JPH0897193A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 同一の反応容器内で実行されるような後続の
成長ステップと適合性を有するよう、エッチングできる
半導体素子の製造方法を提供する。 【構成】 ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板の表面は、
活性状態の塩素をエッチャント種として含有する反応性
ガス状化学媒体によりチェンバー内でエッチングされ
る。このエッチングは、いわゆるパルスモードで行われ
る。このパルスモードとは、エッチャント種が反応容器
内に導入され、その後、エッチャント種の反応容器内へ
の導入が中断されることが繰り返されるものである。こ
のエッチャント種の注入の中断の間、化合物半導体内の
ＩＩＩ族元素の種の表面移動は、その基板の表面を平滑
にするのに役立つ。さらに、本発明によれば、ＩＩＩ族
の元素の種が各エッチング期間の間、導入される。この
種の導入がエッチングプロセスによる平面の平滑さを促
進する。
成長ステップと適合性を有するよう、エッチングできる
半導体素子の製造方法を提供する。 【構成】 ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板の表面は、
活性状態の塩素をエッチャント種として含有する反応性
ガス状化学媒体によりチェンバー内でエッチングされ
る。このエッチングは、いわゆるパルスモードで行われ
る。このパルスモードとは、エッチャント種が反応容器
内に導入され、その後、エッチャント種の反応容器内へ
の導入が中断されることが繰り返されるものである。こ
のエッチャント種の注入の中断の間、化合物半導体内の
ＩＩＩ族元素の種の表面移動は、その基板の表面を平滑
にするのに役立つ。さらに、本発明によれば、ＩＩＩ族
の元素の種が各エッチング期間の間、導入される。この
種の導入がエッチングプロセスによる平面の平滑さを促
進する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体素子の製
造方法に関し、特に、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の表面を反応
性化学媒体にさらすことにより、エッチングを行う方法
に関する。
造方法に関し、特に、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の表面を反応
性化学媒体にさらすことにより、エッチングを行う方法
に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】多くの半導体素子の製造シーケンス
において、半導体素子の表面に層を堆積する前に、露出
した表面をエッチングすることがしばしば必要となる。
例えば、このエッチングは、エピタキシャル層がＩＩＩ
−Ｖ族半導体の表面に形成される前に行われる。このよ
うなＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、電子素子、あるいは、光
学素子を形成するために、通常用いられる。このような
エッチングは、成長が行われるべき表面から汚染物を取
り除くために行われ、それにより、成長層が良好な品質
となり、その結果得られた素子が優れた性能を示すこと
を確保するために行われる。
において、半導体素子の表面に層を堆積する前に、露出
した表面をエッチングすることがしばしば必要となる。
例えば、このエッチングは、エピタキシャル層がＩＩＩ
−Ｖ族半導体の表面に形成される前に行われる。このよ
うなＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、電子素子、あるいは、光
学素子を形成するために、通常用いられる。このような
エッチングは、成長が行われるべき表面から汚染物を取
り除くために行われ、それにより、成長層が良好な品質
となり、その結果得られた素子が優れた性能を示すこと
を確保するために行われる。
【０００３】スループットを向上し、エッチングされた
（クリーンな）表面が汚染される機会を最小にするため
に、このような素子の製造シーケンスにおいて、同一の
反応容器内（インシチュ（in situ））で、成長する工
程を連続的に行うことが好ましい。そして、実際、様々
な工夫が行われ、従来の成長反応容器のチェンバー内
で、ＩＩＩ−Ｖ族の半導体材料をインシチュで連続的に
エッチングし、成長させている。
（クリーンな）表面が汚染される機会を最小にするため
に、このような素子の製造シーケンスにおいて、同一の
反応容器内（インシチュ（in situ））で、成長する工
程を連続的に行うことが好ましい。そして、実際、様々
な工夫が行われ、従来の成長反応容器のチェンバー内
で、ＩＩＩ−Ｖ族の半導体材料をインシチュで連続的に
エッチングし、成長させている。
【０００４】化学線エピタキシー（chemical beam epit
axy：ＣＢＥ）は、既に公知のもので、特に、単結晶半
導体基板の表面上にエピタキシャル層を成長させる様々
に応用できる技術である。このＣＢＥプロセスにおいて
は、ガス状の化学物質がチェンバー内に導入され、加熱
した半導体表面の上に向けられて、その表面上にエピタ
キシャル層を生成する。
axy：ＣＢＥ）は、既に公知のもので、特に、単結晶半
導体基板の表面上にエピタキシャル層を成長させる様々
に応用できる技術である。このＣＢＥプロセスにおいて
は、ガス状の化学物質がチェンバー内に導入され、加熱
した半導体表面の上に向けられて、その表面上にエピタ
キシャル層を生成する。
【０００５】これまででは、例えば、ＣＢＥ成長反応容
器のチェンバー内でＩＩＩ−Ｖ族半導体材料をインシチ
ュで連続的にエッチングし、成長させる試みが行われて
きた。しかし、これまでの様々な試みは、反応容器内で
行われる成長条件に適合するようなエッチング方法は、
通常、充分に平滑なエッチング表面を生成できない、と
いう点で欠点があった。特に、インシチュでのエッチン
グプロセスによる表面の凹凸は、後続の成長プロセスに
とっては、不満足な表面しか形成できない。
器のチェンバー内でＩＩＩ−Ｖ族半導体材料をインシチ
ュで連続的にエッチングし、成長させる試みが行われて
きた。しかし、これまでの様々な試みは、反応容器内で
行われる成長条件に適合するようなエッチング方法は、
通常、充分に平滑なエッチング表面を生成できない、と
いう点で欠点があった。特に、インシチュでのエッチン
グプロセスによる表面の凹凸は、後続の成長プロセスに
とっては、不満足な表面しか形成できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、同一の反応容器内で実行されるような後続の成長ス
テップと適合性を有するような条件でエッチングを行う
ことができる半導体素子の製造方法を提供するものであ
る。特に、本発明の目的は、化合物半導体材料をエッチ
ングするのに用いられるようなエッチング技術を提供す
ることである。従って、本発明の目的が実現された場合
には、実際に重要となる様々なＩＩＩ−Ｖ族半導体素子
の品質を改良し、その製造コストを低下させることがで
きる。
は、同一の反応容器内で実行されるような後続の成長ス
テップと適合性を有するような条件でエッチングを行う
ことができる半導体素子の製造方法を提供するものであ
る。特に、本発明の目的は、化合物半導体材料をエッチ
ングするのに用いられるようなエッチング技術を提供す
ることである。従って、本発明の目的が実現された場合
には、実際に重要となる様々なＩＩＩ−Ｖ族半導体素子
の品質を改良し、その製造コストを低下させることがで
きる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板の表面は、活性状
態の塩素をエッチャント種として含有する反応性ガス状
化学媒体によりチェンバー内でエッチングされる。この
エッチングは、いわゆるパルスモードで行われる。この
パルスモードとは、エッチャント種が反応容器内に導入
され、その後、エッチャント種の反応容器内への導入が
中断されることが繰り返されるものである。このエッチ
ャント種の注入の中断の間、化合物半導体内のＩＩＩ族
元素の種の表面移動は、その基板の表面を平滑にするの
に役立つ。さらに、本発明によれば、ＩＩＩ族の元素の
種が各エッチング期間の間、導入される。この種の導入
がエッチングプロセスの平滑さを促進する。
ば、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板の表面は、活性状
態の塩素をエッチャント種として含有する反応性ガス状
化学媒体によりチェンバー内でエッチングされる。この
エッチングは、いわゆるパルスモードで行われる。この
パルスモードとは、エッチャント種が反応容器内に導入
され、その後、エッチャント種の反応容器内への導入が
中断されることが繰り返されるものである。このエッチ
ャント種の注入の中断の間、化合物半導体内のＩＩＩ族
元素の種の表面移動は、その基板の表面を平滑にするの
に役立つ。さらに、本発明によれば、ＩＩＩ族の元素の
種が各エッチング期間の間、導入される。この種の導入
がエッチングプロセスの平滑さを促進する。
【０００８】
【実施例】図１において、本発明のエッチング／成長シ
ステムは、従来の反応容器であるチェンバー１０を有す
る。同図に示したシステムは、ＣＢＥ反応容器を有す
る。処理されるべきワークピース１２がチェンバー１０
内に搭載される。ワークピース１２の少なくとも左側、
すなわち、前面は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を含
有する。この実施例においては、この表面材料は、Ｇａ
Ａｓ、あるいは、ＩｎＰとする。
ステムは、従来の反応容器であるチェンバー１０を有す
る。同図に示したシステムは、ＣＢＥ反応容器を有す
る。処理されるべきワークピース１２がチェンバー１０
内に搭載される。ワークピース１２の少なくとも左側、
すなわち、前面は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を含
有する。この実施例においては、この表面材料は、Ｇａ
Ａｓ、あるいは、ＩｎＰとする。
【０００９】本発明により実行されるエッチングは、ブ
ランケット状（一様状態）で、マスクされていない表面
全体に対し行われるか、あるいは、パターン化された表
面の特定のマスクされていない部分にのみ選択的に行わ
れる。後者の場合、二酸化シリコンのパターン化層がＩ
ＩＩ−Ｖ族半導体材料を選択的にマスクする適当な耐エ
ッチング材料を構成する。
ランケット状（一様状態）で、マスクされていない表面
全体に対し行われるか、あるいは、パターン化された表
面の特定のマスクされていない部分にのみ選択的に行わ
れる。後者の場合、二酸化シリコンのパターン化層がＩ
ＩＩ−Ｖ族半導体材料を選択的にマスクする適当な耐エ
ッチング材料を構成する。
【００１０】本発明によれば、ワークピース１２の平滑
であるが汚染された前面が、後続の成長ステップを行う
ために、まず、エッチングされる。この後続のステップ
は、このエッチングされた表面上にエピタキシャル層を
成長させることである。本発明のエッチングステップ
は、表面の汚染物を除去し、そして、このエッチングさ
れた表面が非常に平坦でミラー状の最終表面となり、そ
してこの高品質のエピタキシャル層がその上に成長する
ようにして行われる。
であるが汚染された前面が、後続の成長ステップを行う
ために、まず、エッチングされる。この後続のステップ
は、このエッチングされた表面上にエピタキシャル層を
成長させることである。本発明のエッチングステップ
は、表面の汚染物を除去し、そして、このエッチングさ
れた表面が非常に平坦でミラー状の最終表面となり、そ
してこの高品質のエピタキシャル層がその上に成長する
ようにして行われる。
【００１１】このＣＢＥ反応容器は、チェンバー１０内
に加熱装置１４を有する。この加熱装置１４により、ワ
ークピース１２の表面は、加熱され、この反応容器内で
エッチングステップと成長ステップとが行われる。ちな
みに、このエッチングステップと成長ステップの間、チ
ェンバー１０内の圧力は、約０．０００１トール（Tor
r）以下に保持される。
に加熱装置１４を有する。この加熱装置１４により、ワ
ークピース１２の表面は、加熱され、この反応容器内で
エッチングステップと成長ステップとが行われる。ちな
みに、このエッチングステップと成長ステップの間、チ
ェンバー１０内の圧力は、約０．０００１トール（Tor
r）以下に保持される。
【００１２】エッチングと成長プロセスを実行するため
に、ガスがエッチングガスソース１６、ＡｓまたはＰソ
ース１８、ＩｎまたはＧａソース２０から、それぞれ、
ガス注入装置２２、２４、２６を介して、チェンバー１
０内に導入される。このガス注入装置２２、２４、２６
は、ガスをワークピース１２の前面に向けるよう配置さ
れている。
に、ガスがエッチングガスソース１６、ＡｓまたはＰソ
ース１８、ＩｎまたはＧａソース２０から、それぞれ、
ガス注入装置２２、２４、２６を介して、チェンバー１
０内に導入される。このガス注入装置２２、２４、２６
は、ガスをワークピース１２の前面に向けるよう配置さ
れている。
【００１３】この３個のエッチングガスソース１６、Ａ
ｓまたはＰソース１８、ＩｎまたはＧａソース２０の各
々は、従来の制御バルブを有するガスラインを介して注
入器に接続されている。このバルブ２８、３０、３２
は、それぞれ、エッチングガスソース１６、Ａｓまたは
Ｐソース１８、ＩｎまたはＧａソース２０からのガス流
がチェンバー１０内に入り、そして、ワークピース１２
の表面に当たるよう制御している。
ｓまたはＰソース１８、ＩｎまたはＧａソース２０の各
々は、従来の制御バルブを有するガスラインを介して注
入器に接続されている。このバルブ２８、３０、３２
は、それぞれ、エッチングガスソース１６、Ａｓまたは
Ｐソース１８、ＩｎまたはＧａソース２０からのガス流
がチェンバー１０内に入り、そして、ワークピース１２
の表面に当たるよう制御している。
【００１４】エッチングステップの間、このエッチング
ガスソース１６は、ワークピース１２のＩＩＩ−Ｖ族材
料表面をエッチングするために、チェンバー１０内にガ
スを供給する。次の成長ステップの間、ＡｓまたはＰソ
ース１８は、ワークピース１２のエッチングされた表面
上に成長すべき半導体材料の第Ｖ族の元素からなるガス
を供給する。そして、ＩｎまたはＧａソース２０は、エ
ッチングステップの間、エッチング処理の平滑さを増強
するようなガス状成分を供給し、ワークピース１２の表
面上に成長されるべきＩＩＩ−Ｖ族材料の他の成分を有
するガスを供給する。
ガスソース１６は、ワークピース１２のＩＩＩ−Ｖ族材
料表面をエッチングするために、チェンバー１０内にガ
スを供給する。次の成長ステップの間、ＡｓまたはＰソ
ース１８は、ワークピース１２のエッチングされた表面
上に成長すべき半導体材料の第Ｖ族の元素からなるガス
を供給する。そして、ＩｎまたはＧａソース２０は、エ
ッチングステップの間、エッチング処理の平滑さを増強
するようなガス状成分を供給し、ワークピース１２の表
面上に成長されるべきＩＩＩ−Ｖ族材料の他の成分を有
するガスを供給する。
【００１５】以下の説明においては、本発明によりエッ
チングされ、成長されるべきＩＩＩ−Ｖ族の半導体材料
は、ＧａＡｓ、あるいは、ＩｎＰの何れかの（１００）
表面を有する。もちろん、本発明は、ＧａＰ、あるい
は、ＩｎＡｓのような他のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料にも
適用可能である。
チングされ、成長されるべきＩＩＩ−Ｖ族の半導体材料
は、ＧａＡｓ、あるいは、ＩｎＰの何れかの（１００）
表面を有する。もちろん、本発明は、ＧａＰ、あるい
は、ＩｎＡｓのような他のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料にも
適用可能である。
【００１６】活性塩素は、ＧａＡｓ、あるいは、ＩｎＰ
のような有効エッチャント種を構成する。例えば、エッ
チングガスソース１６は、ＰＣｌ３、ＡｓＣｌ３、Ｃｌ
２、ＨＣｌのようなガス源を有する。これらのガスは、
必要なエッチャント種を提供する。
のような有効エッチャント種を構成する。例えば、エッ
チングガスソース１６は、ＰＣｌ３、ＡｓＣｌ３、Ｃｌ
２、ＨＣｌのようなガス源を有する。これらのガスは、
必要なエッチャント種を提供する。
【００１７】ＧａＡｓをエッチングする際のチェンバー
１０内のワークピース１２の前面近傍の温度は、約５０
０〜６５０℃の範囲内に維持される。ＩｎＰをエッチン
グする際には、約５００〜６００℃で、ＧａＡｓの場合
には約５５０℃で、ＩｎＰの場合には約５２０℃であ
る。
１０内のワークピース１２の前面近傍の温度は、約５０
０〜６５０℃の範囲内に維持される。ＩｎＰをエッチン
グする際には、約５００〜６００℃で、ＧａＡｓの場合
には約５５０℃で、ＩｎＰの場合には約５２０℃であ
る。
【００１８】このエッチングステップの間、バルブ２８
を制御して、エッチングガスソース１６からチェンバー
１０へガス注入装置２２を介したエッチングガスの流れ
を制御する。チェンバー１０に供給されるガス量は、ワ
ークピース１２をエッチングする速度が約１μｍ／時と
なるよう調整される。しかし、実際問題としては、０．
１〜３．０μｍ／時のエッチング速度が採用される。
を制御して、エッチングガスソース１６からチェンバー
１０へガス注入装置２２を介したエッチングガスの流れ
を制御する。チェンバー１０に供給されるガス量は、ワ
ークピース１２をエッチングする速度が約１μｍ／時と
なるよう調整される。しかし、実際問題としては、０．
１〜３．０μｍ／時のエッチング速度が採用される。
【００１９】エッチングステップの間、ガス状成分がＩ
ｎまたはＧａソース２０からチェンバー１０内に導入さ
れる。この実施例の場合、ＩｎまたはＧａソース２０
は、Ｉｎをチェンバー内に供給する。ガス状のＩｎは、
トリメチルＩｎ（trimethyl-indium）から、あるいは、
従来の元素放出セルの何れかから供給される。多くの場
合、チェンバー１０内にガス注入装置２６を介して導入
されるＩｎ含有ガス量は、ガス注入装置２２よりチェン
バー１０内に導入されるエッチングガスの最大約０．４
倍（この実施例では、約０．１倍）となるよう制御され
る。エッチングステップの間、Ｉｎガスを供給する目的
を次に述べる。
ｎまたはＧａソース２０からチェンバー１０内に導入さ
れる。この実施例の場合、ＩｎまたはＧａソース２０
は、Ｉｎをチェンバー内に供給する。ガス状のＩｎは、
トリメチルＩｎ（trimethyl-indium）から、あるいは、
従来の元素放出セルの何れかから供給される。多くの場
合、チェンバー１０内にガス注入装置２６を介して導入
されるＩｎ含有ガス量は、ガス注入装置２２よりチェン
バー１０内に導入されるエッチングガスの最大約０．４
倍（この実施例では、約０．１倍）となるよう制御され
る。エッチングステップの間、Ｉｎガスを供給する目的
を次に述べる。
【００２０】本発明によれば、ＧａＡｓ製、あるいは、
ＩｎＰ製のワークピース１２のエッチングは、パルスモ
ードで行われる。例えば、エッチングは、バルブ２８と
バルブ３２の両方を約５秒間開放状態にして行われる。
その後、このエッチングは、同じく約５秒間、バルブ３
２を閉鎖状態にして一次的に中断する。実際には、約５
〜１０秒の範囲内でオンとオフを繰り返すことにより、
前述の処理温度におけるＧａＡｓを充分にエッチングで
きる。ＩｎＰにおいては、約５秒間のオフ期間は、前述
の処理温度に対し好ましいものである。処理温度が高く
なれば、より短いオフ期間にして、第Ｖ族の元素種の過
剰な損失を回避する。
ＩｎＰ製のワークピース１２のエッチングは、パルスモ
ードで行われる。例えば、エッチングは、バルブ２８と
バルブ３２の両方を約５秒間開放状態にして行われる。
その後、このエッチングは、同じく約５秒間、バルブ３
２を閉鎖状態にして一次的に中断する。実際には、約５
〜１０秒の範囲内でオンとオフを繰り返すことにより、
前述の処理温度におけるＧａＡｓを充分にエッチングで
きる。ＩｎＰにおいては、約５秒間のオフ期間は、前述
の処理温度に対し好ましいものである。処理温度が高く
なれば、より短いオフ期間にして、第Ｖ族の元素種の過
剰な損失を回避する。
【００２１】このエッチングプロセスの後続のオンとオ
フのサイクルは、ワークピース１２の表面が所望の厚さ
だけ除去されるまで繰り返し実行される。かくして、例
えば、約０．２μｍの全厚さを１μｍ／時のエッチング
速度で除去するためには、５秒間のエッチングインター
バルを、約１４４回オン、オフのエッチングサイクルを
実行する必要がある。
フのサイクルは、ワークピース１２の表面が所望の厚さ
だけ除去されるまで繰り返し実行される。かくして、例
えば、約０．２μｍの全厚さを１μｍ／時のエッチング
速度で除去するためには、５秒間のエッチングインター
バルを、約１４４回オン、オフのエッチングサイクルを
実行する必要がある。
【００２１】前述のエッチングサイクルのオフ期間の間
には、別のガスは、チェンバー１０には導入されない。
このチェンバーの温度は、オフ期間の間、高温に維持さ
れる。そのため、原子は、このオフ期間の間、ワークピ
ース１２の表面から蒸発する。かくして、例えば、Ｇａ
Ａｓ製の表面に対しては、Ａｓ原子は、この表面から出
て、後にＧａ原子が残り、このＧａ原子は、この高温度
では比較的自由にワークピース１２の表面に沿って移動
する。そして、この移動中のＧａ原子は、前のエッチン
グに起因する表面のへこみを充填し、それにより、エッ
チングが次に再開されたときに、このへこみをさらに深
くすることを阻止する。かくして、移動するＧａ原子に
起因する平面化動作は、オン、オフのパルスモードのエ
ッチングサイクルの中断期間、すなわち、オフ期間の
間、起こることになる。ＩｎＰについては、同様な平面
化動作は、移動するＩｎ原子により行われる。
には、別のガスは、チェンバー１０には導入されない。
このチェンバーの温度は、オフ期間の間、高温に維持さ
れる。そのため、原子は、このオフ期間の間、ワークピ
ース１２の表面から蒸発する。かくして、例えば、Ｇａ
Ａｓ製の表面に対しては、Ａｓ原子は、この表面から出
て、後にＧａ原子が残り、このＧａ原子は、この高温度
では比較的自由にワークピース１２の表面に沿って移動
する。そして、この移動中のＧａ原子は、前のエッチン
グに起因する表面のへこみを充填し、それにより、エッ
チングが次に再開されたときに、このへこみをさらに深
くすることを阻止する。かくして、移動するＧａ原子に
起因する平面化動作は、オン、オフのパルスモードのエ
ッチングサイクルの中断期間、すなわち、オフ期間の
間、起こることになる。ＩｎＰについては、同様な平面
化動作は、移動するＩｎ原子により行われる。
【００２２】ちなみに、各エッチングサイクルのオン期
間の間、ＩｎまたはＧａソース２０からチェンバー１０
内へのＩｎガスの導入は、この必要な平滑化反応を増強
する。かくして、例えば、ＧａＡｓ表面においては、導
入されたＩｎ原子は、表面活性剤（surfactant）として
表面上を浮遊する傾向にあり、ワークピース１２のバル
ク内には、決して入り込まない。さらに、Ｉｎ原子は、
Ｇａ原子よりもチェンバー１０内の高温時に、より移動
しやすいため、このＩｎ原子は、エッチングサイクルの
オン、オフの両方の期間の間、比較的容易に表面に沿っ
て移動しやすい。このようなＩｎ原子の移動は、自由Ｇ
ａ原子の前述の移動を促進して、ワークピース１２の表
面のエッチ溝をさらに深くすることを阻止できる。Ｉｎ
Ｐ材料の表面に対しても、余分なＩｎの導入は、平面化
現象を促進する。
間の間、ＩｎまたはＧａソース２０からチェンバー１０
内へのＩｎガスの導入は、この必要な平滑化反応を増強
する。かくして、例えば、ＧａＡｓ表面においては、導
入されたＩｎ原子は、表面活性剤（surfactant）として
表面上を浮遊する傾向にあり、ワークピース１２のバル
ク内には、決して入り込まない。さらに、Ｉｎ原子は、
Ｇａ原子よりもチェンバー１０内の高温時に、より移動
しやすいため、このＩｎ原子は、エッチングサイクルの
オン、オフの両方の期間の間、比較的容易に表面に沿っ
て移動しやすい。このようなＩｎ原子の移動は、自由Ｇ
ａ原子の前述の移動を促進して、ワークピース１２の表
面のエッチ溝をさらに深くすることを阻止できる。Ｉｎ
Ｐ材料の表面に対しても、余分なＩｎの導入は、平面化
現象を促進する。
【００２３】このパルスエッチングサイクルの最終局面
で、Ｉｎガスのチェンバー１０内への導入を中止する。
この実施例においては、Ｉｎガスの供給を制御するバル
ブ３２は、パルスモードのサイクルの最後の５秒間のエ
ッチング期間の終了約２秒前に閉じる。このようにし
て、ワークピース１２の表面上の余分なＩｎ原子は、エ
ッチングサイクルの終了直前に取り除かれる。かくし
て、ワークピースの最終エッチング表面は、自由Ｉｎ原
子が実質的に存在しない。
で、Ｉｎガスのチェンバー１０内への導入を中止する。
この実施例においては、Ｉｎガスの供給を制御するバル
ブ３２は、パルスモードのサイクルの最後の５秒間のエ
ッチング期間の終了約２秒前に閉じる。このようにし
て、ワークピース１２の表面上の余分なＩｎ原子は、エ
ッチングサイクルの終了直前に取り除かれる。かくし
て、ワークピースの最終エッチング表面は、自由Ｉｎ原
子が実質的に存在しない。
【００２４】従って、成長サイクルを開始する前に、第
Ｖ族の成分をチェンバー１０内に導入して、エッチング
中の表面を安定化するのが好ましい。例えば、ＧａＡｓ
製の表面においては、ＡｓまたはＰソース１８からＡｓ
ガスがチェンバー１０内にガス注入装置２４を介して導
入されるのが好ましい。安定化する間、この注入された
ガスは、Ａｓ原子を提供し、このＡｓ原子は、自由Ｇａ
原子と結合して、エッチングされた後もワークピース１
２の表面上にとどまり、自由Ｇａ原子をＧａＡｓに変換
する。実施例においては、成長ステップが開始する前、
約１０〜３０秒の間、Ａｓガスをチェンバー１０内に注
入すると、このエッチングされた表面を安定化させる。
ＩｎＰ表面においても、エッチングステップの終了後、
成長ステップの開始前に同様な安定化処理をＰガスをチ
ェンバー１０内に約１０〜３０秒間注入することによっ
て行われる。この安定化処理の間、Ｐ原子は、余分な自
由Ｉｎ原子と結合して、表面上に滞留して、ＩｎＰを形
成する。ＧａＡｓ、あるいは、ＩｎＰの何れかのワーク
ピースの場合には、この吹き付けられたガスは、ＧａＡ
ｓ層、あるいは、ＩｎＰ層の後続の成長の間、Ａｓガ
ス、あるいは、Ｐガスが注入される速度とほぼ同一の速
度でチェンバー内に導入される。従来技術による後続の
成長サイクルの間、バルブ３０とバルブ３２は、オープ
ン（オン）で、バルブ２８がクローズ（オフ）状態であ
る。ＧａＡｓ層を成長させるために、ＩｎまたはＧａソ
ース２０を制御して、適当なガス状のＧａ含有成分を供
給し、ＡｓまたはＰソース１８を制御して、適当なガス
状のＡｓ含有成分を供給することは、従来技術において
公知である。ＩｎＰを成長させるのと同様に、Ｉｎまた
はＧａソース２０を制御して、適当なガス状のＩｎ含有
成分を注入し、ＡｓまたはＰソース１８を制御して、適
当なガス状のＰ含有成分を注入することも、従来技術で
公知である。
Ｖ族の成分をチェンバー１０内に導入して、エッチング
中の表面を安定化するのが好ましい。例えば、ＧａＡｓ
製の表面においては、ＡｓまたはＰソース１８からＡｓ
ガスがチェンバー１０内にガス注入装置２４を介して導
入されるのが好ましい。安定化する間、この注入された
ガスは、Ａｓ原子を提供し、このＡｓ原子は、自由Ｇａ
原子と結合して、エッチングされた後もワークピース１
２の表面上にとどまり、自由Ｇａ原子をＧａＡｓに変換
する。実施例においては、成長ステップが開始する前、
約１０〜３０秒の間、Ａｓガスをチェンバー１０内に注
入すると、このエッチングされた表面を安定化させる。
ＩｎＰ表面においても、エッチングステップの終了後、
成長ステップの開始前に同様な安定化処理をＰガスをチ
ェンバー１０内に約１０〜３０秒間注入することによっ
て行われる。この安定化処理の間、Ｐ原子は、余分な自
由Ｉｎ原子と結合して、表面上に滞留して、ＩｎＰを形
成する。ＧａＡｓ、あるいは、ＩｎＰの何れかのワーク
ピースの場合には、この吹き付けられたガスは、ＧａＡ
ｓ層、あるいは、ＩｎＰ層の後続の成長の間、Ａｓガ
ス、あるいは、Ｐガスが注入される速度とほぼ同一の速
度でチェンバー内に導入される。従来技術による後続の
成長サイクルの間、バルブ３０とバルブ３２は、オープ
ン（オン）で、バルブ２８がクローズ（オフ）状態であ
る。ＧａＡｓ層を成長させるために、ＩｎまたはＧａソ
ース２０を制御して、適当なガス状のＧａ含有成分を供
給し、ＡｓまたはＰソース１８を制御して、適当なガス
状のＡｓ含有成分を供給することは、従来技術において
公知である。ＩｎＰを成長させるのと同様に、Ｉｎまた
はＧａソース２０を制御して、適当なガス状のＩｎ含有
成分を注入し、ＡｓまたはＰソース１８を制御して、適
当なガス状のＰ含有成分を注入することも、従来技術で
公知である。
【００２５】本発明により、チェンバー１０内で実行さ
れた成長サイクルの後、さらに、従来の製造ステップが
チェンバー１０以外の場所で実行されて、特定の素子構
造を形成するようワークピースを処理している。このよ
うな従来の付加的ステップには、光リソグラフエッチン
グ、金属化処理、ダイシング、パッケージング、テスト
等が含まれる。
れた成長サイクルの後、さらに、従来の製造ステップが
チェンバー１０以外の場所で実行されて、特定の素子構
造を形成するようワークピースを処理している。このよ
うな従来の付加的ステップには、光リソグラフエッチン
グ、金属化処理、ダイシング、パッケージング、テスト
等が含まれる。
【００２６】本発明の変形例としては、パルス状のエッ
チングサイクルにおける中断期間の間、ＡｓまたはＰソ
ース１８とＩｎまたはＧａソース２０から、チェンバー
１０内にガス成分を導入して、エッチングされている材
料の層をワークピースの表面に成長させることも考えら
れる。このような中断期間中において成長した層の厚さ
は、エッチング期間の直前、および、直後のエッチング
により除去される厚さ以下に制御される。実際問題とし
ては、このエッチング期間の間に挟まれた成長ステップ
は、エッチングされた表面を平滑にするのに役立つ。
チングサイクルにおける中断期間の間、ＡｓまたはＰソ
ース１８とＩｎまたはＧａソース２０から、チェンバー
１０内にガス成分を導入して、エッチングされている材
料の層をワークピースの表面に成長させることも考えら
れる。このような中断期間中において成長した層の厚さ
は、エッチング期間の直前、および、直後のエッチング
により除去される厚さ以下に制御される。実際問題とし
ては、このエッチング期間の間に挟まれた成長ステップ
は、エッチングされた表面を平滑にするのに役立つ。
【図１】本発明によりエッチングを行う装置の部分図。
１０ チェンバー １２ ワークピース １４ 加熱装置 １６ エッチングガスソース １８ ＡｓまたはＰソース ２０ ＩｎまたはＧａソース ２２、２４、２６ ガス注入装置 ２８、３０、３２ バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 ウォン−チエン ツァング アメリカ合衆国、07733 ニュージャージ ー、ホルムデル、テイラー ラン ８
Claims (16)
- 【請求項１】 （Ａ）反応容器（１０）内に、ＩＩＩ−
Ｖ族半導体材料から形成された表面部分を有するワーク
ピース（１２）を配置するステップと、 （Ｂ）前記表面部分をパルスモードでエッチングするス
テップと、 このパルスモードは、エッチャント種を含有するガス
を、前記反応容器（１０）内に導入する期間と、前記ガ
スの導入を中断する期間とを交互に繰り返し、 （Ｃ）前記エッチング期間の間、前記反応容器（１０）
内に前記材料の表面部分に沿って移動可能なＩＩＩ族元
素を含有するガスを導入するステップと、 （Ｄ）前記パルスモードエッチングの後、前記同一の反
応容器（１０）内で、インシチュに半導体材料の層を前
記エッチングされた表面上に成長させるステップと、か
らなることを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記エッチングステップの間、前記反応
容器（１０）内の圧力は、０．０００１トールであるこ
とを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記エッチャント種は、塩素を含有する
ことを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記エッチャント種を含有するガスは、
ＡｓＣｌ３、Ｃｌ２、、ＨＣｌ、ＰＣｌ３からなるグル
ープから選択されたガスを含有することを特徴とする請
求項３の方法。 - 【請求項５】 前記エッチャント種を含有するガスは、
前記エッチング期間の間、前記反応容器内に導入され
て、エッチング速度は、０．１〜３．０μｍ／時である
ことを特徴とする請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記（Ｃ）ステップのＩＩＩ族元素は、
Ｉｎであることを特徴とする請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記Ｉｎ含有ガスが、前記反応容器内に
導入される速度は、エッチャント種含有ガスが反応容器
内に導入される速度の最大０．４倍であることを特徴と
する請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記パルスモードの中断期間は、約５秒
間であることを特徴とする請求項７の方法。 - 【請求項９】 前記半導体材料は、ＧａＡｓとＩｎＰか
らなるグループから選択されることを特徴とする請求項
８の方法。 - 【請求項１０】 前記半導体材料は、ＧａＡｓで、前記
反応容器内のワークピースの表面近傍の温度は、５００
〜６５０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項９の
方法。 - 【請求項１１】 前記温度は、約５５０℃であることを
特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１２】 前記半導体材料は、ＩｎＰで、前記反
応容器内のワークピースの表面近傍の温度は、５００〜
６００℃の範囲内にあることを特徴とする請求項９の方
法。 - 【請求項１３】 前記温度は、約５２０℃であることを
特徴とする請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 前記Ｉｎ含有ガスの反応容器内への導
入は、前記パルスモードの最後のエッチング期間の終了
前少なくとも数秒の間に終了することを特徴とする請求
項９の方法。 - 【請求項１５】 前記最後のエッチング期間の終了後、
このエッチングされた表面部分上の層の成長開始前に、
ＩＩＩ族の元素を含有するガスが、前記反応容器内に導
入されて、前記表面部分を安定化させることを特徴とす
る請求項１４の方法。 - 【請求項１６】 エッチャント種が、前記反応容器内に
導入されない期間、ガス状成分が反応容器内に導入さ
れ、前記表面部分上に半導体材料層が成長され、その厚
さは、直前のエッチング期間と後続のエッチング期間の
各々でエッチングされた材料の厚さ以下であることを特
徴とする請求項１５の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US196930 | 1994-02-15 | ||
| US08/196,930 US5407531A (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Method of fabricating a compound semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897193A true JPH0897193A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3258847B2 JP3258847B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=22727339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04504995A Expired - Fee Related JP3258847B2 (ja) | 1994-02-15 | 1995-02-10 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5407531A (ja) |
| EP (1) | EP0667638B1 (ja) |
| JP (1) | JP3258847B2 (ja) |
| DE (1) | DE69505022T2 (ja) |
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| JP2013222804A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体デバイスの製造方法 |
| KR101450521B1 (ko) * | 2013-08-14 | 2014-10-16 | (재)한국나노기술원 | 실리콘 트렌치가 형성된 반도체 소자를 제조하는 방법 |
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| US5711851A (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Micron Technology, Inc. | Process for improving the performance of a temperature-sensitive etch process |
| US5930656A (en) * | 1996-10-21 | 1999-07-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of fabricating a compound semiconductor device |
| JPWO2005031829A1 (ja) * | 2003-09-24 | 2006-12-07 | 日本電気株式会社 | 半導体素子および半導体集積素子 |
| JP2015141936A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CN114654097B (zh) * | 2022-02-24 | 2023-03-07 | 苏州大学 | 基于分子束外延原位激光干涉光刻方法 |
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-
1994
- 1994-02-15 US US08/196,930 patent/US5407531A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-08 DE DE69505022T patent/DE69505022T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-02-08 EP EP95300764A patent/EP0667638B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-10 JP JP04504995A patent/JP3258847B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| DE69505022D1 (de) | 1998-11-05 |
| EP0667638B1 (en) | 1998-09-30 |
| EP0667638A2 (en) | 1995-08-16 |
| EP0667638A3 (en) | 1996-07-10 |
| US5407531A (en) | 1995-04-18 |
| JP3258847B2 (ja) | 2002-02-18 |
| DE69505022T2 (de) | 1999-04-15 |
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