JPH065557A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH065557A JPH065557A JP15822192A JP15822192A JPH065557A JP H065557 A JPH065557 A JP H065557A JP 15822192 A JP15822192 A JP 15822192A JP 15822192 A JP15822192 A JP 15822192A JP H065557 A JPH065557 A JP H065557A
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- etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 GaAs基板のエッチング方法に関し、CHClF2ガ
スまたはCHCl2Fを使用して CCl2F2 ガスと同様なドライ
エッチング速度と形状を得ることを目的とする。 【構成】 エッチングガスとしてCCl2F2の代わりにCHCl
F2を使用してGaAsのドライエッチングを行なう際に、CH
ClF2ガスにSF6 ガスを流量比で99：１〜93：７の範囲に
混合したもの、または、CHCl2FガスにSF6 ガスを流量比
で99：１〜85：15の範囲に混合したものを使用すること
を特徴としてGaAs基板のドライエッチング方法を構成す
る。
スまたはCHCl2Fを使用して CCl2F2 ガスと同様なドライ
エッチング速度と形状を得ることを目的とする。 【構成】 エッチングガスとしてCCl2F2の代わりにCHCl
F2を使用してGaAsのドライエッチングを行なう際に、CH
ClF2ガスにSF6 ガスを流量比で99：１〜93：７の範囲に
混合したもの、または、CHCl2FガスにSF6 ガスを流量比
で99：１〜85：15の範囲に混合したものを使用すること
を特徴としてGaAs基板のドライエッチング方法を構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はGaAs基板のドライエッチ
ング方法に関する。半導体材料には単体半導体と化合物
半導体があるが、ガリウム砒素（GaAs) は化合物半導体
の代表的な材料であり、これを用いて半導体レーザ, 電
界効果トランジスタ, マイクロ波発振ダイオード, 映像
検知素子など各種の半導体デバイスが作られている。
ング方法に関する。半導体材料には単体半導体と化合物
半導体があるが、ガリウム砒素（GaAs) は化合物半導体
の代表的な材料であり、これを用いて半導体レーザ, 電
界効果トランジスタ, マイクロ波発振ダイオード, 映像
検知素子など各種の半導体デバイスが作られている。
【０００２】そして、これらデバイスの製造には写真蝕
刻技術( フォトリソグラフィ或いは電子線リソグラフ
ィ),薄膜形成技術, 不純物注入技術などが使用されてい
るが、被処理基板上に形成したレジストパターンをマス
クとし、腐食性ガスを用いて基板を選択エッチングする
ドライエッチング技術は微細パターンを形成には不可欠
な技術であり、デバイス形成に当たって頻繁に使用され
ている。
刻技術( フォトリソグラフィ或いは電子線リソグラフ
ィ),薄膜形成技術, 不純物注入技術などが使用されてい
るが、被処理基板上に形成したレジストパターンをマス
クとし、腐食性ガスを用いて基板を選択エッチングする
ドライエッチング技術は微細パターンを形成には不可欠
な技術であり、デバイス形成に当たって頻繁に使用され
ている。
【０００３】
【従来の技術】従来、GaAs基板を選択エッチングするの
に使用する腐食性ガス( 以下略してエッチャント) とし
て二弗化二塩化炭素(CCl2F2,商品名フロン12) が使用さ
れていた。
に使用する腐食性ガス( 以下略してエッチャント) とし
て二弗化二塩化炭素(CCl2F2,商品名フロン12) が使用さ
れていた。
【０００４】然し、 CCl2F2 ガスの使用は地球を覆って
いるオゾン層を破壊して健康と環境を損なうと云う問題
があり、このガスは特定フロンとして国際的な規制対象
物質となった。
いるオゾン層を破壊して健康と環境を損なうと云う問題
があり、このガスは特定フロンとして国際的な規制対象
物質となった。
【０００５】そこで、この代替え品としてオゾン破壊係
数が CCl2F2 ガスに較べて1/20の二弗化塩化メタン(CHC
lF2,商品名フロン22) および一弗化二塩化メタン (CHCl
2F，商品名フロン21) の使用が検討されている。
数が CCl2F2 ガスに較べて1/20の二弗化塩化メタン(CHC
lF2,商品名フロン22) および一弗化二塩化メタン (CHCl
2F，商品名フロン21) の使用が検討されている。
【０００６】然し、CHClF2ガスおよびCHCl2Fガスはオゾ
ン破壊能が少ない反面、このガスを使用してGaAs基板の
エッチングを行なうと、分子中に水素（H)原子を含むた
めに揮発性の低い反応生成物を生じ、そのためGaAsのエ
ッチング速度が著しく低くなると云う問題があり、この
解決が必要であった。
ン破壊能が少ない反面、このガスを使用してGaAs基板の
エッチングを行なうと、分子中に水素（H)原子を含むた
めに揮発性の低い反応生成物を生じ、そのためGaAsのエ
ッチング速度が著しく低くなると云う問題があり、この
解決が必要であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】GaAs基板のドライエッ
チングに使用するエッチャントとして CCl2F2 ガスが使
用さていたが、オゾン層を破壊することが明らかにな
り、代替いとしてオゾン破壊係数の少ないCHClF2ガスお
よびCHCl2Fガスが着目されている。
チングに使用するエッチャントとして CCl2F2 ガスが使
用さていたが、オゾン層を破壊することが明らかにな
り、代替いとしてオゾン破壊係数の少ないCHClF2ガスお
よびCHCl2Fガスが着目されている。
【０００８】然し、このエッチャントを使用すると揮発
性の低い反応生成物が生じ、この生成物が基板を覆うた
めにエッチング速度が非常に遅くなると云う問題があ
る。
性の低い反応生成物が生じ、この生成物が基板を覆うた
めにエッチング速度が非常に遅くなると云う問題があ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題はエッチング
ガスとしてCCl2F2の代わりにCHClF2を使用してGaAsのド
ライエッチングを行なう際に、CHClF2ガスにSF6 ガスを
流量比で99：１〜93：７の範囲に混合したものを使用す
るか、或いはCHCl2FガスにSF6 ガスを流量比で99：１〜
85：15の範囲に混合したものを使用することを特徴とし
てGaAs基板のドライエッチング方法を構成することによ
り解決することができる。
ガスとしてCCl2F2の代わりにCHClF2を使用してGaAsのド
ライエッチングを行なう際に、CHClF2ガスにSF6 ガスを
流量比で99：１〜93：７の範囲に混合したものを使用す
るか、或いはCHCl2FガスにSF6 ガスを流量比で99：１〜
85：15の範囲に混合したものを使用することを特徴とし
てGaAs基板のドライエッチング方法を構成することによ
り解決することができる。
【００１０】
【作用】CHClF2ガス或いはCHCl2Fガスを使用する場合に
エッチング速度が低い理由は分子構造は未だ明らかにさ
れていないが、蒸気圧の低い反応生成物が基板上に付着
するためであり、これは平行平板型プラズマエッチング
装置でCHClF2ガスまたはCHCl2Fガスを用いて10分間プラ
ズマ放電を行なった後、この装置の反応室内に酸素
（O2）ガスを50sccmの流量、ガス圧10 Pa の条件で供給
しながら13.56 ＭHzの高周波電力を供給してプラズマ放
電を生じさせて反応室内の洗浄( クリーニング) を行な
う場合にCHClF2ガスの場合に約180 秒、またCHCl2Fガス
の場合に約290秒要することから明らかである。
エッチング速度が低い理由は分子構造は未だ明らかにさ
れていないが、蒸気圧の低い反応生成物が基板上に付着
するためであり、これは平行平板型プラズマエッチング
装置でCHClF2ガスまたはCHCl2Fガスを用いて10分間プラ
ズマ放電を行なった後、この装置の反応室内に酸素
（O2）ガスを50sccmの流量、ガス圧10 Pa の条件で供給
しながら13.56 ＭHzの高周波電力を供給してプラズマ放
電を生じさせて反応室内の洗浄( クリーニング) を行な
う場合にCHClF2ガスの場合に約180 秒、またCHCl2Fガス
の場合に約290秒要することから明らかである。
【００１１】そこで、発明者はCHClF2ガスまたはCHCl2F
ガスに他のガスを添加して反応生成物の蒸気圧を上げ、
基板面から除去する方法を研究した。さて、シリコン(S
i)基板のエッチャントとして従来より六弗化硫黄(SF6)
が使用されている。
ガスに他のガスを添加して反応生成物の蒸気圧を上げ、
基板面から除去する方法を研究した。さて、シリコン(S
i)基板のエッチャントとして従来より六弗化硫黄(SF6)
が使用されている。
【００１２】然し、SF6 ガスのみを使用してSiのエッチ
ングを行なう場合は等方性エッチングが起こり易く、微
細パターンの加工精度は向上しない。そこで、各種の提
案がなされている。
ングを行なう場合は等方性エッチングが起こり易く、微
細パターンの加工精度は向上しない。そこで、各種の提
案がなされている。
【００１３】例えば、CCl4,CCl3F,CCl2F2,CClF3などの
分子式で表されるクロールカーボンガスの内の一つのガ
スとCHClF2を混合すると、エッチングが進行する際にク
ロールカーボンとSiとの反応物がエッチング側壁に付着
するため、サイドエッチングが抑制され、また、CHClF2
を構成する水素(H) と余分な弗素ラジカル(F* ) が反応
して除去されるためにアンダーカットのない垂直な異方
性エッチングが行なわれると発表されている。( 特開昭
61-131456)発明者はGaAsとSiとは材料は異なるものゝ、
エッチング壁に反応生成物が生じて反応のを遅らせてい
る現象は同じであることから、上記の方法とは逆に積極
的に F* を供給してエッチング壁の反応生成物を蒸気圧
の高い材料に変えることが有効であると考えた。
分子式で表されるクロールカーボンガスの内の一つのガ
スとCHClF2を混合すると、エッチングが進行する際にク
ロールカーボンとSiとの反応物がエッチング側壁に付着
するため、サイドエッチングが抑制され、また、CHClF2
を構成する水素(H) と余分な弗素ラジカル(F* ) が反応
して除去されるためにアンダーカットのない垂直な異方
性エッチングが行なわれると発表されている。( 特開昭
61-131456)発明者はGaAsとSiとは材料は異なるものゝ、
エッチング壁に反応生成物が生じて反応のを遅らせてい
る現象は同じであることから、上記の方法とは逆に積極
的に F* を供給してエッチング壁の反応生成物を蒸気圧
の高い材料に変えることが有効であると考えた。
【００１４】 SF6 ＋ｅ → SF5 + ＋ F* ＋２ｅ ・・・・（１） また、等方性エッチングが行なわれるSF6 ガスを添加す
ることによりエッチング壁の付着物を効果的に除去する
ことができると考えた。
ることによりエッチング壁の付着物を効果的に除去する
ことができると考えた。
【００１５】図１は平行平板型プラズマエッチング装置
を用い、供給するCHClF2ガスとSF6ガスの総流量を50scc
mとし、流量比を100 ：０より93：７の範囲に変え、ガ
ス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHzの周波数で100 Ｗの電力
を加えて10分間プラズマ放電を行なって後、この反応室
内にO2ガスを流量50sccm, ガス圧10 Pa の条件でクリー
ニングを行い、電圧の変化量から反応生成物の洗浄時間
を求めた結果である。
を用い、供給するCHClF2ガスとSF6ガスの総流量を50scc
mとし、流量比を100 ：０より93：７の範囲に変え、ガ
ス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHzの周波数で100 Ｗの電力
を加えて10分間プラズマ放電を行なって後、この反応室
内にO2ガスを流量50sccm, ガス圧10 Pa の条件でクリー
ニングを行い、電圧の変化量から反応生成物の洗浄時間
を求めた結果である。
【００１６】同図よりSF6 ガスを加えなかった試料は反
応生成物の付着が多く、洗浄（クリーニング）に180 秒
要するのに対し、SF6 ガスを添加するに従って反応生成
物の付着量が減り、93：７の流量比にすることにより殆
ど付着量がなくなることを示している。
応生成物の付着が多く、洗浄（クリーニング）に180 秒
要するのに対し、SF6 ガスを添加するに従って反応生成
物の付着量が減り、93：７の流量比にすることにより殆
ど付着量がなくなることを示している。
【００１７】一方、図２は同じ平行平板型のプラズマエ
ッチング装置を用い、供給するCHClF2ガスとSF6 ガスの
総流量を50sccmとし、流量比を100 ：０より93：７の範
囲に変え、ガス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHzの周波数で
100 Ｗの電力を加えてプラズマエッチングを行なう場合
のエッチング速度の変化を示している。
ッチング装置を用い、供給するCHClF2ガスとSF6 ガスの
総流量を50sccmとし、流量比を100 ：０より93：７の範
囲に変え、ガス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHzの周波数で
100 Ｗの電力を加えてプラズマエッチングを行なう場合
のエッチング速度の変化を示している。
【００１８】すなわち、SF6 ガスの供給量を増すに従っ
てエッチング速度は増加するものゝ流量比が95：５付近
を境として減少する傾向を示している。このことは、SF
6 ガスの供給量を増すに従って付着生成物は無くなるも
のゝ、気相中でのCHClF2からの解離生成種とSF6からの
解離生成種との間に反応が生じ、そのためにエッチング
に必要な活性種の量が減少するためと考えている。
てエッチング速度は増加するものゝ流量比が95：５付近
を境として減少する傾向を示している。このことは、SF
6 ガスの供給量を増すに従って付着生成物は無くなるも
のゝ、気相中でのCHClF2からの解離生成種とSF6からの
解離生成種との間に反応が生じ、そのためにエッチング
に必要な活性種の量が減少するためと考えている。
【００１９】以上のことから、CHClF2ガスに対するSF6
ガスの添加量は流量比で99：１〜93：７の範囲が適当で
ある。次に、図３は平行平板型プラズマエッチング装置
を用い、CHCl2FガスとSF6 ガスの流量比を100 ：０より
93：７の範囲に変え、ガス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHz
の周波数で100 Ｗの電力を加えて10分間プラズマ放電を
行なって後、この反応室内にO2ガスを流量50sccm, ガス
圧10 Pa の条件でクリーニングを行い、電圧の変化量か
ら反応生成物の洗浄時間を求めた結果である。
ガスの添加量は流量比で99：１〜93：７の範囲が適当で
ある。次に、図３は平行平板型プラズマエッチング装置
を用い、CHCl2FガスとSF6 ガスの流量比を100 ：０より
93：７の範囲に変え、ガス圧を４Paに保ち、13.56 ＭHz
の周波数で100 Ｗの電力を加えて10分間プラズマ放電を
行なって後、この反応室内にO2ガスを流量50sccm, ガス
圧10 Pa の条件でクリーニングを行い、電圧の変化量か
ら反応生成物の洗浄時間を求めた結果である。
【００２０】同図よりSF6 ガスを加えなかった試料は反
応生成物の付着が多く、洗浄（クリーニング）に290 秒
要するのに対し、SF6 ガスを添加するに従って反応生成
物の付着量が減り、85：15の流量比にすることにより殆
ど付着量がなくなることを示している。
応生成物の付着が多く、洗浄（クリーニング）に290 秒
要するのに対し、SF6 ガスを添加するに従って反応生成
物の付着量が減り、85：15の流量比にすることにより殆
ど付着量がなくなることを示している。
【００２１】一方、図４は同じ平行平板型のプラズマエ
ッチング装置を用い、供給するCHCl 2FとSF6 ガスの流量
比を100 ：０より85：15の範囲に変え、ガス圧を４Paに
保ち、13.56 ＭHzの周波数で100 Ｗの電力を加えてプラ
ズマエッチングを行なう場合のエッチング速度の変化を
示している。
ッチング装置を用い、供給するCHCl 2FとSF6 ガスの流量
比を100 ：０より85：15の範囲に変え、ガス圧を４Paに
保ち、13.56 ＭHzの周波数で100 Ｗの電力を加えてプラ
ズマエッチングを行なう場合のエッチング速度の変化を
示している。
【００２２】すなわち、SF6 ガスの供給量を増すに従っ
てエッチング速度は増加するものゝ流量比が85：12付近
を境として減少する傾向を示している。この理由も、CH
ClF2の場合と同様に考えられる。
てエッチング速度は増加するものゝ流量比が85：12付近
を境として減少する傾向を示している。この理由も、CH
ClF2の場合と同様に考えられる。
【００２３】以上のことから、CHCl2Fに対するSF6 の添
加量は流量比で99：１〜85：15の範囲が適当である。
加量は流量比で99：１〜85：15の範囲が適当である。
【００２４】
【実施例】実施例１：（請求項２に対応） GaAsを用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲート
リセスパターンを従来の方法で作り、このGaAs基板を平
行平板型プラズマエッチング装置にセットし、反応室を
充分に排気した後、CHClF2ガスを47.5sccm、また、SF6
ガスを2.5sccmの流量で供給し、排気系を用いて反応室
のガス圧を４Paに保ち、90Ｗの高周波電力を供給して10
分間エッチングを行なった。
リセスパターンを従来の方法で作り、このGaAs基板を平
行平板型プラズマエッチング装置にセットし、反応室を
充分に排気した後、CHClF2ガスを47.5sccm、また、SF6
ガスを2.5sccmの流量で供給し、排気系を用いて反応室
のガス圧を４Paに保ち、90Ｗの高周波電力を供給して10
分間エッチングを行なった。
【００２５】その結果、エッチング深さが17000 Å, 速
度にして1700Å／分でエッチングすることができ、また
エッチング形状が垂直な異方性エッチングを行なうこと
ができた。 実施例２：（請求項３に対応） 実施例１と同様にしてゲートリセスパターンを作ったGa
As基板を平行平板型プラズマエッチング装置にセット
し、反応室を充分に排気した後、CHCl2Fガスを25sccm、
また、SF6 ガスを12 sccmの流量で供給し、排気系を用
いて反応室のガス圧を４Paに保ち、90Ｗの高周波電力を
供給して１分間エッチングを行なった。
度にして1700Å／分でエッチングすることができ、また
エッチング形状が垂直な異方性エッチングを行なうこと
ができた。 実施例２：（請求項３に対応） 実施例１と同様にしてゲートリセスパターンを作ったGa
As基板を平行平板型プラズマエッチング装置にセット
し、反応室を充分に排気した後、CHCl2Fガスを25sccm、
また、SF6 ガスを12 sccmの流量で供給し、排気系を用
いて反応室のガス圧を４Paに保ち、90Ｗの高周波電力を
供給して１分間エッチングを行なった。
【００２６】その結果、エッチング深さが3800Å, 速度
にして3800Å／分でエッチングすることができた。
にして3800Å／分でエッチングすることができた。
【００２７】
【発明の効果】本発明の実施により CCl2F2 ガスに代え
てCHClF2ガスまたはCHCl2Fガスを使用してGaAsのエッチ
ングを行なう場合でも、従来と同様なエッチング速度で
垂直な断面をもつ異方性エッチングを行なうことができ
る。
てCHClF2ガスまたはCHCl2Fガスを使用してGaAsのエッチ
ングを行なう場合でも、従来と同様なエッチング速度で
垂直な断面をもつ異方性エッチングを行なうことができ
る。
【図１】CHClF2へのSF6 添加の洗浄時間に及ぼす影響図
である。
である。
【図２】CHClF2へのSF6 添加のエッチング速度に及ぼす
影響図である。
影響図である。
【図３】CHCl2FへのSF6 添加の洗浄時間に及ぼす影響図
である。
である。
【図４】CHCl2FへのSF6 添加のエッチング速度に及ぼす
影響図である。
影響図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 エッチングガスとしてCHClF2或いはCHCl
2Fを使用してGaAsのドライエッチングを行なう際に、該
CHClF2或いはCHCl2FガスにSF6 ガスを混合して使用する
ことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 前記CHClF2ガスと前記SF6 ガスとの流量
比は99：１〜93：７の範囲であることを特徴とする請求
項１記載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 前記CHCl2Fガスと前記SF6 ガスとの流量
比は99：１〜85：15の範囲であることを特徴とする請求
項１記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15822192A JPH065557A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15822192A JPH065557A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065557A true JPH065557A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15666934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15822192A Withdrawn JPH065557A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065557A (ja) |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP15822192A patent/JPH065557A/ja not_active Withdrawn
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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: 19990831 |