JPS62153198A - 3−5族化合物半導体の気相エツチング方法 - Google Patents

3−5族化合物半導体の気相エツチング方法

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JPS62153198A
JPS62153198A JP29257485A JP29257485A JPS62153198A JP S62153198 A JPS62153198 A JP S62153198A JP 29257485 A JP29257485 A JP 29257485A JP 29257485 A JP29257485 A JP 29257485A JP S62153198 A JPS62153198 A JP S62153198A
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etching
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crystal
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彰 碓井
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、■−■族化合物半導体の非常に精密に制御さ
れた気相エツチング方法に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
GaAs、InP等のような■−■族化合物半導体の気
相エピタキシャル成長結晶は、発光ダイオード、レーザ
ダイオードのような光デバイスや、FETのようなマイ
クロ波デバイスに広く応用されている。ところで、基板
結晶上に気相成長によりエピタキシャル成長を行なう場
合、基板結晶のエツチングを行なうのが普通である。こ
のエツチングには、基板結晶を反応管にセットする前に
行なう溶液によるケミカルエッチラグと、反応管にセッ
ト後成長直前に行なう気相エツチングとがある。前者は
主として基板結晶表面に残っている鏡面研磨の際に発生
した破壊層を取り除くのが目的であり、後者は主として
ケミカルエツチング後から反応管にセットするまでの間
に表面に形成された酸化膜や、ゴミなどの付着した不純
物を除去したり、昇温の間に形成された変成層を除去す
るのが目的である。この気相エツチングが十分でないと
、表面上に残った酸化膜や微小ゴミ等が核となり、ヒル
ロック等の表面欠陥の非常に多い成長面となる。また、
エピタキシャル層と基板結晶の界面にディップ層と呼ば
れるキャリア濃度の非常に低下した部分が生じたりする
。これらは何れもデバイス作製上、有害なものである。
従って、この気相エツチングは結晶成長上欠かせないプ
ロセスである。
ところで、最近では、結晶の一部を選択的にエツチング
し、そこに改めて周りの結晶とは電気的。
光学的に性質の異なるエピタキシャル層の成長を行なう
選択成長が行われている。この場合にはエツチング深さ
の精密な制御が要求される事が多い。
例えば、GaAs  FETに於けるソースとドレイン
部の電極形成用コンタクト層の成長を例にとると、従来
の一般的な方法では、選択エツチングには8102等の
マスクを通した溶液によるケミカルエツチングが主とし
て用いられてきた。しかし、この方法ではデバイスから
要求されるエツチング深さの精密な制御が困難であり、
更に、ケミカルエツチング後、空気中に取り出し基板結
晶の反応管へのセットを行なうため、前述したように、
エピタキシャル層と基板結晶の界面にディップ層と呼ば
れるキャリア濃度の非常に低下した部分が生じたりする
。これもコンタクト履にとって非常に望ましからざる現
象であった。
従来の気相エツチングを、第4図に示したハイドライド
気相成長法を用いて説明するっGaAsの成長を例に取
ると、反応管1の上流にGaソースポート9を置き、そ
の上流からH2キャリヤガスと共にHCIガスを供給す
る。この結果、GaCj!が生成され下流に運ばれる。
また、Gaソースポート9をバイパスするパイプ2から
Asの水素化物であるA s H3をH2キャリヤガス
と共に供給する。この両者のガスが基板結晶3の領域で
混合し成長が起こる。気相エツチングはバイパスパイプ
2からHCβガスを供給することによって行ない、Ga
輸送用のHCβガスとの比を調整することによってその
エツチング速度を制御していた。しかしながら、この従
来方法では、基板結晶温度、Ga輸送用のHCj7ガス
流量、あるいはA s H3流量等成長条件にエツチン
グ速度が大きく影響され、デバイス作製上要求される精
度を持ってエツチング深さを制御することは不可能であ
った。
また、エツチングの深さも上流部が大きく、下流部が小
さいというように不均一性が大きかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、I[[−V族化合物半導体の気相エツ
チングおいて、従来のかかる欠点を除去し、エツチング
深さの精密な制御が可能な気相エツチングの方法を提供
しようとするものである。
〔発明の構成〕
本発明によれば、■−■族化合物半導体の気相エツチン
グ方法において、ハロゲンないしハロゲン化水素ガスを
結晶表面に吸着させる第一の工程と、■−■族化合物半
導体の■族元素のハロゲン化物として結晶表面から■族
元素を揮発させる第二の工程とにより、全体として■−
■族化合物半導体の結晶表面から一分子層を取り除き、
この第一の工程と第二の工程を繰り返すことによてエツ
チングを行なうことを特徴とするl−Vt化合物半導体
の気相エツチング方法が得られる。
〔作用〕
本発明は2つの工程に分けられる。先ず最初、に基板結
晶上にC122のようなハロゲンガスないしH(lのよ
うなハロゲン化水素ガスを吸着させる第一の工程である
。例えばGaAsとHCE・ガスの場合、基板結晶温度
が比較的高い場合には、HCβガスの供給によりすぐに
エツチングが生じるが、以下の実施例でも述べるように
、400℃程度になると、基板結晶上にHCfガスを供
給してもエツチングを生じることはなくHCEの吸着の
みが起こる。このようにHCEが吸着した後、HCβガ
スの供給を止め、次にこの基板結晶温度を何らかの方法
で上昇させ、Ga(1!とじて結晶表面からGaを取り
去る。これが第二の工程である。Gaの結合ボンドを切
られたAs原子は自分自身で気相中に飛び出すと考えら
れる。この第一の工程と第二の工程により、基板結晶表
面の一分子層がエツチングされることになる。
従って、本発明による気相エツチング方法を用いると、
エツチングの深さは第一の工程と第二の工程の繰り返し
の数にのみ依存し、しかも、一分子層の単位で制御でき
るようになる。更に、HClの吸着は一定基板温度以下
なら温度に依存せず基板全面に均一に起こるため、エツ
チング深さは原理的には完全に均一となる。
次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例 1 本実施例ではGaAs基板結晶を前面に亘って気相エツ
チングする場合に本発明を適用した場合について述べる
。本実施例に用いる気相エツチング装置の概略を第1図
に示した。この装置に於いて反応管1の上流からH2キ
ャリヤガスと共にHClガスを供給する。また、反応管
に挿入したバイパスパイプ2からAsの水素化物である
A s H3をH2キアリャガスと共に供給する。基板
結晶3としては(100)面方位のGaAsを用いた。
反応管の温度は抵抗加熱により制御し上流部は400℃
、下流部は600℃に保った。ガス流量条件は次の通り
である。
MCI       5  cc/m1nAS83  
    5  cc/m1nH2’      2.0
OOcc/minエツチングの手順としては、先ず、基
板結晶3を反応管上流の低温領域4に置き、所定温度(
400℃)まで昇温した。その温度に達したところでH
(lを供給し、そこで10秒間HHCl十分に吸着させ
(第一の工程)、基板結晶3を下流の高温領域5 (6
00℃)に移動しく第二の工程)、10秒後再び基板結
晶3を反応管上流の低温領域4に移動した。これを−サ
イクルとして、ここでは、300サイクル行なった。こ
の後、基板結晶3を取り出し、エツチング深さの評価を
行なったところ、GaAsは約850 人の厚さエツチ
ングされていることがわかった。これは、−サイクルに
一分子層がエツチングされていることを示している。
次に反応管上流部に温度を200〜400℃、反応管下
流部の温度を600〜750℃の間で変化させたり、H
CI流lを変化させてエツチング深さの変化を調べたが
、−サイクルにほぼ一分子層がエツチングされている結
果は変わらなかった。これらの結果は、エツチングの深
さは第一の工程と第二の工程の繰り返しの数にのみ依存
し、しかも、一分子層の単位(約3人)で精密に制御で
きる本発明の効果を良く現わしている。また、それぞれ
におけるエツチングの均一性は、±1%以下の測定誤差
以内の優秀なものであった。更に、エツチング面は、表
面欠陥や、特別なモフォロジーがなく鏡面性に優れたも
のが(尋られた。
なお、この実施例はエツチングのみを行なうものである
が、これを基本として従来の成長手法を組み合わせるこ
とによって、容易にエツチング−成長の連続プロセスを
実現出来ることは明るかであろう。
実施例 2 本実施例では5102マスクの窓を通してGaAs基板
結晶の一部に気を目エツチングし、その場所に再成長す
る場合に本発明を適用した場合について述べる。本実施
例に用いる成長装置の概略を第2図に示した。この成長
装置では、上段反応室6にはその上流からH2キリャヤ
ガスと共にHClガスを供給できる。また、上流から基
板結晶3に対してアルゴンレーデ光7を照射出来る。下
段反応室8の上流にはGaソースポート9が置かれ、そ
の上流からH2キャリヤガスと共にHCj2ガスを供給
出来る。また、Gaソースポート9をバイパスするパイ
プ2からはAsの水素化物であるASH3をH2キャリ
ヤガスと共に供給できる。基板結晶3としては、第3図
に示すように半絶縁性G a A s (100)上に
8102 ” スクヲ形成L、そこに10μm幅の窓1
1を開けたウェファ−を用いた。
反応管の温度は抵抗加熱により制御し、Gaソース部は
800℃、基板結晶は400℃に保った。ガス流量条件
は次の通りである。
上段反応室 HCjl!       5  cc/m1nH22,
000Cc/m 1n 下段反応室 HCI      5  cc/m1nAS83   
   5  cc/m1n82      2.000
 c c/m i n先ず、エツチングの手順を示す。
基板結晶3を反応管にセットし、上段反応室6で所定温
度(400℃)まで昇温した。その温度に達したところ
でHCIを供給し、10秒間HHCI十分に吸着させた
(第一の工程)。次に、HCIの供給を止め、基板結晶
3に対してアルゴンレーザビームラ照射した(第二の工
程)。これを−サイクルとして、ここでは700サイク
ル行なった。一方、下段反応室8のGaソースに対しH
CIを供給し、バイパスパイプ2からはA s H3ガ
スと1×1018cm−3程度ドーピングするためのド
ーパントガスH2Sを供給した。上段反応室6でプロセ
ロが終了したところで基板結晶3を下段反応室8に移動
し、GaAsを約2000人の厚さに成長させた。成長
結晶を調べた結果、窓11のGaAs部分に最初エツチ
ングが行なわれ、その場所に高濃度ドーピング1が再成
長していることが判明した。ところで、エツチング深さ
の評価を行ったところ、GaAsは約2000人の厚さ
エツチングされていることがわかった。これは、−サイ
クルにほぼ一分子層がエツチングされていることを示し
ている。エツチング領域におけるエツチング深さの均一
性は、±1%以下の測定誤差以内であった。また、エツ
チングを施した所に再成長したエピタキシャル層はヒル
ロック等の表面欠陥の非常に少なく、鏡面性に優れたも
のであった。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明による■−■族化合物半導体
の気相エツチング方法を用いると、エツチング深さの一
分子層単位での精密な制御および極めて高い均一性の確
保が可能となる。従って、本発明の気相エツチング方法
は、種々のデバイス作製に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による実施例1説明するための図で、G
aAs基板結晶を前面に亘って気相エツチングする場合
に本発明を適用した場合の気相エツチング装置の概略図
である。 第2図は本発明による実施例2を説明するための図で、
5102マスクの窓を通してGaAs1仮結晶の一部を
気相エツチングし、その場所に再成長させる成長装置の
概略図である。 第3図は実施例2て用いた基板結晶上のS】02パター
ンを示す図である。 第4図は従来の気相エツチング方法を説明するための図
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III−V族化合物半導体の気相エッチング方法に
    おいて、ハロゲンないしハロゲン化水素ガスを結晶表面
    に吸着させる第一の工程と、III−V族化合物半導体の
    III族元素のハロゲン化物として結晶表面からIII族元素
    を揮発させる第二の工程とにより、全体としてIII−V
    族化合物半導体の結晶表面から一分子層を取り除き、こ
    の第一の工程と第二の工程を繰り返すことによってエッ
    チングを行なうことを特徴とするIII−V族化合物半導
    体の気相エッチング方法。
JP29257485A 1985-12-27 1985-12-27 3−5族化合物半導体の気相エツチング方法 Granted JPS62153198A (ja)

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JP29257485A JPS62153198A (ja) 1985-12-27 1985-12-27 3−5族化合物半導体の気相エツチング方法

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JPH0355438B2 JPH0355438B2 (ja) 1991-08-23

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6475687A (en) * 1987-09-18 1989-03-22 Tanaka Precious Metal Ind Method for removing coating metal from metal oxide base material
JPH01289121A (ja) * 1988-05-16 1989-11-21 Nec Corp 3‐5族化合物半導体のデジタルエッチング方法
JPH01295424A (ja) * 1988-01-14 1989-11-29 Sanyo Electric Co Ltd 光励起エッチング方法

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