
希釈することにより、エッチング表面の鏡面性の向上が
計れる。また、上述のごとく希釈されたHClガスを用い
たプラズマエッチングでは、反応容器内圧力を5Pa以下
に設定することで、垂直エッチングが計れる。さらに、
上述プラズマエッチング条件では、高周波電力を０から
500W（電力密度にして０から0.7W/cm2）まで変えて投入
した際、AlGaAsのエッチングレートのGaAsのエッチング
グレートに対する割合が、およそ、０から0.6あるいは
それ以上の値まで変化するため、半導体レーザの場合
等、GaAs,AlGaAsの両方の垂直かつ鏡面なエッチング、F
ETの場合等、GaAsのみの清浄でかつ損傷がない微細部分
のエッチングの双方のエッチングを実現出来る。投入電
力が500W（電力密度にして0.7W/cm2）を超えると、エッ
チング面の損傷がしだいに問題となるまた、本発明を従
来例において述べたような光電子集積回路の製造工程に
適用すれば、２種類のエッチング工程を、投入高周波電
力の大きさを変えるだけで行うことが出業るので、製造
工程の簡略化が計れる。
実施例 本発明の一実施例を以下に述べる。
第２図は、本実施例におけるプラズマエッチング装置の
概略図である。反応容器14内に一対の平行平板型電極1
5,16を設け、電極15はブロッキングキャパシタ17,13.56
MHzの高周波電源18を直列に介して接地され、電極16は
接地されている。また、電極15,16は石英ガラス板19,20
でそれぞれカバーされている。
概略図である。反応容器14内に一対の平行平板型電極1
5,16を設け、電極15はブロッキングキャパシタ17,13.56
MHzの高周波電源18を直列に介して接地され、電極16は
接地されている。また、電極15,16は石英ガラス板19,20
でそれぞれカバーされている。
このようなプラズマエッチング装置において、まず、石
英ガラス板19上に、SiO2薄膜でエッチングマスクを形成
したGaAs、あるいはAl0.4Ga0.6Asを設置し、反応容器14
内を適当な真空度（本実施例では２×10-5Pa程度）にな
るまで排気を行う。しかる後、HCl/H2＝3/7sccm/sccm）
の流量比で、HCl並びにH2ガスを反応容器14内に導入し
反応容器14内圧力を２（Pa）に保つ状態で、平行平板型
電極15,16間に高周波電力を投入し、前記HCl/H2ガスを
プラズマ化させ、これを以て前記GaAs,あるいはAl0.4Ga
0.6Asをエッチングする。本実施例において電極15,16を
石英ガラス板19,20でカバーし、エッチングマスクとし
てSiO2薄膜を用いているのは、石英ガラスおよびSiO2薄
膜がHClガスでエッチングされにくいためで、このこと
は、鏡面かつ汚染の少いエッチング，エッチングマスク
端断面形状を反映しないエッチング（垂直エッチング性
の向上）に大きな効果を及ぼす。
英ガラス板19上に、SiO2薄膜でエッチングマスクを形成
したGaAs、あるいはAl0.4Ga0.6Asを設置し、反応容器14
内を適当な真空度（本実施例では２×10-5Pa程度）にな
るまで排気を行う。しかる後、HCl/H2＝3/7sccm/sccm）
の流量比で、HCl並びにH2ガスを反応容器14内に導入し
反応容器14内圧力を２（Pa）に保つ状態で、平行平板型
電極15,16間に高周波電力を投入し、前記HCl/H2ガスを
プラズマ化させ、これを以て前記GaAs,あるいはAl0.4Ga
0.6Asをエッチングする。本実施例において電極15,16を
石英ガラス板19,20でカバーし、エッチングマスクとし
てSiO2薄膜を用いているのは、石英ガラスおよびSiO2薄
膜がHClガスでエッチングされにくいためで、このこと
は、鏡面かつ汚染の少いエッチング，エッチングマスク
端断面形状を反映しないエッチング（垂直エッチング性
の向上）に大きな効果を及ぼす。
以上のような条件の下、投入する高周波電力を０から50
0W（電力密度にして０から0.7W/cm2）まで変化させ、エ
ッチングを行った際の、エッチングレートの変化をGaA
s,Al0.4Ga0.6Asについて、第１図に示す。第１図で、Al
0.4Ga0.6AsのエッチングレートのGaAsのそれに対する割
合が、およそ、０から0.6まで変化していることが分か
る。
0W（電力密度にして０から0.7W/cm2）まで変化させ、エ
ッチングを行った際の、エッチングレートの変化をGaA
s,Al0.4Ga0.6Asについて、第１図に示す。第１図で、Al
0.4Ga0.6AsのエッチングレートのGaAsのそれに対する割
合が、およそ、０から0.6まで変化していることが分か
る。
すなわち、本発明は、以上のごとく、AlGaAsのエッチン
グレートのGaAsのそれに対する割合を、およそ、０から
0.6あるいはそれ以上の値まで変化させることが出来
る。また、得られたエッチング面は、鏡面でかつ汚染，
損傷が少く、かつ、垂直なエッチングとなる。
グレートのGaAsのそれに対する割合を、およそ、０から
0.6あるいはそれ以上の値まで変化させることが出来
る。また、得られたエッチング面は、鏡面でかつ汚染，
損傷が少く、かつ、垂直なエッチングとなる。
発明の効果 以上説明して来たように、本発明は、GaAs,AlGaAsの垂
直かつ鏡面，清浄かつ損傷のない微細エッチングを実現
するものであり、投入高周波電力の大きさを変えるだけ
で、AlGaAsのエッチングレートのGaAsのそれに対する割
合を、０から0.6あるいはそれ以上の値まで変化させる
ことが出来る、等の具体的効果を与える。
直かつ鏡面，清浄かつ損傷のない微細エッチングを実現
するものであり、投入高周波電力の大きさを変えるだけ
で、AlGaAsのエッチングレートのGaAsのそれに対する割
合を、０から0.6あるいはそれ以上の値まで変化させる
ことが出来る、等の具体的効果を与える。
第１図は本発明のプラズマエッチング方法におけるエッ
チンググレートの投入高周波電力依存性を示す特性図、
第２図は本発明のプラズマエッチング方法を実現するた
めのプラズマエッチング装置の概略図、第３図は同装置
に用いる半導体レーザの一例を示す斜視図、第４図は同
装置に用いるFETの一例を示す断面図である。 １……共振器面、2,6……GaAs基板、3,5……AlGaAsクラ
ッド層、４……GaAs活性層,7,10……GaAs層、8.9……Al
GaAs層、11……ドレイン電極、12……ゲート電極（ショ
ットキー電極）、13……ソース電極、14……反応容器、
15,16……平行平板型電極、17……ブロッキングキャパ
シタ、18……高周波電源、19,20……石英ガラス板。
チンググレートの投入高周波電力依存性を示す特性図、
第２図は本発明のプラズマエッチング方法を実現するた
めのプラズマエッチング装置の概略図、第３図は同装置
に用いる半導体レーザの一例を示す斜視図、第４図は同
装置に用いるFETの一例を示す断面図である。 １……共振器面、2,6……GaAs基板、3,5……AlGaAsクラ
ッド層、４……GaAs活性層,7,10……GaAs層、8.9……Al
GaAs層、11……ドレイン電極、12……ゲート電極（ショ
ットキー電極）、13……ソース電極、14……反応容器、
15,16……平行平板型電極、17……ブロッキングキャパ
シタ、18……高周波電源、19,20……石英ガラス板。
Claims (2)
- 【請求項１】反応容器内に一対の平行平板型電極を設
け、前記反応容器内に反応ガスを導入し、前記電極間に
高周波電力を投入することにより前記反応ガスをプラズ
マ化させ、これを以て、前記電極上に設置されたGaAs並
びにAlGaAsから成るヘテロ構造物質のエッチングを行う
プラズマエッチング方法において、反応性ガスにH2ガス
で50％以下に希釈されたHClガスを用い、エッチング時
の反応容器内圧力を5Pa以下に設定し、高周波電力を０
から500W（あるいは電力密度にして０から0.7W/cm2）の
範囲で投入してエッチングを行うことを特徴とするプラ
ズマエッチング方法。 - 【請求項２】プラズマエッチングを行う際、平行平板型
の１対の電極のそれぞれを石英ガラス板でカバーする
か、あるいはSiO2薄膜でコーティングするかし、エッチ
ングマスクにSiO2薄膜を用いて、エッチングを行うこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17792885A JPH06105701B2 (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | プラズマエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17792885A JPH06105701B2 (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | プラズマエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237934A JPS6237934A (ja) | 1987-02-18 |
| JPH06105701B2 true JPH06105701B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16039516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17792885A Expired - Lifetime JPH06105701B2 (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | プラズマエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105701B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0659175B2 (ja) * | 1987-02-27 | 1994-08-10 | 大日本製薬株式会社 | ゲルおよびその製造方法 |
| JP2722861B2 (ja) * | 1991-05-13 | 1998-03-09 | 日本電気株式会社 | ドライエッチング方法及び装置 |
-
1985
- 1985-08-13 JP JP17792885A patent/JPH06105701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6237934A (ja) | 1987-02-18 |
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