JPH09171990A - 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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- JPH09171990A JPH09171990A JP33166395A JP33166395A JPH09171990A JP H09171990 A JPH09171990 A JP H09171990A JP 33166395 A JP33166395 A JP 33166395A JP 33166395 A JP33166395 A JP 33166395A JP H09171990 A JPH09171990 A JP H09171990A
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- JP
- Japan
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- etching
- substrate
- reactive gas
- semiconductor layer
- gas
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＡｌＧａＡｓ表面の酸化物を有効に取り除き、
円滑なエッチングを実現する。 【解決手段】ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのエッチングにお
いて塩素ガスを直接基板に照射するとともに、塩素イオ
ンを同時に照射する。
円滑なエッチングを実現する。 【解決手段】ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのエッチングにお
いて塩素ガスを直接基板に照射するとともに、塩素イオ
ンを同時に照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応性ガスを用い
た半導体のドライエッチング方法に関するものである。
た半導体のドライエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体のドライエッチング方法と
して、ケミカリー・アシステッド・イオン・ビーム・エ
ッチング（ＣＡＩＢＥ）がよく用いられる。図５はＣＡ
ＩＢＥに用いられる装置の一例で、詳細は、Ｍ．Ｗ．Ｇ
ｅｉｓ他、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス
・アンド・テクノロジー、１９巻４号（１９８１年）、
ｐｐ．１３９０〜１３９３に記載されている。この装置
では、ノズル９を通して塩素ガス１０を半導体基板、こ
こではＧａＡｓ基板１に直接照射する。一方で、タング
ステン・フィラメント７と陽極８で構成されるカウフマ
ン型のイオン源を用いてアルゴンガス６をプラズマ化
し、プラズマ中のアルゴンイオンを引き出し電極５によ
ってエッチング室に引き出し、ＧａＡｓ基板１に照射す
る。ＧａＡｓは室温では塩素ガスによってエッチングさ
れないが、アルゴンイオンを照射することによってＧａ
Ａｓと塩素ガスの反応生成物の脱離が促進され、エッチ
ングが進行する。このエッチング方法では非常に平滑な
エッチングが可能であるとともに異方性のエッチングが
できるため、ＧａＡｓのエッチング方法として広く用い
られている。
して、ケミカリー・アシステッド・イオン・ビーム・エ
ッチング（ＣＡＩＢＥ）がよく用いられる。図５はＣＡ
ＩＢＥに用いられる装置の一例で、詳細は、Ｍ．Ｗ．Ｇ
ｅｉｓ他、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス
・アンド・テクノロジー、１９巻４号（１９８１年）、
ｐｐ．１３９０〜１３９３に記載されている。この装置
では、ノズル９を通して塩素ガス１０を半導体基板、こ
こではＧａＡｓ基板１に直接照射する。一方で、タング
ステン・フィラメント７と陽極８で構成されるカウフマ
ン型のイオン源を用いてアルゴンガス６をプラズマ化
し、プラズマ中のアルゴンイオンを引き出し電極５によ
ってエッチング室に引き出し、ＧａＡｓ基板１に照射す
る。ＧａＡｓは室温では塩素ガスによってエッチングさ
れないが、アルゴンイオンを照射することによってＧａ
Ａｓと塩素ガスの反応生成物の脱離が促進され、エッチ
ングが進行する。このエッチング方法では非常に平滑な
エッチングが可能であるとともに異方性のエッチングが
できるため、ＧａＡｓのエッチング方法として広く用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例を
ＡｌＡｓやＡｌＧａＡｓのエッチングに用いる場合、問
題点が生じることが報告されている。Ａ．Ｓｃｈｅｒｅ
他、アプライド・フィジックス・レターズ、５５巻２６
号（１９８９年）ｐｐ．２７２４〜２７２６によれば、
ＡｌＡｓを含む多層構造のエッチングには上記従来例の
エッチング方法を用いた場合、エッチング室内部の残留
酸素と活性なアルミニウムを含むＡｌＡｓが反応し、Ａ
ｌＡｓ表面にＡｌ2Ｏ3が形成される。Ａｌ2Ｏ3はエッチ
ングマスクとして作用するため、エッチングが阻害さ
れ、所望の形状のエッチングができないという問題が発
生するわけである。表面にＡｌ2Ｏ3が形成されないよう
にするためにはエッチング室を超高真空雰囲気にすれば
よいが、その場合、エッチング装置は大変高価な装置と
なるだけでなく、その操作についても繁雑性が増し、作
業効率も低下する、これを解決するためにＳｃｈｅｒｅ
らはアルゴンイオンを引き出すときの引き出し電圧を増
加させ、アルゴンイオンのエネルギーを５００ｅＶ以上
に上げることにより、物理的なスパッタリング作用で表
面のＡｌ2Ｏ3を除去している。ところがイオンのエネル
ギーを増加されるとそのエネルギーによって半導体基板
に強い衝撃が加わり、結晶欠陥を発生させるという問題
が新たに発生する。従って、本発明の主たる目的は半導
体基板に結晶欠陥を発生させることなく、ＡｌＧａＡ
ｓ、またはＡｌＡｓを含む構造のエッチングを簡便に行
う方法を提供することにある。
ＡｌＡｓやＡｌＧａＡｓのエッチングに用いる場合、問
題点が生じることが報告されている。Ａ．Ｓｃｈｅｒｅ
他、アプライド・フィジックス・レターズ、５５巻２６
号（１９８９年）ｐｐ．２７２４〜２７２６によれば、
ＡｌＡｓを含む多層構造のエッチングには上記従来例の
エッチング方法を用いた場合、エッチング室内部の残留
酸素と活性なアルミニウムを含むＡｌＡｓが反応し、Ａ
ｌＡｓ表面にＡｌ2Ｏ3が形成される。Ａｌ2Ｏ3はエッチ
ングマスクとして作用するため、エッチングが阻害さ
れ、所望の形状のエッチングができないという問題が発
生するわけである。表面にＡｌ2Ｏ3が形成されないよう
にするためにはエッチング室を超高真空雰囲気にすれば
よいが、その場合、エッチング装置は大変高価な装置と
なるだけでなく、その操作についても繁雑性が増し、作
業効率も低下する、これを解決するためにＳｃｈｅｒｅ
らはアルゴンイオンを引き出すときの引き出し電圧を増
加させ、アルゴンイオンのエネルギーを５００ｅＶ以上
に上げることにより、物理的なスパッタリング作用で表
面のＡｌ2Ｏ3を除去している。ところがイオンのエネル
ギーを増加されるとそのエネルギーによって半導体基板
に強い衝撃が加わり、結晶欠陥を発生させるという問題
が新たに発生する。従って、本発明の主たる目的は半導
体基板に結晶欠陥を発生させることなく、ＡｌＧａＡ
ｓ、またはＡｌＡｓを含む構造のエッチングを簡便に行
う方法を提供することにある。
【０００４】我々は、従来のＣＡＩＢＥを用いてイオン
のエネルギーをパラメータとしてエッチング実験を行っ
た。実験に用いた試料の構造を図６に、エッチング時間
に対するエッチング深さのデータを図７に示す。ここ
で、試料はＧａＡｓ基板２１上に１．５μｍのＡｌＧａ
Ａｓ層２２、１．５μｍのＧａＡｓ層２３を有機金属熱
分解（ＭＯＣＶＤ）法によって作製した。ＡｌＧａＡｓ
層２２のＡｌ混晶比は０．５とした。エッチング実験は
図５に示した装置を用いて室温で行い、ノズル９からの
塩素ガス照射は流量１０ＳＣＣＭ、アルゴンガスは流量
７ＳＣＣＭでイオン化室４に導入し、イオンの引き出し
電圧を２００、４００、５００、７００Ｖと変化させて
実験した。図よりわかるように、引き出し電圧が５００
Ｖ以上ではエッチングは等速で進行するが、引き出し電
圧が４００Ｖ以下の場合、表面から１．５μｍエッチン
グが進行した時点、即ち、ＡｌＧａＡｓ層２２に達した
時点でエッチングは停止し、それ以上のエッチングは不
可能であった。このことは、引き出し電圧が４００Ｖ以
下の場合、多層膜のエッチングにおいてＡｌＧａＡｓ層
がエッチング停止層として用いることができるというこ
とを示しているが、この層をエッチングしたいという場
合にはＣＡＩＢＥが適用できないことを示している。低
ダメージのドライエッチングを実現したい場合、例えば
半導体レーザの光出射端面の形成等に用いる場合、信頼
性まで考慮するとこの方法は適当とはいえない。
のエネルギーをパラメータとしてエッチング実験を行っ
た。実験に用いた試料の構造を図６に、エッチング時間
に対するエッチング深さのデータを図７に示す。ここ
で、試料はＧａＡｓ基板２１上に１．５μｍのＡｌＧａ
Ａｓ層２２、１．５μｍのＧａＡｓ層２３を有機金属熱
分解（ＭＯＣＶＤ）法によって作製した。ＡｌＧａＡｓ
層２２のＡｌ混晶比は０．５とした。エッチング実験は
図５に示した装置を用いて室温で行い、ノズル９からの
塩素ガス照射は流量１０ＳＣＣＭ、アルゴンガスは流量
７ＳＣＣＭでイオン化室４に導入し、イオンの引き出し
電圧を２００、４００、５００、７００Ｖと変化させて
実験した。図よりわかるように、引き出し電圧が５００
Ｖ以上ではエッチングは等速で進行するが、引き出し電
圧が４００Ｖ以下の場合、表面から１．５μｍエッチン
グが進行した時点、即ち、ＡｌＧａＡｓ層２２に達した
時点でエッチングは停止し、それ以上のエッチングは不
可能であった。このことは、引き出し電圧が４００Ｖ以
下の場合、多層膜のエッチングにおいてＡｌＧａＡｓ層
がエッチング停止層として用いることができるというこ
とを示しているが、この層をエッチングしたいという場
合にはＣＡＩＢＥが適用できないことを示している。低
ダメージのドライエッチングを実現したい場合、例えば
半導体レーザの光出射端面の形成等に用いる場合、信頼
性まで考慮するとこの方法は適当とはいえない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のドライ
エッチング方法は、反応性ガスを用いて、半導体基板、
又は基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成する
ドライエッチング方法において、反応性ガスを前記半導
体基板又は半導体層に直接吹き付けると共に、前記反応
性ガスと同一又は異なる反応性ガスをイオン化して前記
反応性ガスと同時に前記半導体基板又は半導体層に照射
してなることを特徴とするものである。
エッチング方法は、反応性ガスを用いて、半導体基板、
又は基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成する
ドライエッチング方法において、反応性ガスを前記半導
体基板又は半導体層に直接吹き付けると共に、前記反応
性ガスと同一又は異なる反応性ガスをイオン化して前記
反応性ガスと同時に前記半導体基板又は半導体層に照射
してなることを特徴とするものである。
【０００６】請求項２に記載のドライエッチング方法
は、前記直接吹き付けられる反応性ガスと前記イオン化
される反応性ガスは共に、塩素を含むガスであることを
特徴とするものである。
は、前記直接吹き付けられる反応性ガスと前記イオン化
される反応性ガスは共に、塩素を含むガスであることを
特徴とするものである。
【０００７】請求項３に記載のドライエッチング方法
は、反応性ガスを用いて、半導体基板、又は基板上に形
成された半導体層表面に凹部を形成するドライエッチン
グ方法において、反応性ガスを前記半導体基板又は半導
体層に直接吹き付けると共に、所望のイオンを前記半導
体基板又は半導体層に照射し、同時に電子線を前記基板
に照射してなることを特徴とするものである。
は、反応性ガスを用いて、半導体基板、又は基板上に形
成された半導体層表面に凹部を形成するドライエッチン
グ方法において、反応性ガスを前記半導体基板又は半導
体層に直接吹き付けると共に、所望のイオンを前記半導
体基板又は半導体層に照射し、同時に電子線を前記基板
に照射してなることを特徴とするものである。
【０００８】請求項４に記載のドライエッチング装置
は、エッチング室内で、反応性ガスを用いて半導体基
板、又は基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成
するドライエッチング装置であって、少なくとも、前記
半導体基板又は半導体層上に前記反応性ガスを照射する
ノズルと、前記半導体基板又は半導体層上へ直接電子線
を照射するよう配置された電子銃と、所望のガスをプラ
ズマ化し、その中からイオンをエッチング室内へ取り出
すイオン源と、を具備してなることを特徴とすることを
特徴とするものである。
は、エッチング室内で、反応性ガスを用いて半導体基
板、又は基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成
するドライエッチング装置であって、少なくとも、前記
半導体基板又は半導体層上に前記反応性ガスを照射する
ノズルと、前記半導体基板又は半導体層上へ直接電子線
を照射するよう配置された電子銃と、所望のガスをプラ
ズマ化し、その中からイオンをエッチング室内へ取り出
すイオン源と、を具備してなることを特徴とすることを
特徴とするものである。
【０００９】以下、本発明の作用を記載する。
【００１０】上述のように、反応性ガスを直接半導体基
板又は基板上に形成された半導体層（以下、半導体層
等）表面に照射すると共に、反応性ガス、特に塩素を含
むガスをイオン化して半導体層等に照射すると、そのエ
ネルギーが低い場合であっても半導体層等表面上の酸化
膜は有効に除去され、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＡｓを含む
場合においてもエッチングは阻害されることなく進行す
る。また、反応性ガスを直接半導体層等の表面に照射す
ると共に、イオンと電子線を該半導体層等に照射する
と、やはり半導体層等表面上の酸化膜は有効に除去さ
れ、ＡｌＧａＡｓ、又はＡｌＡｓを含む場合においても
エッチングは進行する。この場合、イオンのエネルギー
は低く、また電子線照射に起因する結晶欠陥もほとんど
発生しないため、理想的なエッチングが実現される。
板又は基板上に形成された半導体層（以下、半導体層
等）表面に照射すると共に、反応性ガス、特に塩素を含
むガスをイオン化して半導体層等に照射すると、そのエ
ネルギーが低い場合であっても半導体層等表面上の酸化
膜は有効に除去され、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＡｓを含む
場合においてもエッチングは阻害されることなく進行す
る。また、反応性ガスを直接半導体層等の表面に照射す
ると共に、イオンと電子線を該半導体層等に照射する
と、やはり半導体層等表面上の酸化膜は有効に除去さ
れ、ＡｌＧａＡｓ、又はＡｌＡｓを含む場合においても
エッチングは進行する。この場合、イオンのエネルギー
は低く、また電子線照射に起因する結晶欠陥もほとんど
発生しないため、理想的なエッチングが実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照しながら詳細に説明する。
を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例のドライエッチング方法を示している。
例のドライエッチング方法を示している。
【００１３】本実施例では、ノズル９を通して塩素ガス
１０を半導体基板、ここではＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ基
板に直接照射する。一方でタングステン・フィラメント
７と陽極８で構成されるカウフマン型のイオン源を用い
て塩素ガス１６をプラズマ化し、プラズマ中の塩素イオ
ンを引き出し電極５によってエッチング室に引き出し、
ＧａＡｓ基板に照射する。塩素イオンとアルゴンイオン
の質量はそれほど変わらない（３５．５と４０）から、
従来例の場合と同じように、室温で塩素ガスによってエ
ッチングされないＧａＡｓは、塩素イオンを、照射する
ことによってエッチングされると予想される。
１０を半導体基板、ここではＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ基
板に直接照射する。一方でタングステン・フィラメント
７と陽極８で構成されるカウフマン型のイオン源を用い
て塩素ガス１６をプラズマ化し、プラズマ中の塩素イオ
ンを引き出し電極５によってエッチング室に引き出し、
ＧａＡｓ基板に照射する。塩素イオンとアルゴンイオン
の質量はそれほど変わらない（３５．５と４０）から、
従来例の場合と同じように、室温で塩素ガスによってエ
ッチングされないＧａＡｓは、塩素イオンを、照射する
ことによってエッチングされると予想される。
【００１４】塩素イオンを用いたＡｌＧａＡｓのエッチ
ングに関しては浅川他による実験結果がある。詳細は
Ｋ．Ａｓａｋａｗａ他ジャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・アンド・テクノロジーズ、Ｂ３巻１号（１
９８５年）ｐｐ．４０２―４０５に記載されている。そ
れによるとＡｌＧａＡｓを塩素イオンを用いてエッチン
グした場合、Ａｌ混晶比が０．３と低い場合であっても
そのエッチレートはＧａＡｓの場合と比較して低下する
ことが明らかになっている。具体的には、イオンの引き
出し電圧が３００Ｖの場合、エッチング装置の真空度を
３×ｌ０-8Ｔｏｒｒ以下にまで高くしないとその低下は
改善されていない。
ングに関しては浅川他による実験結果がある。詳細は
Ｋ．Ａｓａｋａｗａ他ジャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・アンド・テクノロジーズ、Ｂ３巻１号（１
９８５年）ｐｐ．４０２―４０５に記載されている。そ
れによるとＡｌＧａＡｓを塩素イオンを用いてエッチン
グした場合、Ａｌ混晶比が０．３と低い場合であっても
そのエッチレートはＧａＡｓの場合と比較して低下する
ことが明らかになっている。具体的には、イオンの引き
出し電圧が３００Ｖの場合、エッチング装置の真空度を
３×ｌ０-8Ｔｏｒｒ以下にまで高くしないとその低下は
改善されていない。
【００１５】我々は、実際に従来例と同じ図６に示す層
構造をもつ試料を作製してエッチング実験を行なった。
図２にエッチング時間に対するエッチング深さのデータ
を示す。ここで、ノズル９からの塩素ガス照射は流量１
０ＳＣＣＭ、塩素ガスは流量７ＳＣＣＭでイオン化室４
に導入し、イオンの引き出し電圧を１００、２００、４
００、５００Ｖと変化させて実験した。我々のエッチン
グ装置の場合、基板付近の真空度は７×１０-6Ｔｏｒｒ
であり、従来の浅川らの報告によると塩素ガスを用いて
ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの等速エッチングは不可能な真
空度である。それにもかかわらず、われわれの実験で
は、イオンの引き出し電圧を１００Ｖまで下げた場合に
おいてもＡｌＧａＡｓに達したときのエッチレートの低
下は観察されず、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓが等速でエッ
チングされていることを示している。この理由について
は従来の実験結果からは予想されず。現状では理解され
ていない。
構造をもつ試料を作製してエッチング実験を行なった。
図２にエッチング時間に対するエッチング深さのデータ
を示す。ここで、ノズル９からの塩素ガス照射は流量１
０ＳＣＣＭ、塩素ガスは流量７ＳＣＣＭでイオン化室４
に導入し、イオンの引き出し電圧を１００、２００、４
００、５００Ｖと変化させて実験した。我々のエッチン
グ装置の場合、基板付近の真空度は７×１０-6Ｔｏｒｒ
であり、従来の浅川らの報告によると塩素ガスを用いて
ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの等速エッチングは不可能な真
空度である。それにもかかわらず、われわれの実験で
は、イオンの引き出し電圧を１００Ｖまで下げた場合に
おいてもＡｌＧａＡｓに達したときのエッチレートの低
下は観察されず、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓが等速でエッ
チングされていることを示している。この理由について
は従来の実験結果からは予想されず。現状では理解され
ていない。
【００１６】Ｋ．Ａｓａｋａｗａ他、ジャーナル・オブ
・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジーズ、
８３巻１号（１９８５年）ｐｐ．４０２―４０５には、
Ａｌ2Ｏ3のスパッタ率が示されている。それによれば、
塩素イオンを用いたエッチング、（リアクティブ・イオ
ン・ビーム・エッチング）の場合、同じ条件で比較する
と、ＧａＡｓのスパッタ率が１３であるのに対してＡｌ
2Ｏ3のスパッタ率は０．２である。また、彼らも塩素イ
オンはＡｌ2Ｏ3に対して非常に不活性であることを報告
している。以上のことを考え併せると、本発明の効果は
塩素ガスと塩素イオンの何らかの相乗作用によるものと
考えられる。
・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジーズ、
８３巻１号（１９８５年）ｐｐ．４０２―４０５には、
Ａｌ2Ｏ3のスパッタ率が示されている。それによれば、
塩素イオンを用いたエッチング、（リアクティブ・イオ
ン・ビーム・エッチング）の場合、同じ条件で比較する
と、ＧａＡｓのスパッタ率が１３であるのに対してＡｌ
2Ｏ3のスパッタ率は０．２である。また、彼らも塩素イ
オンはＡｌ2Ｏ3に対して非常に不活性であることを報告
している。以上のことを考え併せると、本発明の効果は
塩素ガスと塩素イオンの何らかの相乗作用によるものと
考えられる。
【００１７】リアクティブ・イオン・ビーム・エッチン
グの場合、プラズマ中での塩素ガスのイオン化率は約１
％程度と言われている。とすれば、塩素ガス／塩素イオ
ンの比はイオン化室内で１００程度である。そのうち、
塩素イオンは引き出し電圧よって効率良くエッチング室
に引き出され、基板に照射される。一方、塩素ガスは装
置内を拡散してその一部が基板に到達する。したがっ
て、基板上での塩素ガス／塩素イオンの比はたかだか１
００であり、その場合には本特許で示すようなＡｌ2Ｏ3
の除去効果は見られていないわけである。本特許の場
合、塩素ガスは直接基板表面に照射されており、われわ
れの実験によれば塩素ガス／塩素イオンの比は１０００
以上と見積もられた。従って、本特許がＧａＡｓとＡｌ
ＧａＡｓの等速エッチングに有効に使えるのは塩素ガス
／塩素イオンの比が１０００以上の領域であることがわ
かる。そのような条件下で、本特許の有効性が実証され
た。
グの場合、プラズマ中での塩素ガスのイオン化率は約１
％程度と言われている。とすれば、塩素ガス／塩素イオ
ンの比はイオン化室内で１００程度である。そのうち、
塩素イオンは引き出し電圧よって効率良くエッチング室
に引き出され、基板に照射される。一方、塩素ガスは装
置内を拡散してその一部が基板に到達する。したがっ
て、基板上での塩素ガス／塩素イオンの比はたかだか１
００であり、その場合には本特許で示すようなＡｌ2Ｏ3
の除去効果は見られていないわけである。本特許の場
合、塩素ガスは直接基板表面に照射されており、われわ
れの実験によれば塩素ガス／塩素イオンの比は１０００
以上と見積もられた。従って、本特許がＧａＡｓとＡｌ
ＧａＡｓの等速エッチングに有効に使えるのは塩素ガス
／塩素イオンの比が１０００以上の領域であることがわ
かる。そのような条件下で、本特許の有効性が実証され
た。
【００１８】（実施例２）次に、実施例１でイオン化室
に導入した塩素ガスをＣＣｌ4、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ
3Ｆ、ＰＣｌ3、ＢＣｌ3、ＨＣｌと取り替えて実施し
た。そのほかのエッチング条件は実施例１と同じであ
る。その結果を図３に示す。用いるガスを変えるとエッ
チレートはガスによって変化するが、どのガスを用いた
場合でもＡｌＧａＡｓ層に到達した後も等速エッチング
を続けている。即ち、塩素ガスだけでなく、これら塩素
系ガスの場合でもそれをイオン化し、塩素ガス照射と同
時に用いることにより、ＡｌＧａＡｓ表面に形成される
酸化膜を効率よく除去し、等速エッチングを実現できる
ことを確認した。
に導入した塩素ガスをＣＣｌ4、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ
3Ｆ、ＰＣｌ3、ＢＣｌ3、ＨＣｌと取り替えて実施し
た。そのほかのエッチング条件は実施例１と同じであ
る。その結果を図３に示す。用いるガスを変えるとエッ
チレートはガスによって変化するが、どのガスを用いた
場合でもＡｌＧａＡｓ層に到達した後も等速エッチング
を続けている。即ち、塩素ガスだけでなく、これら塩素
系ガスの場合でもそれをイオン化し、塩素ガス照射と同
時に用いることにより、ＡｌＧａＡｓ表面に形成される
酸化膜を効率よく除去し、等速エッチングを実現できる
ことを確認した。
【００１９】（実施例３）図４は、本発明の第３の実施
例のドライエッチング方法を示している。本実施例で
は、ノズル９を通して塩素ガス１０をＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ基板に直接照射する。この例ではマグネット３１
によって発生させた磁場とマイクロ波３０とでイオン化
室３４に導入されたアルゴンガス６をプラズマ化する電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したイオン源を
用いてイオンを作りだしている。プラズマ中のアルゴン
イオンは、実施例１と同様に引き出し電極５によりてエ
ッチング室に引き出し、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ基板に
照射する。それに加えて、エッチング室に配置された電
子銃３２から基板に向けて電子線を照射した。この電子
銃は電子ビームを収束しないで照射するタイプの電子銃
で、基板全面に均一に電子線を照射できるように設計さ
れている。
例のドライエッチング方法を示している。本実施例で
は、ノズル９を通して塩素ガス１０をＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ基板に直接照射する。この例ではマグネット３１
によって発生させた磁場とマイクロ波３０とでイオン化
室３４に導入されたアルゴンガス６をプラズマ化する電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したイオン源を
用いてイオンを作りだしている。プラズマ中のアルゴン
イオンは、実施例１と同様に引き出し電極５によりてエ
ッチング室に引き出し、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ基板に
照射する。それに加えて、エッチング室に配置された電
子銃３２から基板に向けて電子線を照射した。この電子
銃は電子ビームを収束しないで照射するタイプの電子銃
で、基板全面に均一に電子線を照射できるように設計さ
れている。
【００２０】この場合にも、従来例と同じ図６に示す層
構造をもつ試料を作製してエッチング実験を行った。そ
の結果、実施例１と同様にＡｌＧａＡｓとＧａＡｓの等
速エッチングが実現できた（この時のデータは実施例と
ほぼ同様である。）。この理由についても現時点では明
らかではないが、電子線とイオンと塩素ガスの相乗作用
がＡｌ2Ｏ3の除去効果を有するものと考えられる。この
場合、イオンとしてはアルゴンを用いているため、実施
例１や実施例２とは異なったメカニズムが存在している
ようであるが、本特許がＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの等速
エッチングに有効であることが実証された。
構造をもつ試料を作製してエッチング実験を行った。そ
の結果、実施例１と同様にＡｌＧａＡｓとＧａＡｓの等
速エッチングが実現できた（この時のデータは実施例と
ほぼ同様である。）。この理由についても現時点では明
らかではないが、電子線とイオンと塩素ガスの相乗作用
がＡｌ2Ｏ3の除去効果を有するものと考えられる。この
場合、イオンとしてはアルゴンを用いているため、実施
例１や実施例２とは異なったメカニズムが存在している
ようであるが、本特許がＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの等速
エッチングに有効であることが実証された。
【００２１】また、本実施例では、イオン源としてアル
ゴンガスを用いているが、アルゴンガスの代わりにキセ
ノン、ネオン、ヘリウム等を用いてもよく、さらには、
塩素ガス、ＣＣｌ4、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ3Ｆ、ＰＣ
ｌ3、ＢＣｌ3、ＨＣｌを用いる場合にも適用できること
はいうまでもない。
ゴンガスを用いているが、アルゴンガスの代わりにキセ
ノン、ネオン、ヘリウム等を用いてもよく、さらには、
塩素ガス、ＣＣｌ4、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ3Ｆ、ＰＣ
ｌ3、ＢＣｌ3、ＨＣｌを用いる場合にも適用できること
はいうまでもない。
【００２２】以上の実施例においてはカウフマン型、及
びＥＣＲ型のプラズマを用いてイオンを発生させたが、
その他のイオン源、例えばヘリコン波励起プラズマ、誘
導結合型プラズマ等を用いても同じ効果が得られること
は自明である。 さらに、以上の実施例においては、半導体基板を直接エ
ッチングする例を用いて説明したが、本願発明はこれに
限定されるものではなく、基板上に形成された半導体層
であってもよい。
びＥＣＲ型のプラズマを用いてイオンを発生させたが、
その他のイオン源、例えばヘリコン波励起プラズマ、誘
導結合型プラズマ等を用いても同じ効果が得られること
は自明である。 さらに、以上の実施例においては、半導体基板を直接エ
ッチングする例を用いて説明したが、本願発明はこれに
限定されるものではなく、基板上に形成された半導体層
であってもよい。
【００２３】また、以上の実施例においては、ＡｌＧａ
Ａｓを含む構造のエッチングに関して説明しているが、
ＡｌＧａＡｓの代わりにＡｌＡｓを用いた場合や、その
ほかのＡｌを含む半導体、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、Ａｌ
Ｐ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＧａＳｂ、ＡｌＩｎ
Ｐ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＡｓＰ、ＡｌＡ
ｓＳｂ、ＡｌＳｂＰ又はその混晶を用いた場合にも適用
できる。さらに、ＧａＡｓの場合や、その他半導体膜、
例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＳｂ又はそれらの混晶を用いた場合にも適
用できることはいうまでもない。
Ａｓを含む構造のエッチングに関して説明しているが、
ＡｌＧａＡｓの代わりにＡｌＡｓを用いた場合や、その
ほかのＡｌを含む半導体、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、Ａｌ
Ｐ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＧａＳｂ、ＡｌＩｎ
Ｐ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＡｓＰ、ＡｌＡ
ｓＳｂ、ＡｌＳｂＰ又はその混晶を用いた場合にも適用
できる。さらに、ＧａＡｓの場合や、その他半導体膜、
例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＳｂ又はそれらの混晶を用いた場合にも適
用できることはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】上記のように、反応性ガスを直接半導体
基板、又は基板上に形成された半導体層（以下、半導体
層等）表面に照射するとともに、反応性ガス、特に塩素
を含むガスをイオン化して半導体層等に照射すると、イ
オンのエネルギーが低くてすむため、それに起因する結
晶欠陥は発生しない。ＡｌＧａＡｓ、又はＡｌＡｓを含
む場合においても、そのエネルギーが低い場合であって
も半導体層等表面上の酸化膜は有効に除去され、エッチ
ングは阻害されることなく進行する。また、反応性ガスを
直接半導体層等の表面に照射するとともにイオンと電子
線を基板に照射すると、イオンのエネルギーが低くてす
むため、それに起因する欠陥損傷は発生しない。ＡｌＧ
ａＡｓ又はＡｌＡｓを含む場合においても半導体層等の
表面の酸化膜は有効に除去され、エッチングは進行す
る。また電子線照射に起因する結晶欠陥もほとんど発生
しないため、理想的なエッチングが実現される。
基板、又は基板上に形成された半導体層（以下、半導体
層等）表面に照射するとともに、反応性ガス、特に塩素
を含むガスをイオン化して半導体層等に照射すると、イ
オンのエネルギーが低くてすむため、それに起因する結
晶欠陥は発生しない。ＡｌＧａＡｓ、又はＡｌＡｓを含
む場合においても、そのエネルギーが低い場合であって
も半導体層等表面上の酸化膜は有効に除去され、エッチ
ングは阻害されることなく進行する。また、反応性ガスを
直接半導体層等の表面に照射するとともにイオンと電子
線を基板に照射すると、イオンのエネルギーが低くてす
むため、それに起因する欠陥損傷は発生しない。ＡｌＧ
ａＡｓ又はＡｌＡｓを含む場合においても半導体層等の
表面の酸化膜は有効に除去され、エッチングは進行す
る。また電子線照射に起因する結晶欠陥もほとんど発生
しないため、理想的なエッチングが実現される。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体基板のエッチン
グ方法を説明するための図である。
グ方法を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施例によるエッチングの結果
を示し、エッチング時間に対するエッチング深さを示す
図である。
を示し、エッチング時間に対するエッチング深さを示す
図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるエッチングの結果
を示し、エッチング時間に対するエッチング深さを示す
図である。
を示し、エッチング時間に対するエッチング深さを示す
図である。
【図４】本発明の第３の実施例の半導体基板のエッチン
グ方法を説明するための図である。
グ方法を説明するための図である。
【図５】従来例による半導体エッチング方法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図６】従来例、本発明の第１乃至第３の実施例におい
てエッチングに用いた試料の構造を示す図である。
てエッチングに用いた試料の構造を示す図である。
【図７】従来例によるエッチングの結果を示し、エッチ
ング時間に対するエッチング深さを示す図である。
ング時間に対するエッチング深さを示す図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ エッチング室 ３ アルゴンイオンビーム ４ イオン化室 ５ 引き出し電極 ６ アルゴンガス ７ タングステン・フィラメント ８ 陽極 ９ ノズル １０ 塩素ガス １１ ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ基板 １３ 塩素イオンビーム １６ 塩素ガス ３０ マイクロ波 ３１ マグネット ３２ 電子銃 ３３ 電子線 ３４ イオン化室
Claims (4)
- 【請求項１】 反応性ガスを用いて、半導体基板、又は
基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成するドラ
イエッチング方法において、 反応性ガスを前記半導体基板又は半導体層に直接吹き付
けると共に、前記反応性ガスと同一又は異なる反応性ガ
スをイオン化して前記反応性ガスと同時に前記半導体基
板又は半導体層に照射してなることを特徴とするドライ
エッチング方法。 - 【請求項２】 前記直接吹き付けられる反応性ガスと前
記イオン化される反応性ガスは共に、塩素を含むガスで
あることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項３】 反応性ガスを用いて、半導体基板、又は
基板上に形成された半導体層表面に凹部を形成するドラ
イエッチング方法において、 反応性ガスを前記半導体基板又は半導体層に直接吹き付
けると共に、所望のイオンを前記半導体基板又は半導体
層に照射し、同時に電子線を前記基板に照射してなるこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 エッチング室内で、反応性ガスを用いて
半導体基板、又は基板上に形成された半導体層表面に凹
部を形成するドライエッチング装置であって、 少なくとも、 前記半導体基板又は半導体層上に前記反応性ガスを照射
するノズルと、 前記半導体基板又は半導体層上へ直接電子線を照射する
よう配置された電子銃と、 所望のガスをプラズマ化し、その中からイオンをエッチ
ング室内へ取り出すイオン源と、を具備してなることを
特徴とするドライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33166395A JP3665400B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33166395A JP3665400B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171990A true JPH09171990A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3665400B2 JP3665400B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=18246194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33166395A Expired - Fee Related JP3665400B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3665400B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000049708A (ko) * | 2000-04-25 | 2000-08-05 | 차인석 | 에칭기 |
| JP2015002348A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 光検出器アレイをドライエッチングするシステム及び方法 |
| JP2021503709A (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-12 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＦａｃｅｂｏｏｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ | 高屈折率材料のｈ２補助傾斜エッチング |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP33166395A patent/JP3665400B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000049708A (ko) * | 2000-04-25 | 2000-08-05 | 차인석 | 에칭기 |
| JP2015002348A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 光検出器アレイをドライエッチングするシステム及び方法 |
| JP2021503709A (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-12 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＦａｃｅｂｏｏｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ | 高屈折率材料のｈ２補助傾斜エッチング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3665400B2 (ja) | 2005-06-29 |
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