JPS60202941A - 化合物半導体のドライエツチング法 - Google Patents
化合物半導体のドライエツチング法Info
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- JPS60202941A JPS60202941A JP5813584A JP5813584A JPS60202941A JP S60202941 A JPS60202941 A JP S60202941A JP 5813584 A JP5813584 A JP 5813584A JP 5813584 A JP5813584 A JP 5813584A JP S60202941 A JPS60202941 A JP S60202941A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はＧａＡｓやＡＡ！ＧａＡｓ等の化合物半導体の
ドライエツチング法に関する。
ドライエツチング法に関する。
半導体や電極金属等の微細加工において、プラズマを利
用したドライエツチング法は、制御性が高く量産向きシ
ステムである等の理由から、デバイスの高性能化や高集
積化をめざすうえで必須のプロセスである。特にこの中
で、ガス放電中のイオンエネルギーによるスパッタ効果
とラジカル等による化学反応の両方の作用を利用する反
応性イオンエツチングは、異方性エツチングが可能であ
ることから注目されている。
用したドライエツチング法は、制御性が高く量産向きシ
ステムである等の理由から、デバイスの高性能化や高集
積化をめざすうえで必須のプロセスである。特にこの中
で、ガス放電中のイオンエネルギーによるスパッタ効果
とラジカル等による化学反応の両方の作用を利用する反
応性イオンエツチングは、異方性エツチングが可能であ
ることから注目されている。
従来、化合物半導体、特にＧａＡｓやＡＡＧａＡｓの反
応性イオンエツチングには、エツチングの雰囲気ガスと
してＣＣＩ、Ｆ、、ＣＣｌ４、ＣＩ、及びこれらのガス
を混合したもの、或は微量の０２．Ａｒ等を添加したも
のを用いていた。しかしＣＣｌ２Ｆ２を主体としたガス
では、ＧａＡｓやＡＡ！ＧａＡｓとパターニングを行な
うためのマスク材例えばフォトレジストとのエツチング
速度の差、いわゆるエツチング速度の選択性が小さい。
応性イオンエツチングには、エツチングの雰囲気ガスと
してＣＣＩ、Ｆ、、ＣＣｌ４、ＣＩ、及びこれらのガス
を混合したもの、或は微量の０２．Ａｒ等を添加したも
のを用いていた。しかしＣＣｌ２Ｆ２を主体としたガス
では、ＧａＡｓやＡＡ！ＧａＡｓとパターニングを行な
うためのマスク材例えばフォトレジストとのエツチング
速度の差、いわゆるエツチング速度の選択性が小さい。
いま材料人のエツチング速度と材料Ｂのエツチング速度
との比をＡ／Ｂで表わすと、例えばＣＣＪ、Ｆ、にＡｒ
を加えた混合ガスでは、ＡＡ！ＧＳＡＳ／フォトレジス
トの値は１以下である。一方Ｃｃ１４を主体としたガス
では、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓのエツチング速度が速く
しかもフォトレジストとの選択比は十分とれるが、エツ
チング後に反応槽や試料表面に炭素が堆積したり、ポリ
マが生成されやすく、素子特性を悪化させるおそれがあ
る。またＣＣｌ４は蒸気圧が低いため通常室温では液体
であり、大きなガス流量を安定（＝確保するのが難しく
、配管内や反応槽内壁の冷却部に吸着してエツチングの
再現性は低下する。故に装置の保守に多大な努力を必要
とするとともに、発生したポリマは悪臭を発し毒性が大
きいことから安全上も問題となる。
との比をＡ／Ｂで表わすと、例えばＣＣＪ、Ｆ、にＡｒ
を加えた混合ガスでは、ＡＡ！ＧＳＡＳ／フォトレジス
トの値は１以下である。一方Ｃｃ１４を主体としたガス
では、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓのエツチング速度が速く
しかもフォトレジストとの選択比は十分とれるが、エツ
チング後に反応槽や試料表面に炭素が堆積したり、ポリ
マが生成されやすく、素子特性を悪化させるおそれがあ
る。またＣＣｌ４は蒸気圧が低いため通常室温では液体
であり、大きなガス流量を安定（＝確保するのが難しく
、配管内や反応槽内壁の冷却部に吸着してエツチングの
再現性は低下する。故に装置の保守に多大な努力を必要
とするとともに、発生したポリマは悪臭を発し毒性が大
きいことから安全上も問題となる。
この他にＧａＡｓやＡｌＧａＡｓの反応性イオンエツチ
ングの雰囲気ガスとしてＢＣｌ 、を用いることが考え
られている。ＢＣ７、はプラズマ中においてＡＩ、Ｏｓ
等の酸化膜を除去する還元作用を有する。故にＡｌＧａ
Ａｓのように表面がＡｌの酸化膜で覆われた試料のエツ
チングには適しており、ＣＣＡ！ 、Ｆ、ガスのように
酸化膜の除去がイオンエネルギーによるスパッタ効果に
依存するところが大きいガスを用いた場合に比べ、フォ
トレジスト等のマスクとの選択比が大きい。またＢＣＩ
μ水分や０２のゲッタ効果があり、エツチングの妨げと
なる酸化膜の生成を極力防ぐとともにポリマの形成がな
く、エツチング後の残渣が少ない等の特徴を有する。故
にｃｃ４ガスを用いた場合のようなわずられしい装置の
保守を必要としない。更にＢＣＩ、は室温（＝おいて気
化するために、取り扱いが容易であるとともに安定した
流量が得られる。しかしＢＣｌ、ガス単体を使ったエツ
チングでは、ＧａＡ＠とＡｌＧａＡｓはともにエツチン
グ速度が遅い。例えば全ガス圧０．０６ Ｔｏｒｒ 、
高周波パワー０．４２Ｗ／ｃＩＩで、ＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓのエツチング速度はともに０．１５μｍ／ｍｉｎ
程度であり、深いエツチングを行なうときエツチング時
間が長くなり実用上好ましくない。そこでエツチング速
度を上げる方法として、他のガスを混入することにより
エツチングに寄与するイオン及びラジカルの生成率を高
めることが考えられる。混合するガスとしては、Ａｒ
’ｐ Ｈｅ等の不活性ガスや特公昭５５−９９４８号に
載っている０、が考えられるが、不活性ガスはイオンエ
ネルギーを高める方向にありフォトレジスト等のマスク
との選択比や素子表面のダメージといった点で好ましく
ない。また０゜は混合条件が敏感であって制御が難しい
とともに、逆に表面酸化膜の生成を促進する可能性があ
る。
ングの雰囲気ガスとしてＢＣｌ 、を用いることが考え
られている。ＢＣ７、はプラズマ中においてＡＩ、Ｏｓ
等の酸化膜を除去する還元作用を有する。故にＡｌＧａ
Ａｓのように表面がＡｌの酸化膜で覆われた試料のエツ
チングには適しており、ＣＣＡ！ 、Ｆ、ガスのように
酸化膜の除去がイオンエネルギーによるスパッタ効果に
依存するところが大きいガスを用いた場合に比べ、フォ
トレジスト等のマスクとの選択比が大きい。またＢＣＩ
μ水分や０２のゲッタ効果があり、エツチングの妨げと
なる酸化膜の生成を極力防ぐとともにポリマの形成がな
く、エツチング後の残渣が少ない等の特徴を有する。故
にｃｃ４ガスを用いた場合のようなわずられしい装置の
保守を必要としない。更にＢＣＩ、は室温（＝おいて気
化するために、取り扱いが容易であるとともに安定した
流量が得られる。しかしＢＣｌ、ガス単体を使ったエツ
チングでは、ＧａＡ＠とＡｌＧａＡｓはともにエツチン
グ速度が遅い。例えば全ガス圧０．０６ Ｔｏｒｒ 、
高周波パワー０．４２Ｗ／ｃＩＩで、ＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓのエツチング速度はともに０．１５μｍ／ｍｉｎ
程度であり、深いエツチングを行なうときエツチング時
間が長くなり実用上好ましくない。そこでエツチング速
度を上げる方法として、他のガスを混入することにより
エツチングに寄与するイオン及びラジカルの生成率を高
めることが考えられる。混合するガスとしては、Ａｒ
’ｐ Ｈｅ等の不活性ガスや特公昭５５−９９４８号に
載っている０、が考えられるが、不活性ガスはイオンエ
ネルギーを高める方向にありフォトレジスト等のマスク
との選択比や素子表面のダメージといった点で好ましく
ない。また０゜は混合条件が敏感であって制御が難しい
とともに、逆に表面酸化膜の生成を促進する可能性があ
る。
本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、ＧａＡｓ ＪｐＡＡＧａＡｓ等の化合物半導
体を反応性イオンエツチング法によりエツチングするに
際し、再現性が高くしがもフォトレジスト等のマスクと
の選択比やエツチング速度の大きな化合物半導体のドラ
イエツチング法の提供を目的とする。
たもので、ＧａＡｓ ＪｐＡＡＧａＡｓ等の化合物半導
体を反応性イオンエツチング法によりエツチングするに
際し、再現性が高くしがもフォトレジスト等のマスクと
の選択比やエツチング速度の大きな化合物半導体のドラ
イエツチング法の提供を目的とする。
すなわち本発明は、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等の化合物
半導体をエツチングする化合物半導体のドライエツチン
グ法において、反応性イオンエツチングに用いる反応性
ガスとしてＢＣＩｌ、とｃ７ｔからなるガスを用いてな
ることを特徴とする。
半導体をエツチングする化合物半導体のドライエツチン
グ法において、反応性イオンエツチングに用いる反応性
ガスとしてＢＣＩｌ、とｃ７ｔからなるガスを用いてな
ることを特徴とする。
以下本発明の詳細な説明する。
これからＢＣｌｓとＣＩ、の混合ガスによる反応性イオ
ンエツチングの最適条件を示す。なおここで反応性イオ
ンエツチングに使用する装置は周波数１３．５６ ＭＨ
ｚ 、電極径１１０ ｎｙｔｒφ、電極間距離６０謁の
平行平板型カソード結合プラズマエツチング装置である
。
ンエツチングの最適条件を示す。なおここで反応性イオ
ンエツチングに使用する装置は周波数１３．５６ ＭＨ
ｚ 、電極径１１０ ｎｙｔｒφ、電極間距離６０謁の
平行平板型カソード結合プラズマエツチング装置である
。
第１図はＢＣＡ！ 、に対してＣＩＪｔを２０ ｖｏ１
％混合した反応性ガスを使用して全ガス圧０．０６Ｔｏ
ｒｒ及び高周波パワー０．４２Ｗ／ｃｄとしたときの化
合物半導体のエツチング時間とエツチングの深さとの関
係を示すグラフである。このグラフで（１）はＧａＡｓ
、（２）はＡＡ！ ６．４５ Ｇ８ ｇ、５５ Ａｓに
ついての曲線を表わしている。なおマスク祠としては、
ＡＺ−１３５０（米国ｉ ５ｈｉｐｌｅｙ社の商品名）
を用いた。通常、ＡｌＧａＡｓのプラズマエツチングを
行なった場合は、エツチングを開始してから数十秒間は
表面に形成されたＡノ酸化層の除去のために、ＡｌＧａ
Ａｓがエツチングされない時間（ラグタイム）が生じる
が、第１図かられかるようにＢＣＩ 、とＣＩ、の混合
ガスを用いた場合はラグタイムが発生しなかった。これ
は反応性ガスの酸化層除去能力が高いことを意味し、エ
ツチングの深さの制御性と再現性が大いに向上する。
％混合した反応性ガスを使用して全ガス圧０．０６Ｔｏ
ｒｒ及び高周波パワー０．４２Ｗ／ｃｄとしたときの化
合物半導体のエツチング時間とエツチングの深さとの関
係を示すグラフである。このグラフで（１）はＧａＡｓ
、（２）はＡＡ！ ６．４５ Ｇ８ ｇ、５５ Ａｓに
ついての曲線を表わしている。なおマスク祠としては、
ＡＺ−１３５０（米国ｉ ５ｈｉｐｌｅｙ社の商品名）
を用いた。通常、ＡｌＧａＡｓのプラズマエツチングを
行なった場合は、エツチングを開始してから数十秒間は
表面に形成されたＡノ酸化層の除去のために、ＡｌＧａ
Ａｓがエツチングされない時間（ラグタイム）が生じる
が、第１図かられかるようにＢＣＩ 、とＣＩ、の混合
ガスを用いた場合はラグタイムが発生しなかった。これ
は反応性ガスの酸化層除去能力が高いことを意味し、エ
ツチングの深さの制御性と再現性が大いに向上する。
第２図は全ガス圧０．０６ Ｔｏｒｒ 、高周波パワー
〇、４２Ｗ／ｄとし一定流量（４０ｃｃ／ｍｉｎ ）の
ＢＣｌ、Ｊに対しＣ１１の流量を変化させた場゛合の化
合物半導体のエツチング速度を示すグラフである。この
グラフで（３）はＧａＡｓ 、 （４）はＡ１０．４５
０ａｏ、５ＢＡＩについての曲線を表わしている。第２
図かられかるように、ＣＩ、流量比が３０ｖｏ１％即ち
１２ｃｃ／ｍｉｎを超すと、 ＧａＡａとＡｌＧａＡｓ
はともにエツチング速度がほぼ飽和するが、ＢＣｌ、ガ
ス単体を反応性ガスに使用したときに比べて、エツチン
グ速度がＧａＡｓで約４．２倍、 ＡＡＩＧａＡａで約
３．８倍となり実用上十分な速さが得られる。
〇、４２Ｗ／ｄとし一定流量（４０ｃｃ／ｍｉｎ ）の
ＢＣｌ、Ｊに対しＣ１１の流量を変化させた場゛合の化
合物半導体のエツチング速度を示すグラフである。この
グラフで（３）はＧａＡｓ 、 （４）はＡ１０．４５
０ａｏ、５ＢＡＩについての曲線を表わしている。第２
図かられかるように、ＣＩ、流量比が３０ｖｏ１％即ち
１２ｃｃ／ｍｉｎを超すと、 ＧａＡａとＡｌＧａＡｓ
はともにエツチング速度がほぼ飽和するが、ＢＣｌ、ガ
ス単体を反応性ガスに使用したときに比べて、エツチン
グ速度がＧａＡｓで約４．２倍、 ＡＡＩＧａＡａで約
３．８倍となり実用上十分な速さが得られる。
一方、Ｃｌ、流量比が４０ ｖｏ１％即ち１６ｃｃ／ｍ
ｌｎを赳すと、エツチング後の表面が荒れはじめ、しか
も等方性エツチングに近くなるので、ＣＩ、流量比は４
０ｖｏ１％以下がよい。
ｌｎを赳すと、エツチング後の表面が荒れはじめ、しか
も等方性エツチングに近くなるので、ＣＩ、流量比は４
０ｖｏ１％以下がよい。
第３図はＣ１，流量比を２０ｖｏ１％、高周波パワーを
０．４２Ｗ／ｃｆｆｌとして、全ガス圧を変化させた場
合の化合物半導体及びマスク材のエツチング速度を示す
グラフである。このグラフで（５）はＧａＡｓ、（６）
はＡＡＩＧａＡａ 、 （７）はＡＺ−１３５０フオト
レジストについての曲線を表わしている。第３図かられ
かるように全ガス圧０．０６Ｔｏｒｒにおいて、 Ｇａ
Ａ１及びＡｉｔＧａＡａとＡＺ−１３５０フオトレジス
トとの選択比は、ＧａＡｓ／Ｍが約１１ 、 ＡｌＧａ
Ａｓ ／ ＡＺが約７であり、十分実用的な、値が得ら
れた。また全ガス圧０．０８Ｔｏｒｒ以下にて異方性エ
ツチングが可能となり、エツチング後の表面に残渣や堆
積物は見られなかった。
０．４２Ｗ／ｃｆｆｌとして、全ガス圧を変化させた場
合の化合物半導体及びマスク材のエツチング速度を示す
グラフである。このグラフで（５）はＧａＡｓ、（６）
はＡＡＩＧａＡａ 、 （７）はＡＺ−１３５０フオト
レジストについての曲線を表わしている。第３図かられ
かるように全ガス圧０．０６Ｔｏｒｒにおいて、 Ｇａ
Ａ１及びＡｉｔＧａＡａとＡＺ−１３５０フオトレジス
トとの選択比は、ＧａＡｓ／Ｍが約１１ 、 ＡｌＧａ
Ａｓ ／ ＡＺが約７であり、十分実用的な、値が得ら
れた。また全ガス圧０．０８Ｔｏｒｒ以下にて異方性エ
ツチングが可能となり、エツチング後の表面に残渣や堆
積物は見られなかった。
なおこの実施例では化合物半導体がＧａＡｓやＡｌ−Ｇ
ａＡｓである場合について述べたが、ＩｎＰやＩｎＧａ
ＡｓＰ等の化合物半導体の場合であってもよい。また反
応性イオンエツチングに用いる装置は平行平板カソード
結合型に限る必要はなく、プラズマを用いたあらゆるエ
ツチング装置で可能である。
ａＡｓである場合について述べたが、ＩｎＰやＩｎＧａ
ＡｓＰ等の化合物半導体の場合であってもよい。また反
応性イオンエツチングに用いる装置は平行平板カソード
結合型に限る必要はなく、プラズマを用いたあらゆるエ
ツチング装置で可能である。
以上説明したように本発明の化合物半導体のドグ速度や
フォトレジストマスクとの十分な選択比が得られ、また
エツチングの再現性が向上する。
フォトレジストマスクとの十分な選択比が得られ、また
エツチングの再現性が向上する。
第１図は化合物半導体のエツチング時間とエツチング後
深さとの関係を示すグラフ、第２図は一定流量のＢＣｌ
、に対しｃもの流量を変化させた場合の化合物半導体の
エツチング速度を示すグラフ、第３図は全ガス圧を変化
させた場合の化合物半導体及ヒマスフ材のエツチング速
度を示すグラフである。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図
深さとの関係を示すグラフ、第２図は一定流量のＢＣｌ
、に対しｃもの流量を変化させた場合の化合物半導体の
エツチング速度を示すグラフ、第３図は全ガス圧を変化
させた場合の化合物半導体及ヒマスフ材のエツチング速
度を示すグラフである。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図
Claims (3)
- （１） ＢＣＩｓとＣ！、からなるガスを反応性ガスと
する反応性イオンエツチング法により化合物半導体をエ
ツチングすることを特徴とする化合物半導体のドライエ
ツチング法。 - （２）前記化合物半導体は、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化
合物半導体のドライエツチング法。 - （３）前記反応性ガスにおいて、 ＣＩ、ガスはＢＣＩ
。 ガスに対して４０ Ｖｏ１％以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体のドライエ
ツチング法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5813584A JPS60202941A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 化合物半導体のドライエツチング法 |
| EP19840307339 EP0144142B1 (en) | 1983-11-30 | 1984-10-25 | Method of fabrication a semiconductor laser |
| DE8484307339T DE3485368D1 (de) | 1983-11-30 | 1984-10-25 | Verfahren zur herstellung eines halbleiterlasers. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5813584A JPS60202941A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 化合物半導体のドライエツチング法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60202941A true JPS60202941A (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=13075538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5813584A Pending JPS60202941A (ja) | 1983-11-30 | 1984-03-28 | 化合物半導体のドライエツチング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60202941A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224331A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエツチングの方法 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP5813584A patent/JPS60202941A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224331A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエツチングの方法 |
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