JPH06333883A - 化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法Info
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- JPH06333883A JPH06333883A JP5225673A JP22567393A JPH06333883A JP H06333883 A JPH06333883 A JP H06333883A JP 5225673 A JP5225673 A JP 5225673A JP 22567393 A JP22567393 A JP 22567393A JP H06333883 A JPH06333883 A JP H06333883A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面モフォロジーが良好で、かつ低ダメージ
なＩｎ系化合物半導体のエッチング方法を得る。また、
Ａｌを含有する下地化合物半導体に対してＡｌを含有し
ない上地化合物半導体を、高い選択比でエッチングする
方法を得る。 【構成】 ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃｌ2 ガスを
Ｈｅガスで４倍以上に希釈し、かつそれぞれの分圧を
２．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガ
スを用いて、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓのエッチン
グを行う。また、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希
釈し、Ｃｌ2 ガスの３．０％以下のＯ2 ガスを添加し、
ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いて、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造の選択エッチ
ングを行う。
なＩｎ系化合物半導体のエッチング方法を得る。また、
Ａｌを含有する下地化合物半導体に対してＡｌを含有し
ない上地化合物半導体を、高い選択比でエッチングする
方法を得る。 【構成】 ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃｌ2 ガスを
Ｈｅガスで４倍以上に希釈し、かつそれぞれの分圧を
２．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガ
スを用いて、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓのエッチン
グを行う。また、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希
釈し、Ｃｌ2 ガスの３．０％以下のＯ2 ガスを添加し、
ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いて、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造の選択エッチ
ングを行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は化合物半導体の選択ド
ライエッチング方法に関し、特にＥＣＲ（Electron Cyc
lotron Resonance) エッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ／
Ｈｅ混合ガス，あるいはＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスに
より、化合物半導体を効果的にドライエッチングするエ
ッチング方法に関するものであり、さらにオーミック電
極のコンタクト層として、ＩｎＧａＡｓ層を有する半導
体装置を製造する方法に関するものである。
ライエッチング方法に関し、特にＥＣＲ（Electron Cyc
lotron Resonance) エッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ／
Ｈｅ混合ガス，あるいはＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスに
より、化合物半導体を効果的にドライエッチングするエ
ッチング方法に関するものであり、さらにオーミック電
極のコンタクト層として、ＩｎＧａＡｓ層を有する半導
体装置を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢＴ（Hete
rojunction Bipolar Transistor)は、超高速・高電流駆
動能力を有するため、多くの分野で開発が行われてお
り、既に超高速デジタルＩＣや高効率・高出力電力増幅
器などで優れた性能が報告されている。ＨＢＴの基本構
造は〔表１〕に示すとおりであるが、
rojunction Bipolar Transistor)は、超高速・高電流駆
動能力を有するため、多くの分野で開発が行われてお
り、既に超高速デジタルＩＣや高効率・高出力電力増幅
器などで優れた性能が報告されている。ＨＢＴの基本構
造は〔表１〕に示すとおりであるが、
【０００３】
【表１】
【０００４】ＨＢＴの高性能化を図る上で重要な要素技
術であるエミッタメサ形成プロセスを改善するには、再
現性の乏しいウエットエッチングに代わって制御性の高
いドライエッチングの適用が必要である。しかし、従来
のＲＩＥやＲＩＢＥによるエッチングは高エネルギーイ
オンによるダメージがデバイス特性を劣化させるという
問題があった。また、ＩｎＧａＡｓのようなＩｎ系化合
物に対して、近年ＣＨ4／Ｈ2 ガスを用いることによ
り、Ｃｌ2 ガスでエッチングした場合とは対照的に良好
なモフォロジーが得られることが報告されているが、こ
の場合には、水素によるキャリアの不活性化が深刻な問
題になっている。
術であるエミッタメサ形成プロセスを改善するには、再
現性の乏しいウエットエッチングに代わって制御性の高
いドライエッチングの適用が必要である。しかし、従来
のＲＩＥやＲＩＢＥによるエッチングは高エネルギーイ
オンによるダメージがデバイス特性を劣化させるという
問題があった。また、ＩｎＧａＡｓのようなＩｎ系化合
物に対して、近年ＣＨ4／Ｈ2 ガスを用いることによ
り、Ｃｌ2 ガスでエッチングした場合とは対照的に良好
なモフォロジーが得られることが報告されているが、こ
の場合には、水素によるキャリアの不活性化が深刻な問
題になっている。
【０００５】即ち、従来、Ｉｎ系化合物半導体のエッチ
ングにおいては、塩素系や炭化水素系ガスを使用したＲ
ＩＥ（Reactive Ion Etching) やＲＩＢＥ（Reactive I
on Beam Etching)によりエッチングを行っている。しか
し、これらの方法では被エッチング物に入射するイオン
のエネルギーが、その発生方式からして高いため、Ｉｎ
系化合物半導体の受けるダメージが大きい。特に塩素系
ガスを使用した場合、被エッチング材であるＩｎ系化合
物半導体の表面モフォロジーの良好な形状を得ることは
困難である。また、炭化水素系ガスを用いてエッチング
を行った場合、被エッチング材であるＩｎ系化合物半導
体の表面モフォロジーの良好な形状を得ることが可能で
あるが、実デバイスに適用した際に、炭化水素系ガスを
用いているため、水素によるキャリアの不活性化が生じ
てしまうこととなる。
ングにおいては、塩素系や炭化水素系ガスを使用したＲ
ＩＥ（Reactive Ion Etching) やＲＩＢＥ（Reactive I
on Beam Etching)によりエッチングを行っている。しか
し、これらの方法では被エッチング物に入射するイオン
のエネルギーが、その発生方式からして高いため、Ｉｎ
系化合物半導体の受けるダメージが大きい。特に塩素系
ガスを使用した場合、被エッチング材であるＩｎ系化合
物半導体の表面モフォロジーの良好な形状を得ることは
困難である。また、炭化水素系ガスを用いてエッチング
を行った場合、被エッチング材であるＩｎ系化合物半導
体の表面モフォロジーの良好な形状を得ることが可能で
あるが、実デバイスに適用した際に、炭化水素系ガスを
用いているため、水素によるキャリアの不活性化が生じ
てしまうこととなる。
【０００６】また、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造
の選択ドライエッチングには、ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ，ＳｉＦ
4 ／ＳｉＣｌ4 等の塩素系／フッ素系混合ガスが用いら
れてきた。また、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓヘテロ構
造の選択ドライエッチングに関してはＣＨ3 Ｂｒガスに
よる光エッチングが考案されているのみであり、プラズ
マエッチングによる選択エッチングについてはこれまで
例がない。
の選択ドライエッチングには、ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ，ＳｉＦ
4 ／ＳｉＣｌ4 等の塩素系／フッ素系混合ガスが用いら
れてきた。また、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓヘテロ構
造の選択ドライエッチングに関してはＣＨ3 Ｂｒガスに
よる光エッチングが考案されているのみであり、プラズ
マエッチングによる選択エッチングについてはこれまで
例がない。
【０００７】また、図１５は従来の半導体装置の製造方
法における、各工程における断面図を示している。図に
おいて、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２はアンドー
プＧａＡｓ層、２３はｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２４はｎ型
ＩｎＧａＡｓ層、２５は第１のレジスト、２６は第２の
レジスト、２７はソース，ドレイン電極、２８はゲート
電極、２９はＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングすること
により、生じた底面の荒れである。
法における、各工程における断面図を示している。図に
おいて、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２はアンドー
プＧａＡｓ層、２３はｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２４はｎ型
ＩｎＧａＡｓ層、２５は第１のレジスト、２６は第２の
レジスト、２７はソース，ドレイン電極、２８はゲート
電極、２９はＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングすること
により、生じた底面の荒れである。
【０００８】以下、各製造工程について説明する。ま
ず、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り、アンドープＧａＡｓ層２２，ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２
３，ｎ型ＩｎＧａＡｓ層２４を順次形成する。この時、
ＩｎＧａＡｓ層２４はＧａＡｓ層２２，およびＡｌＧａ
Ａｓ層２３に格子整合しないため、表面のモフォロジー
は悪くなる。さらに、図１５(a) に示すように、第１の
レジスト２５を塗布した後、パターニングする。
ず、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り、アンドープＧａＡｓ層２２，ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２
３，ｎ型ＩｎＧａＡｓ層２４を順次形成する。この時、
ＩｎＧａＡｓ層２４はＧａＡｓ層２２，およびＡｌＧａ
Ａｓ層２３に格子整合しないため、表面のモフォロジー
は悪くなる。さらに、図１５(a) に示すように、第１の
レジスト２５を塗布した後、パターニングする。
【０００９】次に、上記第１のレジスト２５をマスクと
して、Ｃｌ系ガスを用いたドライエッチング、又は例え
ば酒石酸：過酸化水素溶液を用いたウェットエッチング
により、ＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングする（図１５
(b) ）。この時、上記ＩｎＧａＡｓ層２４と上記ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層２３は、エッチングレートに有意差がない
ため、エッチング後に露出した上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層
２３の表面は荒れてしまう。さらに、上記ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層２３をＣｌ2 系ドライエッチング、又は、例えば
ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 を用いたウェットエッチングによ
りエッチングし、リセス３０を形成する（図１５(c)
）。次に、上記第１のレジスト２５を除去し（図１５
(d) ）、第２のレジスト２６を塗布した後、これをパタ
ーニングする（図１５(e) ）。
して、Ｃｌ系ガスを用いたドライエッチング、又は例え
ば酒石酸：過酸化水素溶液を用いたウェットエッチング
により、ＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングする（図１５
(b) ）。この時、上記ＩｎＧａＡｓ層２４と上記ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層２３は、エッチングレートに有意差がない
ため、エッチング後に露出した上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層
２３の表面は荒れてしまう。さらに、上記ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層２３をＣｌ2 系ドライエッチング、又は、例えば
ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 を用いたウェットエッチングによ
りエッチングし、リセス３０を形成する（図１５(c)
）。次に、上記第１のレジスト２５を除去し（図１５
(d) ）、第２のレジスト２６を塗布した後、これをパタ
ーニングする（図１５(e) ）。
【００１０】次に、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３に対し
てショットキ接合をなす金属、例えばＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ
を、蒸着後リフトオフすることにより、ソース，ドレイ
ン電極２７を、及び上記リセス３０内にゲート電極２８
を形成する。この時、前記ゲート電極２８は荒れたエッ
チング底面２９上に形成されてしまう（図１５(f) ）。
この後、所定の工程を経て、半導体装置を製造する。
てショットキ接合をなす金属、例えばＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ
を、蒸着後リフトオフすることにより、ソース，ドレイ
ン電極２７を、及び上記リセス３０内にゲート電極２８
を形成する。この時、前記ゲート電極２８は荒れたエッ
チング底面２９上に形成されてしまう（図１５(f) ）。
この後、所定の工程を経て、半導体装置を製造する。
【００１１】ここで、この例では、ソース，ドレイン電
極２７とゲート電極２８を同一金属多層膜で同時に形成
しているが、これらは、各々異なる金属膜を別工程で形
成するようにしても問題はない。
極２７とゲート電極２８を同一金属多層膜で同時に形成
しているが、これらは、各々異なる金属膜を別工程で形
成するようにしても問題はない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のＩ
ｎ系化合物半導体のエッチング方法においては、表面モ
フォロジーが良好で、かつ低ダメージにてＩｎ系化合物
半導体のエッチングを行うことは困難であった。
ｎ系化合物半導体のエッチング方法においては、表面モ
フォロジーが良好で、かつ低ダメージにてＩｎ系化合物
半導体のエッチングを行うことは困難であった。
【００１３】また、従来の技術では、Ａｌを含有する下
地の化合物半導体に対して、Ａｌを含有しないその上層
の化合物半導体層を、統一的な手段により、選択的にド
ライエッチングすることは困難であった。
地の化合物半導体に対して、Ａｌを含有しないその上層
の化合物半導体層を、統一的な手段により、選択的にド
ライエッチングすることは困難であった。
【００１４】また、従来の半導体装置の製造方法では、
ＩｎＧａＡｓ層のＧａＡｓ層，ＡｌＧａＡｓ層に対する
格子不整合による表面の荒れがエッチング後も底面に残
り、その荒れたエッチング面上に電極を形成することに
なり、特性劣化の原因となる。また、エッチング面の荒
れを低減するために、ＩｎＧａＡｓ層のモフォロジーを
改善する必要があり、Ｉｎ組成を０．５より大きくしに
くい、成長温度に制約を受ける、等の問題があった。
ＩｎＧａＡｓ層のＧａＡｓ層，ＡｌＧａＡｓ層に対する
格子不整合による表面の荒れがエッチング後も底面に残
り、その荒れたエッチング面上に電極を形成することに
なり、特性劣化の原因となる。また、エッチング面の荒
れを低減するために、ＩｎＧａＡｓ層のモフォロジーを
改善する必要があり、Ｉｎ組成を０．５より大きくしに
くい、成長温度に制約を受ける、等の問題があった。
【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、表面モフォロジーが良好で、か
つ低ダメージなＩｎ系化合物半導体のエッチングを行う
ことのできるＩｎ系化合物半導体の選択エッチング方法
を提供することを目的としている。
ためになされたもので、表面モフォロジーが良好で、か
つ低ダメージなＩｎ系化合物半導体のエッチングを行う
ことのできるＩｎ系化合物半導体の選択エッチング方法
を提供することを目的としている。
【００１６】またこの発明は、Ａｌを含有する下地の化
合物半導体に対して、Ａｌを含有しない上地の化合物半
導体層を、高い選択性でもってドライエッチングする化
合物半導体の選択ドライエッチング方法を提供すること
を目的とする。
合物半導体に対して、Ａｌを含有しない上地の化合物半
導体層を、高い選択性でもってドライエッチングする化
合物半導体の選択ドライエッチング方法を提供すること
を目的とする。
【００１７】さらに、この発明は、ＩｎＧａＡｓ層のＩ
ｎ組成を０．５より大きくでき、かつ、電極を形成する
エッチング底面の荒れをなくすようにすることのでき
る、半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
ｎ組成を０．５より大きくでき、かつ、電極を形成する
エッチング底面の荒れをなくすようにすることのでき
る、半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る化合物半
導体の選択ドライエッチング方法は、ＥＣＲエッチング
装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈
してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２
とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とし
たＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＩｎ系化合物半導体の
選択エッチングを行うようにしたものである。
導体の選択ドライエッチング方法は、ＥＣＲエッチング
装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈
してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２
とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とし
たＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＩｎ系化合物半導体の
選択エッチングを行うようにしたものである。
【００１９】またこの発明にかかる化合物半導体の選択
ドライエッチング方法は、ＥＣＲエッチング装置を用
い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、かつＣ
ｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、ガス圧力を
５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2
混合ガスを用いて、Ａｌを含有する下地の化合物半導体
に対する、Ａｌを含有しない上地の化合物半導体層のエ
ッチングを行うようにしたものである。
ドライエッチング方法は、ＥＣＲエッチング装置を用
い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、かつＣ
ｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、ガス圧力を
５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2
混合ガスを用いて、Ａｌを含有する下地の化合物半導体
に対する、Ａｌを含有しない上地の化合物半導体層のエ
ッチングを行うようにしたものである。
【００２０】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、ＧａＡｓからなる活性層上に、Ａｌ組成比０．
２以上のＡｌＧａＡｓ層，及びＩｎ組成比０．５以上の
ＩｎＧａＡｓ層を順次積層した構造を有する電界効果ト
ランジスタを製造方法において、少なくとも塩素及び酸
素を含むエッチングガスを用いた反応性プラズマエッチ
ングで上記ＩｎＧａＡｓ層を上記ＡｌＧａＡｓ層に対し
て選択的にエッチングする工程と、上記ＩｎＧａＡｓ層
をマスクとして上記ＡｌＧａＡｓ層をエッチングし、リ
セスを形成する工程とを含むことにより、ＩｎＧａＡｓ
層をＡｌを含む下地層に対して選択的にエッチングする
において、エッチング底面の荒れを抑制することができ
るようにしたものである。
方法は、ＧａＡｓからなる活性層上に、Ａｌ組成比０．
２以上のＡｌＧａＡｓ層，及びＩｎ組成比０．５以上の
ＩｎＧａＡｓ層を順次積層した構造を有する電界効果ト
ランジスタを製造方法において、少なくとも塩素及び酸
素を含むエッチングガスを用いた反応性プラズマエッチ
ングで上記ＩｎＧａＡｓ層を上記ＡｌＧａＡｓ層に対し
て選択的にエッチングする工程と、上記ＩｎＧａＡｓ層
をマスクとして上記ＡｌＧａＡｓ層をエッチングし、リ
セスを形成する工程とを含むことにより、ＩｎＧａＡｓ
層をＡｌを含む下地層に対して選択的にエッチングする
において、エッチング底面の荒れを抑制することができ
るようにしたものである。
【００２１】
【作用】この発明においては、ＥＣＲエッチング装置を
用いることにより低エネルギーのイオンでもって、かつ
Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、ガス圧力を
４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガ
スを用いて、Ｉｎ系化合物半導体をエッチングすること
により、表面モフォロジーが良好で、かつ低ダメージな
Ｉｎ系化合物半導体のエッチングを行うことが可能とな
る。
用いることにより低エネルギーのイオンでもって、かつ
Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、ガス圧力を
４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガ
スを用いて、Ｉｎ系化合物半導体をエッチングすること
により、表面モフォロジーが良好で、かつ低ダメージな
Ｉｎ系化合物半導体のエッチングを行うことが可能とな
る。
【００２２】また本発明においては、ＥＣＲエッチング
装置を用い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈
し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、かつ
ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いてエッチングを行うことによ
り、Ａｌを含有する下地化合物半導体に対して高い選択
性を有するエッチングを行うことが可能となる。
装置を用い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈
し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、かつ
ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いてエッチングを行うことによ
り、Ａｌを含有する下地化合物半導体に対して高い選択
性を有するエッチングを行うことが可能となる。
【００２３】また、この発明においては、ＧａＡｓから
なる活性層上に、Ａｌ組成比０．２以上のＡｌＧａＡｓ
層，及びＩｎ組成比０．５以上のＩｎＧａＡｓ層を順次
積層した構造を有する電界効果トランジスタを製造する
方法において、Ｃｌ2 ，Ｏ2の混合ガスを用いてＩｎＧ
ａＡｓ層を、下地のＡｌＧａＡｓ層に対し選択的にエッ
チングするので、Ｉｎ組成比０．５以上のｎ型ＩｎＧａ
Ａｓ層の平滑なエッチング面上に電極を形成することが
でき、その際、エッチング面の荒れを低減し、ＩｎＧａ
Ａｓ層のモフォロジーを改善するために、Ｉｎ組成を
０．５より大きくしにくい、またその成長温度に制約を
受ける、等の問題もない。
なる活性層上に、Ａｌ組成比０．２以上のＡｌＧａＡｓ
層，及びＩｎ組成比０．５以上のＩｎＧａＡｓ層を順次
積層した構造を有する電界効果トランジスタを製造する
方法において、Ｃｌ2 ，Ｏ2の混合ガスを用いてＩｎＧ
ａＡｓ層を、下地のＡｌＧａＡｓ層に対し選択的にエッ
チングするので、Ｉｎ組成比０．５以上のｎ型ＩｎＧａ
Ａｓ層の平滑なエッチング面上に電極を形成することが
でき、その際、エッチング面の荒れを低減し、ＩｎＧａ
Ａｓ層のモフォロジーを改善するために、Ｉｎ組成を
０．５より大きくしにくい、またその成長温度に制約を
受ける、等の問題もない。
【００２４】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。Ｉｎを含んだIII −Ｖ族化合物半導体
を塩素系ガスでエッチングした場合、表面に不揮発性の
ＩｎＣｌx （ｘ＝１〜３）が形成されるため、エッチン
グが非常に困難になる。これらのエッチング生成物の脱
離反応を促進するために、高エネルギーイオンによる物
理スパッタリングや、基板昇温による効果について、Ｒ
ＩＥやＲＩＢＥによるエッチング方法において研究がな
されてきた。しかるに、これらの方法はエッチングによ
るダメージが問題となる。そこで、本発明者らはＩｎＣ
ｌx の生成と脱離の均衡を考慮することで、低イオンエ
ネルギーによりＩｎＧａＡｓのエッチングが可能となる
条件について検討した。これらの条件を実現するには、
過剰なＩｎＣｌx の生成を抑制するために、基板に到達
するエッチャントの供給を低減することが効果的である
と考えられる。この条件を満足する方法として、Ｈｅの
ような不活性ガスによるＣｌ2 ガスの希釈が挙げられ
る。
ついて説明する。Ｉｎを含んだIII −Ｖ族化合物半導体
を塩素系ガスでエッチングした場合、表面に不揮発性の
ＩｎＣｌx （ｘ＝１〜３）が形成されるため、エッチン
グが非常に困難になる。これらのエッチング生成物の脱
離反応を促進するために、高エネルギーイオンによる物
理スパッタリングや、基板昇温による効果について、Ｒ
ＩＥやＲＩＢＥによるエッチング方法において研究がな
されてきた。しかるに、これらの方法はエッチングによ
るダメージが問題となる。そこで、本発明者らはＩｎＣ
ｌx の生成と脱離の均衡を考慮することで、低イオンエ
ネルギーによりＩｎＧａＡｓのエッチングが可能となる
条件について検討した。これらの条件を実現するには、
過剰なＩｎＣｌx の生成を抑制するために、基板に到達
するエッチャントの供給を低減することが効果的である
と考えられる。この条件を満足する方法として、Ｈｅの
ような不活性ガスによるＣｌ2 ガスの希釈が挙げられ
る。
【００２５】本発明は、Ｉｎ系化合物半導体の選択ドラ
イエッチング方法において、ＥＣＲエッチング装置を用
い、かつＣｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈してＣ
ｌ2／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２とし、
ガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ混合ガスを用いて、エッチングを行うものである。
そして、本発明の実施例１における実験では、Ｉｎ系化
合物半導体の典型例としてＩｎＧａＡｓを用い、これに
関するエッチングについて検討を行った。
イエッチング方法において、ＥＣＲエッチング装置を用
い、かつＣｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈してＣ
ｌ2／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２とし、
ガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ混合ガスを用いて、エッチングを行うものである。
そして、本発明の実施例１における実験では、Ｉｎ系化
合物半導体の典型例としてＩｎＧａＡｓを用い、これに
関するエッチングについて検討を行った。
【００２６】図１は本実施例１における実験において用
いたＥＣＲエッチング装置を使用し、図１において、１
は主コイル（主磁場コイル）、２は副コイル（補助磁場
コイル）、５は石英窓、６はプラズマ室、７はウエハ、
８は真空排気、９は冷却水、１０はＲＦ発振器（１３．
５６ＭＨｚ）である。
いたＥＣＲエッチング装置を使用し、図１において、１
は主コイル（主磁場コイル）、２は副コイル（補助磁場
コイル）、５は石英窓、６はプラズマ室、７はウエハ、
８は真空排気、９は冷却水、１０はＲＦ発振器（１３．
５６ＭＨｚ）である。
【００２７】本ＥＣＲエッチング装置は、主磁場コイル
１と補助磁場コイル２とを有し、補助磁場コイル２を使
用することにより主磁場の発散を制御し、磁力線方向の
磁場勾配を低減することが可能となる。このため、該装
置の径方向に均一なイオン電流密度を得ることが出来
る。本装置に導入されるマイクロ波の発振周波数は２．
４５ＧＨｚで、プラズマ室６内に形成されるＥＣＲ共鳴
磁場は８７５Ｇに相当する。ウエハ７を保持する基板ホ
ルダにはＲＦ発振器１０により１３．５６ＭＨｚのＲＦ
バイアスを印加可能であり、これにより基板７に入射す
るイオンエネルギーを変化させることができる。
１と補助磁場コイル２とを有し、補助磁場コイル２を使
用することにより主磁場の発散を制御し、磁力線方向の
磁場勾配を低減することが可能となる。このため、該装
置の径方向に均一なイオン電流密度を得ることが出来
る。本装置に導入されるマイクロ波の発振周波数は２．
４５ＧＨｚで、プラズマ室６内に形成されるＥＣＲ共鳴
磁場は８７５Ｇに相当する。ウエハ７を保持する基板ホ
ルダにはＲＦ発振器１０により１３．５６ＭＨｚのＲＦ
バイアスを印加可能であり、これにより基板７に入射す
るイオンエネルギーを変化させることができる。
【００２８】ウエハ７の実験用サンプルには、分子線エ
ピタキシャル法（ＭＢＥ）で、３インチの半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．１６）を結
晶成長したもの（図２(a) ，図２(b) ）と、ＩｎＰ基板
上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．５３）を結晶成長し
たもの（図３）とを使用した。エッチングマスク（図示
せず）には３０００オングストローム厚のＷＳｉを使用
した。エッチングにはＣｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上
に希釈し、それぞれの分圧を２．０×１０-4Ｔｏｒｒ
（全体でガス圧０．４ｍＴｏｒｒ）以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ混合ガスを用いて実験を行った。主磁場，補助磁場
の強度は径方向のイオン電流密度が均一になる条件とし
て、それぞれ１５Ａ，２３Ａに設定した。上記マイクロ
波（２．４５ＧＨｚ）の電力は２００Ｗ一定とし、ＲＦ
発振器（１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力は０〜２０Ｗま
で変化させた。基板ホルダ７の温度は室温一定とした。
ピタキシャル法（ＭＢＥ）で、３インチの半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．１６）を結
晶成長したもの（図２(a) ，図２(b) ）と、ＩｎＰ基板
上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．５３）を結晶成長し
たもの（図３）とを使用した。エッチングマスク（図示
せず）には３０００オングストローム厚のＷＳｉを使用
した。エッチングにはＣｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上
に希釈し、それぞれの分圧を２．０×１０-4Ｔｏｒｒ
（全体でガス圧０．４ｍＴｏｒｒ）以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ混合ガスを用いて実験を行った。主磁場，補助磁場
の強度は径方向のイオン電流密度が均一になる条件とし
て、それぞれ１５Ａ，２３Ａに設定した。上記マイクロ
波（２．４５ＧＨｚ）の電力は２００Ｗ一定とし、ＲＦ
発振器（１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力は０〜２０Ｗま
で変化させた。基板ホルダ７の温度は室温一定とした。
【００２９】また、エッチング特性とエッチング中のプ
ラズマ種の関係を調べるために、分光器（ＯＥＳ）を使
用し、エッチング後の表面付着元素分析にはオージェ電
子分光器（ＡＥＳ）を用いた。エッチングにより誘起さ
れるダメージについては、ラマン散乱スペクトルから評
価を行なった。
ラズマ種の関係を調べるために、分光器（ＯＥＳ）を使
用し、エッチング後の表面付着元素分析にはオージェ電
子分光器（ＡＥＳ）を用いた。エッチングにより誘起さ
れるダメージについては、ラマン散乱スペクトルから評
価を行なった。
【００３０】図４に、３つの異なるＲＦ電力をパラメー
タとしたＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．１６）のエッチ
ング速度、及びＤＣバイアス電圧Ｖdcの、Ｃｌ2 ／（Ｈ
ｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す。ガス圧力０．５ｍＴｏｒ
ｒ以下，総ガス流量：１０ＳＣＣＭ一定として実験を行
った。なお、エッチング中の基板表面温度は８０℃に上
昇している。
タとしたＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．１６）のエッチ
ング速度、及びＤＣバイアス電圧Ｖdcの、Ｃｌ2 ／（Ｈ
ｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す。ガス圧力０．５ｍＴｏｒ
ｒ以下，総ガス流量：１０ＳＣＣＭ一定として実験を行
った。なお、エッチング中の基板表面温度は８０℃に上
昇している。
【００３１】図から基板にＲＦ電力を印加しない状態で
は、Ｃｌ2 ガスのみ，即ちＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比
が１．０，では全くエッチングされないが、Ｃｌ2 ガス
をＨｅガスで希釈する，即ちＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）
比が小さくなる，につれて、３Ｖ程度の低いＤＣバイア
ス電圧Ｖdcでもエッチングが可能になることがわかる。
また、ＲＦ電力の増加に伴って、即ちＲＦ電力が０Ｗ，
６Ｗ，２０ＷとなるにつれてＣｌ2 ガスのみでもエッチ
ングが可能になるが、ＷＳｉマスクの下部での異常エッ
チングが大きくなる。これは、図２(a) の，Ｃｌ2 ：１
０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のＳＥＭによる断
面写真，において、図中の白い部分であるＷＳｉマスク
の下部で、ＧａＡｓ基板が三角形状に彫り込まれた部分
が大きくなっていることに示される。これに対し、Ｃｌ
2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２とし、それぞれの分
圧を２．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下（全体でガス圧０．４
ｍＴｏｒｒ以下）としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いて
エッチングした場合には、異常エッチングが改善され、
表面モフォロジーの良好なエッチング形状が得られるよ
うになる。これは、図２(b) の，Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１／９
ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のＳＥＭによる断面
写真，に示されている。
は、Ｃｌ2 ガスのみ，即ちＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比
が１．０，では全くエッチングされないが、Ｃｌ2 ガス
をＨｅガスで希釈する，即ちＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）
比が小さくなる，につれて、３Ｖ程度の低いＤＣバイア
ス電圧Ｖdcでもエッチングが可能になることがわかる。
また、ＲＦ電力の増加に伴って、即ちＲＦ電力が０Ｗ，
６Ｗ，２０ＷとなるにつれてＣｌ2 ガスのみでもエッチ
ングが可能になるが、ＷＳｉマスクの下部での異常エッ
チングが大きくなる。これは、図２(a) の，Ｃｌ2 ：１
０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のＳＥＭによる断
面写真，において、図中の白い部分であるＷＳｉマスク
の下部で、ＧａＡｓ基板が三角形状に彫り込まれた部分
が大きくなっていることに示される。これに対し、Ｃｌ
2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２とし、それぞれの分
圧を２．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下（全体でガス圧０．４
ｍＴｏｒｒ以下）としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いて
エッチングした場合には、異常エッチングが改善され、
表面モフォロジーの良好なエッチング形状が得られるよ
うになる。これは、図２(b) の，Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１／９
ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のＳＥＭによる断面
写真，に示されている。
【００３２】図５に、上記２つの異なる条件、即ちエッ
チングされない状態(a) 〔Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１０／０ＳＣ
ＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面モフォロジーの良好な
状態(b) 〔Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：
２０Ｗ〕について、ＡＥＳを用いた表面付着物の元素分
析を行なった結果を示す。エッチングされていない表面
(a) からは、(b) のおよそ５倍のＣｌが検出された。さ
らに、多量のＩｎが、(a) から検出された。これらの結
果は、過剰なＩｎＣｌx の生成がエッチングを阻害して
おり、Ｃｌ2 の供給律速状態、即ちチャンバに供給する
Ｃｌ2 ガス量を制御している状態がＩｎＧａＡｓのエッ
チングに必要であることを示している。
チングされない状態(a) 〔Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１０／０ＳＣ
ＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面モフォロジーの良好な
状態(b) 〔Ｃｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：
２０Ｗ〕について、ＡＥＳを用いた表面付着物の元素分
析を行なった結果を示す。エッチングされていない表面
(a) からは、(b) のおよそ５倍のＣｌが検出された。さ
らに、多量のＩｎが、(a) から検出された。これらの結
果は、過剰なＩｎＣｌx の生成がエッチングを阻害して
おり、Ｃｌ2 の供給律速状態、即ちチャンバに供給する
Ｃｌ2 ガス量を制御している状態がＩｎＧａＡｓのエッ
チングに必要であることを示している。
【００３３】次に、ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ（Molecula
r Beam Epitaxy）法でＩｎＧａＡｓを積層したものは、
格子不整合状態で積層が行われるため、もともとの表面
が荒れており、図２(b) の状態における基板上の荒れ
は、もともとＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓを積層した
ものの表面が荒れていることにより荒れているのか、あ
るいは上記エッチングによって荒れたものかはこれを判
断することができない。
r Beam Epitaxy）法でＩｎＧａＡｓを積層したものは、
格子不整合状態で積層が行われるため、もともとの表面
が荒れており、図２(b) の状態における基板上の荒れ
は、もともとＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓを積層した
ものの表面が荒れていることにより荒れているのか、あ
るいは上記エッチングによって荒れたものかはこれを判
断することができない。
【００３４】これを明確にするため、図３は、ＩｎＰ基
板上にＭＢＥ法によりＩｎＰを積層し格子整合状態が良
いものに対し、図２(b) と同一条件でエッチングを行っ
た場合のＳＥＭによる断面写真を示す。この図３から、
ＩｎＰ基板上に結晶成長したＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝
０．５３）を、Ｃｌ2 ／Ｈｅ混合比が１／９である条件
でエッチングを行った場合、滑らかなエッチング表面が
得られており、上記条件でのエッチングはきれいになさ
れ、この結果から、図２(b) に見られるＧａＡｓのエッ
チング面の荒れは、ＧａＡｓ上にＩｎＧａＡｓを格子不
整合状態で結晶成長したためと考えられる。
板上にＭＢＥ法によりＩｎＰを積層し格子整合状態が良
いものに対し、図２(b) と同一条件でエッチングを行っ
た場合のＳＥＭによる断面写真を示す。この図３から、
ＩｎＰ基板上に結晶成長したＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝
０．５３）を、Ｃｌ2 ／Ｈｅ混合比が１／９である条件
でエッチングを行った場合、滑らかなエッチング表面が
得られており、上記条件でのエッチングはきれいになさ
れ、この結果から、図２(b) に見られるＧａＡｓのエッ
チング面の荒れは、ＧａＡｓ上にＩｎＧａＡｓを格子不
整合状態で結晶成長したためと考えられる。
【００３５】図６に、ＯＥＳ（Optical Emission Spect
roscopy)を用いて、エッチング中のＣｌ原子（Ｃｌ）、
及びＣｌイオン（Ｃｌ+ ）が、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2
）比に対してどのように変化するかを調べた結果を示
す。Ｃｌ原子及びＣｌイオンの発光波長としては、それ
ぞれ７２５．６ｎｍ，４７９．４ｎｍを検出している。
Ｈｅで希釈するにつれてＣｌ原子（Ｃｌ）の発光強度は
減少し、Ｃｌイオン（Ｃｌ+ ）の発光強度は、Ｃｌ2 ／
（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比が１．０のときに対しこの比が１／
９のときには、３倍程度に増加する。この現象はペニン
グ効果による影響が大きく、放電気体中の励起されたＨ
ｅとの衝突によってＣｌイオン（Ｃｌ+ ）のイオン化が
増強されたものと考えられる。この結果は、Ｈｅの添加
がＣｌ2 ガスを単に希釈する効果を持つだけでなく、Ｃ
ｌ原子（Ｃｌ）に対してＣｌイオン（Ｃｌ+ ）を選択的
に増加させる効果を持っていることを示している。
roscopy)を用いて、エッチング中のＣｌ原子（Ｃｌ）、
及びＣｌイオン（Ｃｌ+ ）が、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2
）比に対してどのように変化するかを調べた結果を示
す。Ｃｌ原子及びＣｌイオンの発光波長としては、それ
ぞれ７２５．６ｎｍ，４７９．４ｎｍを検出している。
Ｈｅで希釈するにつれてＣｌ原子（Ｃｌ）の発光強度は
減少し、Ｃｌイオン（Ｃｌ+ ）の発光強度は、Ｃｌ2 ／
（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比が１．０のときに対しこの比が１／
９のときには、３倍程度に増加する。この現象はペニン
グ効果による影響が大きく、放電気体中の励起されたＨ
ｅとの衝突によってＣｌイオン（Ｃｌ+ ）のイオン化が
増強されたものと考えられる。この結果は、Ｈｅの添加
がＣｌ2 ガスを単に希釈する効果を持つだけでなく、Ｃ
ｌ原子（Ｃｌ）に対してＣｌイオン（Ｃｌ+ ）を選択的
に増加させる効果を持っていることを示している。
【００３６】図７に、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．１
６）のエッチング速度、及びＤＣバイアス電圧Ｖdcのガ
ス圧力依存性について調べた結果を示す。実験は、Ｃｌ
2 ／Ｈｅ混合比：１／９，ＲＦ電力：２０Ｗの条件で行
った。圧力の増加に伴ってエッチングレート、ＤＣバイ
アスＶdcともに減少しており、ガス圧力が０．２ｍＴｏ
ｒｒでは図８(a) に示されるように正常エッチングが見
られるのに対し、ガス圧力が０．５ｍＴｏｒｒ以上、例
えば０．７ｍＴｏｒｒになると、同図８(b) に示すよう
な異常エッチングが見られるようになる。
６）のエッチング速度、及びＤＣバイアス電圧Ｖdcのガ
ス圧力依存性について調べた結果を示す。実験は、Ｃｌ
2 ／Ｈｅ混合比：１／９，ＲＦ電力：２０Ｗの条件で行
った。圧力の増加に伴ってエッチングレート、ＤＣバイ
アスＶdcともに減少しており、ガス圧力が０．２ｍＴｏ
ｒｒでは図８(a) に示されるように正常エッチングが見
られるのに対し、ガス圧力が０．５ｍＴｏｒｒ以上、例
えば０．７ｍＴｏｒｒになると、同図８(b) に示すよう
な異常エッチングが見られるようになる。
【００３７】また、図９に、ガス圧力に対するＣｌ原子
（Ｃｌ）、及びＣｌイオン（Ｃｌ+）の発光強度を示
す。図から、圧力の増加に伴って、ガス圧力が０．４ｍ
Ｔｏｒｒ（Ｃｌ2 ガス、Ｈｅガス各々の分圧が２．０×
１０-4Ｔｏｒｒ）以上になると、Ｃｌイオン（Ｃｌ+ ）
の発光強度は急激に減少しており、Ｃｌ原子（Ｃｌ）発
光強度は徐々に増加していることがわかる。これらの結
果は、低ガス圧力（０．４ｍＴｏｒｒ以下）において、
Ｃｌ原子（Ｃｌ）を減少し、Ｃｌイオン（Ｃｌ+）を増
加させることが、ＩｎＧａＡｓのエッチングに効果的で
あることを示している。
（Ｃｌ）、及びＣｌイオン（Ｃｌ+）の発光強度を示
す。図から、圧力の増加に伴って、ガス圧力が０．４ｍ
Ｔｏｒｒ（Ｃｌ2 ガス、Ｈｅガス各々の分圧が２．０×
１０-4Ｔｏｒｒ）以上になると、Ｃｌイオン（Ｃｌ+ ）
の発光強度は急激に減少しており、Ｃｌ原子（Ｃｌ）発
光強度は徐々に増加していることがわかる。これらの結
果は、低ガス圧力（０．４ｍＴｏｒｒ以下）において、
Ｃｌ原子（Ｃｌ）を減少し、Ｃｌイオン（Ｃｌ+）を増
加させることが、ＩｎＧａＡｓのエッチングに効果的で
あることを示している。
【００３８】次に、上記のＣｌ2 ／Ｈｅ混合比が１／９
である条件において、ＩｎＧａＡｓ結晶をＥＣＲエッチ
ングによってエッチングすることによって結晶表面に誘
起されるダメージを評価するために、ラマン散乱スペク
トル、及びベース電極コンタクト抵抗の測定を行なっ
た。このラマン散乱分光法を用いて評価した結果によれ
ば、極めて低ダメージであることがわかったが、以下こ
れについて説明する。
である条件において、ＩｎＧａＡｓ結晶をＥＣＲエッチ
ングによってエッチングすることによって結晶表面に誘
起されるダメージを評価するために、ラマン散乱スペク
トル、及びベース電極コンタクト抵抗の測定を行なっ
た。このラマン散乱分光法を用いて評価した結果によれ
ば、極めて低ダメージであることがわかったが、以下こ
れについて説明する。
【００３９】ラマン散乱分光法は、振動数νの励起光を
分析することにより結晶の表面状態を調べるものであ
る。これを用いて、エッチング後の表面空乏層厚の変化
や結晶性について評価を行った。励起光源としては波長
４８８０オングストロームのＡｒレーザを使用した。評
価サンプルには結晶最表面（数１００オングストロー
ム）の状態を調べるために、空乏層厚の薄い（〜３００
オングストローム）ｎ型ＧａＡｓ基板（ｎ〜１．５×１
０18cm-3）を使用し、Ｃｌ2 ／Ｈｅガス流量：２．５／
１７．５ＳＣＣＭ，ガス圧力：０．４ｍＴｏｒｒ，ＲＦ
電力：２０Ｗ（ＤＣバイアス：２０Ｖ）の条件でエッチ
ングしたものと、しないものとで比較を行った。図１０
にラマンスペクトルの結果を示し、(a) はエッチング前
のもの，(b)はエッチング後のものである。
分析することにより結晶の表面状態を調べるものであ
る。これを用いて、エッチング後の表面空乏層厚の変化
や結晶性について評価を行った。励起光源としては波長
４８８０オングストロームのＡｒレーザを使用した。評
価サンプルには結晶最表面（数１００オングストロー
ム）の状態を調べるために、空乏層厚の薄い（〜３００
オングストローム）ｎ型ＧａＡｓ基板（ｎ〜１．５×１
０18cm-3）を使用し、Ｃｌ2 ／Ｈｅガス流量：２．５／
１７．５ＳＣＣＭ，ガス圧力：０．４ｍＴｏｒｒ，ＲＦ
電力：２０Ｗ（ＤＣバイアス：２０Ｖ）の条件でエッチ
ングしたものと、しないものとで比較を行った。図１０
にラマンスペクトルの結果を示し、(a) はエッチング前
のもの，(b)はエッチング後のものである。
【００４０】エッチングによる空乏層厚の変化は、ＬＯ
フォノン（uncoupled logitudinaloptical phonon）
と、Ｌ−フォノン（coupled plasmon −LO phonon ）の
ピーク強度比（ＩLO／ＩＬ−）から見積もることができ
るが、該強度比を測定した結果、有意差が認められない
ことから、エッチング前後の空乏層厚の変化はないもの
と考えられる。また、ローレンツフィッティング法（Lo
rentzian fitting法）によりＬＯフォノンの半値幅の広
がりを測定した結果、該半値幅の広がりが観察されなか
ったことから、エッチングによる基板表面層の結晶性の
劣化はほとんどないと考えられる。
フォノン（uncoupled logitudinaloptical phonon）
と、Ｌ−フォノン（coupled plasmon −LO phonon ）の
ピーク強度比（ＩLO／ＩＬ−）から見積もることができ
るが、該強度比を測定した結果、有意差が認められない
ことから、エッチング前後の空乏層厚の変化はないもの
と考えられる。また、ローレンツフィッティング法（Lo
rentzian fitting法）によりＬＯフォノンの半値幅の広
がりを測定した結果、該半値幅の広がりが観察されなか
ったことから、エッチングによる基板表面層の結晶性の
劣化はほとんどないと考えられる。
【００４１】また、ドライエッチングしたベース面に形
成した電極のコンタクト抵抗を測定し、ウェットエッチ
ングのものとの比較を行った。ベース電極にはＡｕ／Ｍ
ｏ／Ｔｉ構造（ノンアロイオーミックコンタクト）を使
用した。測定結果から、平均的なベースコンタクト抵抗
値として２×１０-6Ω・cm2 が得られた。この値は、ウ
エットエッチングで得られるものとほぼ同程度の値であ
る。これらの結果は、エッチングによって誘起されるダ
メージが非常に低いことを示すものである。
成した電極のコンタクト抵抗を測定し、ウェットエッチ
ングのものとの比較を行った。ベース電極にはＡｕ／Ｍ
ｏ／Ｔｉ構造（ノンアロイオーミックコンタクト）を使
用した。測定結果から、平均的なベースコンタクト抵抗
値として２×１０-6Ω・cm2 が得られた。この値は、ウ
エットエッチングで得られるものとほぼ同程度の値であ
る。これらの結果は、エッチングによって誘起されるダ
メージが非常に低いことを示すものである。
【００４２】以上の結果から、ＩｎＧａＡｓの良好な表
面モフォロジーで、かつ低ダメージなエッチングを実現
するには、 (1) ＥＣＲエッチング装置を用いて低エネルギーイオン
エッチングを行う。 (2) Ｃｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＣｌ2 をＨｅで４倍
以上に希釈し、Ｃｌ2／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０
５〜０．２とする。ここで、上記比を０．０５以上とし
たのは、これ以下ではＨｅの濃度が高すぎてエッチング
に必要な放電が起こらないからである。 (3) ガス圧力を０．４ｍＴｏｒｒ以下（Ｃｌ2 ，Ｈｅの
分圧が０．２ｍＴｏｒｒ以下）とする。 を満足する必要があることがわかる。
面モフォロジーで、かつ低ダメージなエッチングを実現
するには、 (1) ＥＣＲエッチング装置を用いて低エネルギーイオン
エッチングを行う。 (2) Ｃｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＣｌ2 をＨｅで４倍
以上に希釈し、Ｃｌ2／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０
５〜０．２とする。ここで、上記比を０．０５以上とし
たのは、これ以下ではＨｅの濃度が高すぎてエッチング
に必要な放電が起こらないからである。 (3) ガス圧力を０．４ｍＴｏｒｒ以下（Ｃｌ2 ，Ｈｅの
分圧が０．２ｍＴｏｒｒ以下）とする。 を満足する必要があることがわかる。
【００４３】以上のように、この発明の実施例１による
化合物半導体の選択ドライエッチング方法では、ＥＣＲ
エッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍
以上に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０
５〜０．２とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒ
ｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＩｎ系化合
物半導体の選択エッチングを行うことにより、表面モフ
ォロジーが良好で、かつ低ダメージなＩｎ系化合物半導
体のエッチングを行うことが可能となるものである。
化合物半導体の選択ドライエッチング方法では、ＥＣＲ
エッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍
以上に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０
５〜０．２とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒ
ｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてＩｎ系化合
物半導体の選択エッチングを行うことにより、表面モフ
ォロジーが良好で、かつ低ダメージなＩｎ系化合物半導
体のエッチングを行うことが可能となるものである。
【００４４】実施例２．次に、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造を選択ドライ
エッチングする本発明の第２の実施例について説明す
る。先ず、本実施例の実験について説明する。実験には
図１に示したＥＣＲエッチング装置を使用している。本
ＥＣＲエッチング装置は、主磁場コイル１と補助磁場コ
イル２とを有し、補助磁場コイル２を使用することによ
り主磁場の発散を制御し、磁力線方向の磁場勾配を低減
することが可能となること、このため、該装置の径方向
に均一なイオン電流密度を得ることが出来ること、本装
置に導入されるマイクロ波の発振周波数は２．４５ＧＨ
ｚで、プラズマ室６内に形成されるＥＣＲ共鳴磁場は８
７５Ｇに相当すること、ウエハ７を保持する基板ホルダ
にはＲＦ発振器１０により１３．５６ＭＨｚのＲＦバイ
アスを印加可能であり、これにより基板７に入射するイ
オンエネルギーを変化させることができること、等は上
記実施例１におけるのと同様である。
Ａｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造を選択ドライ
エッチングする本発明の第２の実施例について説明す
る。先ず、本実施例の実験について説明する。実験には
図１に示したＥＣＲエッチング装置を使用している。本
ＥＣＲエッチング装置は、主磁場コイル１と補助磁場コ
イル２とを有し、補助磁場コイル２を使用することによ
り主磁場の発散を制御し、磁力線方向の磁場勾配を低減
することが可能となること、このため、該装置の径方向
に均一なイオン電流密度を得ることが出来ること、本装
置に導入されるマイクロ波の発振周波数は２．４５ＧＨ
ｚで、プラズマ室６内に形成されるＥＣＲ共鳴磁場は８
７５Ｇに相当すること、ウエハ７を保持する基板ホルダ
にはＲＦ発振器１０により１３．５６ＭＨｚのＲＦバイ
アスを印加可能であり、これにより基板７に入射するイ
オンエネルギーを変化させることができること、等は上
記実施例１におけるのと同様である。
【００４５】実験用サンプルは、分子線エピタキシャル
法（ＭＢＥ）により、３インチの半絶縁性ＧａＡｓ基板
上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（x ＝0.16）／Ａｌx Ｇａ1-x
Ａｓ（x ＝0.30）を結晶成長したものを使用した。該ヘ
テロ構造のエッチングには、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４
倍以上に希釈し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを
添加し、ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とした
Ｃｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いて実験を行った。マ
イクロ波電力は２００Ｗ一定とし、ＲＦ電力を１０〜４
０Ｗまで変化させた。基板ホルダの温度は室温一定とし
た。
法（ＭＢＥ）により、３インチの半絶縁性ＧａＡｓ基板
上にＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（x ＝0.16）／Ａｌx Ｇａ1-x
Ａｓ（x ＝0.30）を結晶成長したものを使用した。該ヘ
テロ構造のエッチングには、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４
倍以上に希釈し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを
添加し、ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とした
Ｃｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いて実験を行った。マ
イクロ波電力は２００Ｗ一定とし、ＲＦ電力を１０〜４
０Ｗまで変化させた。基板ホルダの温度は室温一定とし
た。
【００４６】図１１に、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（x ＝0.1
6），Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（x ＝0.30），ＧａＡｓを各
材料とした、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示す。ガス流
量は、Ｃｌ2 ／Ｏ2 ／Ｈｅ：２．０／０．６／１８．０
ＳＣＣＭの一定として実験を行った。本エッチングにお
いては、ＲＦ電力の増加に伴って選択性は低下している
が、ＲＦ電力：２０Ｗの場合、ＡｌＧａＡｓはほとんど
エッチングされておらず、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓともに、非常に高い，即ち
それぞれ１８，３０より大なる選択性が得られているこ
とがわかる。
6），Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（x ＝0.30），ＧａＡｓを各
材料とした、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示す。ガス流
量は、Ｃｌ2 ／Ｏ2 ／Ｈｅ：２．０／０．６／１８．０
ＳＣＣＭの一定として実験を行った。本エッチングにお
いては、ＲＦ電力の増加に伴って選択性は低下している
が、ＲＦ電力：２０Ｗの場合、ＡｌＧａＡｓはほとんど
エッチングされておらず、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓともに、非常に高い，即ち
それぞれ１８，３０より大なる選択性が得られているこ
とがわかる。
【００４７】また、図１２に、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ構造（図１２(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造
（図１２(b) ）の選択エッチング形状を示す。また、図
１３は、ＧａＡｓエッチング速度のＯ2 添加量依存性を
示す図であり、エッチングの条件は、Ｃｌ2 ／Ｈｅ：
２．０／１７．０ＳＣＣＭ，０．４５ｍＴｏｒｒ，マイ
クロ波：２００Ｗ，ＲＦ電力：４０Ｗである。図１３よ
り、Ｏ2流量がＣｌ2 の３０％の流量に相当する０．７
ＳＣＣＭ以上になると、エッチング速度が急激に遅くな
り、実用的なエッチング速度が得られないことがわか
る。また、ＩｎＧａＡｓの場合にはＧａＡｓに比しエッ
チング速度がより遅くなるものであり、同様の傾向を示
すものと考えられる。
Ａｓ構造（図１２(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造
（図１２(b) ）の選択エッチング形状を示す。また、図
１３は、ＧａＡｓエッチング速度のＯ2 添加量依存性を
示す図であり、エッチングの条件は、Ｃｌ2 ／Ｈｅ：
２．０／１７．０ＳＣＣＭ，０．４５ｍＴｏｒｒ，マイ
クロ波：２００Ｗ，ＲＦ電力：４０Ｗである。図１３よ
り、Ｏ2流量がＣｌ2 の３０％の流量に相当する０．７
ＳＣＣＭ以上になると、エッチング速度が急激に遅くな
り、実用的なエッチング速度が得られないことがわか
る。また、ＩｎＧａＡｓの場合にはＧａＡｓに比しエッ
チング速度がより遅くなるものであり、同様の傾向を示
すものと考えられる。
【００４８】また本発明の実施例２による化合物半導体
のドライエッチング方法では、ＥＣＲエッチング装置を
用い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、Ｃｌ
2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、かつガス圧力
を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ
2 混合ガスを用いてＡｌを含有する下地の化合物半導体
に対してＡｌを含有しない上地の化合物半導体を選択的
にドライエッチングするすることにより、高い選択性を
有するエッチングを行うことが可能となるものである。
のドライエッチング方法では、ＥＣＲエッチング装置を
用い、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈し、Ｃｌ
2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加し、かつガス圧力
を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ
2 混合ガスを用いてＡｌを含有する下地の化合物半導体
に対してＡｌを含有しない上地の化合物半導体を選択的
にドライエッチングするすることにより、高い選択性を
有するエッチングを行うことが可能となるものである。
【００４９】実施例３．以下、この発明の第３の実施例
を図について説明する。図１４は、この発明の一実施例
による半導体装置の製造方法における各工程の断面図で
ある。図において、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２
はアンドープＧａＡｓ層、２３はＡｌ組成比０．２以上
のｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２４はＩｎ組成比０．５以上の
ｎ型ＩｎＧａＡｓ層、２５は第１のレジスト、２６は第
２のレジスト、２７はソース電極，ドレイン電極、２８
はゲート電極である。
を図について説明する。図１４は、この発明の一実施例
による半導体装置の製造方法における各工程の断面図で
ある。図において、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２
はアンドープＧａＡｓ層、２３はＡｌ組成比０．２以上
のｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２４はＩｎ組成比０．５以上の
ｎ型ＩｎＧａＡｓ層、２５は第１のレジスト、２６は第
２のレジスト、２７はソース電極，ドレイン電極、２８
はゲート電極である。
【００５０】次に、本実施例３の製造工程について説明
する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によりアンドープＧａＡｓ層２２，Ａｌ組成比０．
２以上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３，Ｉｎ組成比０．５以
上のｎ型ＩｎＧａＡｓ層２４を順次形成する。さらに、
図１４(a) に示すように、第１のレジスト２５を塗布し
た後、パターニングする（図１４(b) ）。
する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によりアンドープＧａＡｓ層２２，Ａｌ組成比０．
２以上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３，Ｉｎ組成比０．５以
上のｎ型ＩｎＧａＡｓ層２４を順次形成する。さらに、
図１４(a) に示すように、第１のレジスト２５を塗布し
た後、パターニングする（図１４(b) ）。
【００５１】次に、上記第１のレジスト２５をマスクと
して、少なくともＣｌ2 とＯ2 を含んだ混合ガスを用い
て、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング
によって上記ＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングする。こ
のとき、下地のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３が露出した時点
で、Ａｌの酸化物が表面に形成され、該Ｃｌ2 とＯ2の
混合ガスを用いたＥＣＲエッチングによるエッチングが
停止する。この作用により、ＩｎＧａＡｓ層２４を下地
のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３に対し選択的にエッチングす
ることができるため、エッチング後の表面荒れは抑えら
れる。
して、少なくともＣｌ2 とＯ2 を含んだ混合ガスを用い
て、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング
によって上記ＩｎＧａＡｓ層２４をエッチングする。こ
のとき、下地のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３が露出した時点
で、Ａｌの酸化物が表面に形成され、該Ｃｌ2 とＯ2の
混合ガスを用いたＥＣＲエッチングによるエッチングが
停止する。この作用により、ＩｎＧａＡｓ層２４を下地
のｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３に対し選択的にエッチングす
ることができるため、エッチング後の表面荒れは抑えら
れる。
【００５２】次に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３を、例えば
ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 を用いたウェットエッチングでエ
ッチングし、リセス３０を形成する（図１４(c) ）。さ
らに、上記第１のレジスト２５を除去し（図１４(d)
）、第２のレジスト２６を塗布した後、パターニング
する（図１４(e) ）。
ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 を用いたウェットエッチングでエ
ッチングし、リセス３０を形成する（図１４(c) ）。さ
らに、上記第１のレジスト２５を除去し（図１４(d)
）、第２のレジスト２６を塗布した後、パターニング
する（図１４(e) ）。
【００５３】さらに、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２３に対
してショットキ接合をなす金属、例えばＴｉ／Ｍｏ／Ａ
ｕを蒸着した後、リフトオフすることにより、ソース，
ドレイン電極２７，及び上記リセス３０内にゲート電極
２８を形成する。この例では、ソース，ドレイン電極２
７と、ゲート電極２８とを同一金属多層膜で同時に形成
しているが、これらは、各々異なる金属膜を別工程で形
成するようにしてもよい。
してショットキ接合をなす金属、例えばＴｉ／Ｍｏ／Ａ
ｕを蒸着した後、リフトオフすることにより、ソース，
ドレイン電極２７，及び上記リセス３０内にゲート電極
２８を形成する。この例では、ソース，ドレイン電極２
７と、ゲート電極２８とを同一金属多層膜で同時に形成
しているが、これらは、各々異なる金属膜を別工程で形
成するようにしてもよい。
【００５４】このような本実施例３による半導体装置の
製造方法によれば、Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガスを用いてＩ
ｎＧａＡｓ層２４を、下地のＡｌＧａＡｓ層２３に対し
選択的にエッチングするようにしたので、下地のＡｌを
含む層２３はＡｌの酸化物が表面に形成され、エッチン
グレートが低下するため、ＩｎＧａＡｓ層２４のみを選
択的にエッチングすることができ、エッチング後の表面
荒れを防ぐことができる効果がある。また、この際、従
来のようにＩｎＧａＡｓ層の表面モフォロジーを改善す
ることが要求されないので、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成
を従来のように０．５より大きくしにくい，またその成
長温度にも全く制約を受ける，といったことがなくな
り、Ｉｎ組成比０．５以上のｎ型ＩｎＧａＡｓ層の平滑
なエッチング面上に電極を形成することができる効果が
ある。
製造方法によれば、Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガスを用いてＩ
ｎＧａＡｓ層２４を、下地のＡｌＧａＡｓ層２３に対し
選択的にエッチングするようにしたので、下地のＡｌを
含む層２３はＡｌの酸化物が表面に形成され、エッチン
グレートが低下するため、ＩｎＧａＡｓ層２４のみを選
択的にエッチングすることができ、エッチング後の表面
荒れを防ぐことができる効果がある。また、この際、従
来のようにＩｎＧａＡｓ層の表面モフォロジーを改善す
ることが要求されないので、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成
を従来のように０．５より大きくしにくい，またその成
長温度にも全く制約を受ける，といったことがなくな
り、Ｉｎ組成比０．５以上のｎ型ＩｎＧａＡｓ層の平滑
なエッチング面上に電極を形成することができる効果が
ある。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる化合物半
導体の選択ドライエッチング方法によれば、ＥＣＲエッ
チング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上
に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜
０．２とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以
下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてエッチングを行
うようにしたので、表面モフォロジーが良好で、かつ低
ダメージなエッチングを行うことができる効果がある。
導体の選択ドライエッチング方法によれば、ＥＣＲエッ
チング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上
に希釈してＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜
０．２とし、かつガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以
下としたＣｌ2 ／Ｈｅ混合ガスを用いてエッチングを行
うようにしたので、表面モフォロジーが良好で、かつ低
ダメージなエッチングを行うことができる効果がある。
【００５６】またこの発明によれば、Ａｌを含有する下
地化合物半導体の選択ドライエッチングにおいて、ＥＣ
Ｒエッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４
倍以上に希釈し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを
添加し、ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とした
Ｃｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスにより、Ａｌを含有する下
地の化合物半導体に対してＡｌを含有しない上地の化合
物半導体を選択的にドライエッチングするようにしたの
で、下地の化合物半導体に対し、上地の化合物半導体を
高選択性でもってエッチングすることができる効果があ
る。
地化合物半導体の選択ドライエッチングにおいて、ＥＣ
Ｒエッチング装置を用いて、Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４
倍以上に希釈し、Ｃｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを
添加し、ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下とした
Ｃｌ2 ／Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスにより、Ａｌを含有する下
地の化合物半導体に対してＡｌを含有しない上地の化合
物半導体を選択的にドライエッチングするようにしたの
で、下地の化合物半導体に対し、上地の化合物半導体を
高選択性でもってエッチングすることができる効果があ
る。
【００５７】また、この発明にかかる半導体装置の製造
方法によれば、ＩｎＧａＡｓ層をＣｌ2 とＯ2 を含む混
合ガスを用いたＥＣＲエッチングで下地のＡｌＧａＡｓ
層に対して選択的にエッチングするようにしているの
で、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成，成長温度に制限を受け
ることなく、平滑なエッチング面に電極を形成すること
ができる効果がある。
方法によれば、ＩｎＧａＡｓ層をＣｌ2 とＯ2 を含む混
合ガスを用いたＥＣＲエッチングで下地のＡｌＧａＡｓ
層に対して選択的にエッチングするようにしているの
で、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成，成長温度に制限を受け
ることなく、平滑なエッチング面に電極を形成すること
ができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例に用いたＥＣＲエッチン
グ装置を示す図である。
グ装置を示す図である。
【図２】ＧａＡｓ基板上のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝
０．１６）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合の
エッチング断面形状を示す図で、(a) はＣｌ2 ：１０Ｓ
ＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合、(b) はＣｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のもので
ある。
０．１６）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合の
エッチング断面形状を示す図で、(a) はＣｌ2 ：１０Ｓ
ＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合、(b) はＣｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のもので
ある。
【図３】ＩｎＰ基板上のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５３）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合のエッ
チング断面形状を示す図であり、図２(b) と同じくＣｌ
2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合の
ものである。
５３）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合のエッ
チング断面形状を示す図であり、図２(b) と同じくＣｌ
2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合の
ものである。
【図４】上記実施例１によるＩｎ系化合物半導体のエッ
チング方法におけるＲＦ電力を変えた場合のＩｎＧａＡ
ｓエッチング速度と、ＤＣバイアスの、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図である。
チング方法におけるＲＦ電力を変えた場合のＩｎＧａＡ
ｓエッチング速度と、ＤＣバイアスの、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図である。
【図５】エッチングされない状態（図５(a) ）〔Ｃｌ2
／Ｈｅ：１０／０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面
モフォロジーの良好な状態（図５(b) ）〔Ｃｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ〕について、Ａ
ＥＳを用いた表面付着物の元素分析を行なった結果を示
す図である。
／Ｈｅ：１０／０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面
モフォロジーの良好な状態（図５(b) ）〔Ｃｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ〕について、Ａ
ＥＳを用いた表面付着物の元素分析を行なった結果を示
す図である。
【図６】上記実施例１におけるＣｌ原子・Ｃｌイオン発
光強度のＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図で
ある。
光強度のＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図で
ある。
【図７】上記実施例１におけるＩｎＧａＡｓエッチング
速度、及びＤＣバイアスのガス圧力依存性を示す図であ
る。
速度、及びＤＣバイアスのガス圧力依存性を示す図であ
る。
【図８】上記実施例１におけるガス圧力０．２ｍＴｏｒ
ｒ下でのＩｎＧａＡｓのエッチング形状（図８(a) ）、
及びガス圧力０．７ｍＴｏｒｒ下でのエッチング形状
（図８(b) ）を示す図である。
ｒ下でのＩｎＧａＡｓのエッチング形状（図８(a) ）、
及びガス圧力０．７ｍＴｏｒｒ下でのエッチング形状
（図８(b) ）を示す図である。
【図９】上記実施例におけるＣｌ原子・Ｃｌイオン発光
強度のガス圧力依存性を示す図である。
強度のガス圧力依存性を示す図である。
【図１０】上記実施例１によるＥＣＲエッチングによっ
て結晶表面に誘起されるダメージを、ラマン散乱法を用
いて評価した結果であるラマンスペクトルを示す図であ
り、(a) はエッチング前、(b) はエッチング後のもので
ある。
て結晶表面に誘起されるダメージを、ラマン散乱法を用
いて評価した結果であるラマンスペクトルを示す図であ
り、(a) はエッチング前、(b) はエッチング後のもので
ある。
【図１１】本発明の第２の実施例によるＩｎx Ｇａ1-x
Ａｓ( x ＝0.16) ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ( x ＝0.30) ，
ＧａＡｓを各材料としたＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示
す図である。
Ａｓ( x ＝0.16) ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ( x ＝0.30) ，
ＧａＡｓを各材料としたＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示
す図である。
【図１２】ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２
(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２(b) ）そ
れぞれの選択エッチング形状を示す斜視図である。
(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２(b) ）そ
れぞれの選択エッチング形状を示す斜視図である。
【図１３】ＧａＡｓエッチング速度のＯ2 添加量依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施例による半導体装置の製
造方法における製造工程の各段階を示す図である。
造方法における製造工程の各段階を示す図である。
【図１５】従来の半導体装置の製造方法における製造工
程の各段階を示す図である。
程の各段階を示す図である。
１ 主コイル（主磁場コイル） ２ 副コイル（補助磁場コイル） ５ 石英窓 ６ プラズマ室 ７ ウエハ ８ 真空排気 ９ 冷却水 １０ ＲＦ発振器（１３．５６ＭＨｚ） ２１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２２ アンドープＧａＡｓ層 ２３ ｎ型ＡｌＧａＡｓ層 ２４ ｎ型ＩｎＧａＡｓ層 ２５ 第１のレジスト ２６ 第２のレジスト ２７ ソース，ドレイン電極 ２８ ゲート電極 ２９ 荒れているエッチング底面 ３０ リセス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に用いたＥＣＲエッチン
グ装置を示す図である。
グ装置を示す図である。
【図２】ＧａＡｓ基板上のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝
０．１６）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合の
エッチング断面形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を示す
図で、(a) はＣｌ2 ：１０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ
の場合、(b) はＣｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電
力：２０Ｗの場合のものである。
０．１６）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合の
エッチング断面形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を示す
図で、(a) はＣｌ2 ：１０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ
の場合、(b) はＣｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電
力：２０Ｗの場合のものである。
【図３】ＩｎＰ基板上のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５３）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合のエッ
チング断面形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を示す図で
あり、図２(b) と同じくＣｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣ
Ｍ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のものである。
５３）をＥＣＲ装置を用いてエッチングした場合のエッ
チング断面形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を示す図で
あり、図２(b) と同じくＣｌ2 ／Ｈｅ：１／９ＳＣＣ
Ｍ，ＲＦ電力：２０Ｗの場合のものである。
【図４】上記実施例１によるＩｎ系化合物半導体のエッ
チング方法におけるＲＦ電力を変えた場合のＩｎＧａＡ
ｓエッチング速度と、ＤＣバイアスの、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図である。
チング方法におけるＲＦ電力を変えた場合のＩｎＧａＡ
ｓエッチング速度と、ＤＣバイアスの、Ｃｌ2 ／（Ｈｅ
＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図である。
【図５】エッチングされない状態（図５(a) ）〔Ｃｌ2
／Ｈｅ：１０／０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面
モフォロジーの良好な状態（図５(b) ）〔Ｃｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ〕について、Ａ
ＥＳを用いた表面付着物の元素分析を行なった結果を示
す図である。
／Ｈｅ：１０／０ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：０Ｗ〕と、表面
モフォロジーの良好な状態（図５(b) ）〔Ｃｌ2 ／Ｈ
ｅ：１／９ＳＣＣＭ，ＲＦ電力：２０Ｗ〕について、Ａ
ＥＳを用いた表面付着物の元素分析を行なった結果を示
す図である。
【図６】上記実施例１におけるＣｌ原子・Ｃｌイオン発
光強度のＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図で
ある。
光強度のＣｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）比依存性を示す図で
ある。
【図７】上記実施例１におけるＩｎＧａＡｓエッチング
速度、及びＤＣバイアスのガス圧力依存性を示す図であ
る。
速度、及びＤＣバイアスのガス圧力依存性を示す図であ
る。
【図８】上記実施例１におけるガス圧力０．２ｍＴｏｒ
ｒ下でのＩｎＧａＡｓのエッチング形状の顕微鏡写真
（ＳＥＭ写真）（図８(a) ）、及びガス圧力０．７ｍＴ
ｏｒｒ下でのエッチング形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写
真）（図８(b) ）を示す図である。
ｒ下でのＩｎＧａＡｓのエッチング形状の顕微鏡写真
（ＳＥＭ写真）（図８(a) ）、及びガス圧力０．７ｍＴ
ｏｒｒ下でのエッチング形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写
真）（図８(b) ）を示す図である。
【図９】上記実施例におけるＣｌ原子・Ｃｌイオン発光
強度のガス圧力依存性を示す図である。
強度のガス圧力依存性を示す図である。
【図１０】上記実施例１によるＥＣＲエッチングによっ
て結晶表面に誘起されるダメージを、ラマン散乱法を用
いて評価した結果であるラマンスペクトルを示す図であ
り、(a) はエッチング前、(b) はエッチング後のもので
ある。
て結晶表面に誘起されるダメージを、ラマン散乱法を用
いて評価した結果であるラマンスペクトルを示す図であ
り、(a) はエッチング前、(b) はエッチング後のもので
ある。
【図１１】本発明の第２の実施例によるＩｎx Ｇａ1-x
Ａｓ( x ＝0.16) ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ( x ＝0.30) ，
ＧａＡｓを各材料としたＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示
す図である。
Ａｓ( x ＝0.16) ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ( x ＝0.30) ，
ＧａＡｓを各材料としたＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの選択比のＲＦ電力依存性を示
す図である。
【図１２】ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２
(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２(b) ）そ
れぞれの選択エッチング形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写
真）を示す図である。
(a) ）、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ構造（図１２(b) ）そ
れぞれの選択エッチング形状の顕微鏡写真（ＳＥＭ写
真）を示す図である。
【図１３】ＧａＡｓエッチング速度のＯ2 添加量依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施例による半導体装置の製
造方法における製造工程の各段階を示す図である。
造方法における製造工程の各段階を示す図である。
【図１５】従来の半導体装置の製造方法における製造工
程の各段階を示す図である。
程の各段階を示す図である。
【符号の説明】 １ 主コイル（主磁場コイル） ２ 副コイル（補助磁場コイル） ５ 石英窓 ６ プラズマ室 ７ ウエハ ８ 真空排気 ９ 冷却水 １０ ＲＦ発振器（１３．５６ＭＨｚ） ２１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２２ アンドープＧａＡｓ層 ２３ ｎ型ＡｌＧａＡｓ層 ２４ ｎ型ＩｎＧａＡｓ層 ２５ 第１のレジスト ２６ 第２のレジスト ２７ ソース，ドレイン電極 ２８ ゲート電極 ２９ 荒れているエッチング底面 ３０ リセス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/73
Claims (5)
- 【請求項１】 化合物半導体の選択ドライエッチング方
法において、 ＥＣＲエッチング装置を用い、 Ｃｌ2 ／（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比が０．０５〜０．２であ
り、ガス圧力を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ
2 ／Ｈｅ混合ガスを用いて、Ｉｎ系化合物半導体をドラ
イエッチングすることを特徴とする化合物半導体の選択
ドライエッチング方法。 - 【請求項２】 化合物半導体の選択ドライエッチング方
法において、 ＥＣＲエッチング装置を用い、 Ｃｌ2 ガスをＨｅガスで４倍以上に希釈してＣｌ2 ／
（Ｈｅ＋Ｃｌ2 ）の比を０．０５〜０．２とし、かつＣ
ｌ2 ガスの３０％以下のＯ2 ガスを添加してなり、かつ
ガス圧力を５．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下としたＣｌ2 ／
Ｈｅ／Ｏ2 混合ガスを用いて、Ａｌを含有する下地の化
合物半導体に対してＡｌを含有しない上地の化合物半導
体を選択的にドライエッチングすることを特徴とする化
合物半導体の選択ドライエッチング方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の選択ドライエッチング方
法において、 ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓヘテロ構造を選択ドライエッチングするものである
ことを特徴とする化合物半導体の選択ドライエッチング
方法。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の選択ドライエ
ッチング方法において、 上記ＥＣＲエッチング装置に供給するＲＦ電力を、１０
〜４０Ｗとしたことを特徴とする化合物半導体の選択ド
ライエッチング方法。 - 【請求項５】 ＧａＡｓからなる活性層上に、Ａｌ組成
比０．２以上のＡｌＧａＡｓ層，及びＩｎ組成比０．５
以上のＩｎＧａＡｓ層を順次積層した構造を有する電界
効果トランジスタを製造する方法において、 少なくとも塩素及び酸素を含むエッチングガスを用いた
反応性プラズマエッチングで上記ＩｎＧａＡｓ層を上記
ＡｌＧａＡｓ層に対して選択的にエッチングする工程
と、 上記ＩｎＧａＡｓ層をマスクとして上記ＡｌＧａＡｓ層
をエッチングし、リセスを形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5225673A JPH06333883A (ja) | 1993-03-26 | 1993-09-10 | 化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法 |
| US08/125,832 US5370767A (en) | 1993-03-26 | 1993-09-24 | Selective dry etching method for compound semiconductor and production method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-67265 | 1993-03-26 | ||
| JP6726593 | 1993-03-26 | ||
| JP5225673A JPH06333883A (ja) | 1993-03-26 | 1993-09-10 | 化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333883A true JPH06333883A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=26408445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5225673A Pending JPH06333883A (ja) | 1993-03-26 | 1993-09-10 | 化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5370767A (ja) |
| JP (1) | JPH06333883A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413439B1 (en) | 1999-03-18 | 2002-07-02 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing surface acoustic wave device |
| DE19962117B4 (de) * | 1999-03-18 | 2004-05-06 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3295899B2 (ja) * | 1995-06-14 | 2002-06-24 | 株式会社デンソー | 半導体基板のエッチング方法 |
| US5968845A (en) * | 1996-02-13 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for etching a compound semiconductor, a semi-conductor laser device and method for producing the same |
| US5948703A (en) * | 1998-06-08 | 1999-09-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of soft-landing gate etching to prevent gate oxide damage |
| EP1444727A4 (en) * | 2001-10-22 | 2007-07-18 | Unaxis Usa Inc | PROCESS AND DEVICE FOR CORROSING THIN, DAMAGE-SENSITIVE LAYERS USING HIGH FREQUENCY PULSE PLASMA |
| US20040226911A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | David Dutton | Low-temperature etching environment |
| US20130043559A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | International Business Machines Corporation | Trench formation in substrate |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238161A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP5225673A patent/JPH06333883A/ja active Pending
- 1993-09-24 US US08/125,832 patent/US5370767A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413439B1 (en) | 1999-03-18 | 2002-07-02 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing surface acoustic wave device |
| DE19962117B4 (de) * | 1999-03-18 | 2004-05-06 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5370767A (en) | 1994-12-06 |
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