KR940002737B1 - 화합물 반도체의 에칭 방법 - Google Patents
화합물 반도체의 에칭 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR940002737B1 KR940002737B1 KR1019900002105A KR900002105A KR940002737B1 KR 940002737 B1 KR940002737 B1 KR 940002737B1 KR 1019900002105 A KR1019900002105 A KR 1019900002105A KR 900002105 A KR900002105 A KR 900002105A KR 940002737 B1 KR940002737 B1 KR 940002737B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- etching
- gas
- ion beam
- compound semiconductor
- znse
- Prior art date
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 303
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 56
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 40
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 141
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 77
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 60
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 14
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 claims description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 claims description 3
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 67
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 25
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 19
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 17
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- -1 hydrogen halides Chemical class 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical group CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229960002050 hydrofluoric acid Drugs 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003028 Stuttering Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- ZAQRIDPUFKWJDQ-UHFFFAOYSA-N acetic acid;hydrate;hydrochloride Chemical compound O.Cl.CC(O)=O ZAQRIDPUFKWJDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WJGAPUXHSQQWQF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(O)=O WJGAPUXHSQQWQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- 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
- H01L21/34—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 the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
- H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/465—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- 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
- H01L21/34—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 the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
- H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/465—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/467—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
- H01J2237/3151—Etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
내용 없음.
Description
제1a 및 b도는 본 발명의 방법에 따른 포토레지스트를 에칭 마스크로 하여 ZnSe의 에칭을 행한 1실시예를 도시하는 공정단면도.
제2a 및 b도는 각각 본 발명의 방법의 실시예에 의한 에칭의 전후의 ZnSe층의 포토루미네슨스를 도시하는 도면.
제3도는 본 발명의 1 실시예에 의한 에칭 속도와 가스 압력의 관계를 도시한 도면.
제4도는 본 발명의 1 실시예에 의한 에칭 속도와 마이크로파 입사 출력의 관계를 도시한 도면.
제5도는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 에칭 속도와 인출 전압의 관계를 도시한 도면.
제6a 내지 e도는 본 발명에 따라 ZnSe의 수직 단면 가공을 행한 1 실시예를 도시한 공정 단면도.
제7a,b도는 본 발명의 방벙으로 ZnSe의 경사홈의 가공을 행한 1 실시예를 도시하는 공정 단면도.
제8도는 본 발명의 1실시예에 쓰인 에칭 장치의 구성도.
제9a 내지 c도는 본 발명의 1 실시예에 있어서의 에칭 마스크의 제조 행정도.
제10a 및 b도는 본 발명의 방법으로 ZnSe의 에칭을 행한 1 실시예를 도시하는 도면.
제11도는 본 발명의 1 실시예를 도시하는 것으로써 염소가스와 아르곤 가스중의 아르곤 가스 혼합비와 에칭속도의 관계를 도시하는 도면.
제12도는 본 발명의 1 실시예를 도시하는 것으로써 염소 가스와 수소 가스중의 수소 가스 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시하는 도면.
제13도는 본 발명의 1 실시예를 도시하는 것으로써 염소 가스와 아르곤 가스와 수소 가스중의 수소 가스 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시하는 도면.
제14도는 본 발명의 1 실시예를 도시하는 것으로써 염소 가스와 질소 가스중의 질소 가스 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시하는 도면.
제15도는 본 발명의 1 실시예를 이용한 에칭 장치의 구성도.
제16a 내지 c도는 본 발명의 방법으로 ZnSe의 에칭을 행한 1 실시예를 도시하는 도면.
제17도는 본 발명의 1 실시예를 이용한 에칭 장치의 구성도.
제18도는 본 발명의 1 실시예를 DL용한 에칭 장치의 구성도.
제19a 및 b도는 본 발명의 방법으로 ZnSe의 에칭을 행한 1 실시예를 도시하는 도면.
제20도는 본 발명의 1 실시예에 있어서의 기판 온도와 에칭 속도의 관계를 도시하는 도면.
제21도는 본 발명의 1 실시예를 이용한 에칭 장치의 구성도.
제22a 및 b도는 본 발명의 방법에 의해 GaAs상의 ZnSe의 에칭을 행한 1 실시예를 도시하는 도면.
제23도는 본 발명의 1 실시예를 이용한 에칭 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101,601,701,901,1001,1601 및 1901 : ZnSe 기판
102,602,604,702,902,1002,1602,1902 및 2203… : 포토레지스트
603 : Ti 903 : Al2O3
2201 : ZnSe층 2202 : GaAS 기판
801,1503,1706,1806,2120 및 2314 : 시료준비실
802,1504,1707,1807,2107 및 2307 : 에칭실
803,1506,1708,1808,2108,2308 : ECR 플라즈마 발생실
804,1507,1709,1809, 2109 및 2309 : 전자석
805,1508,1710,1723,1810,2110 및 2310 : 마이크로파 도파관
806,1701,1611,2111 및 2311 : 인출전극
807,1509,1712,1812,2112 및 2312 : 시료
808,1510,1713,1813,2113 및 2313 : 샘플 홀더
809,1714 및 2114 : 매니퓰레이터
810,1511,1715,1722,1814,2115 및 2315 : 가스도입부
811,1512,1716,1815,2116 및 2316 : 반송봉
812,813,1513,1514,1717,1718,1816,1817,2117,2118,2122,2317 및 2318 : 배기계
803,1505,1719,1818,2119 및 2319 : 게이트 밸브
1720 : 클리닝실 1721 : 플라즈마실
1819: 수은램프 2121 : 가스 분석기
2123 : 질량 분석기 2320 : 광원
2322 : 편광자 2323 : 1/4 파장판
2324 : 검광자 2325 : 광전관
2326 : 데이타 해석 장치
본 발명은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 에칭 방법에 관한 것이다.
셀레늄화아연(ZnSe), 유화아연(ZeS), 및 이것들의 혼정으로 이루어진 Ⅱ-Ⅳ족 화합물 반도체의 종래의 미세 가공 방법으론 포토레지스트(photoresist) 또는 이산화실리콘 등의 절연막을 마스크로 하는 습식 에칭 기술, 진식 에징 기술이 있다. 습식 에칭 기술에 있어서, 에칭액으로 주로 쓰이고 있는 것은 수산화나트륨 용액, 염산, 초산-염산-물의 혼합액을 들 수 있으며, 이들 에칭액은 원하는 에칭 속도를 얻기 위해 적당한 온도, 또는 조성으로 사용되고 있다.
한편 건식 에칭 기술은, 평행평판 전극을 사용한 Ar 등의 불활성 가스에 의한 이온 에칭, BCl3등의 반응성 가스에 의한 반응성 이온 에칭을 들 수 있다.
그러나, 전술된 종래 기술에 의한 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 가공에는, 이하의 문제가 있다.
습식 에칭 기술에 대해서는 일반적인 문제로서 재현성에 관한 것 등을 들 수 있다. 온도, 에칭액의 조성 등을 상당히 엄밀하게 제어하지 않으면 일정한 에칭 속도가 얻어지지 않는다. 또한 휘발성의 물질을 포함하는 에칭액의 경우, 시간과 더불어 에칭액의 조성이 변화됨으로 에칭액을 제작했을 때와, 시간이 경과했을 때 에칭 속도가 크게 변하고 만다는 문제가 있다. 또한, 습식 에칭 기술에서는 에칭이 등방적으로 진행하며, 사이드 에칭(side etching)이 발생하여, 마스크의 치수대로 패턴을 형성할 수 없다. 또, 가공 단면 형상도 한정되고, 예컨대, 수직 단면의 형성 및 종황비가 큰 깊은 홈의 형성은 곤란하다.
Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 습식 에칭은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체등 다른 반도체의습식에칭에 비해서 문제가많다. 예컨대 Znse를 염산-초산계 에치액으로 에칭을 행하는 경우, 에칭액이 ZnSe중에 스며들며, ZnSxSe1-x(0<x≤1)을 NaOH 수용액으로 에칭을 행하는 경우, 표면 모폴리지(morphology)가 극단적으로 악화되며 정밀한 에칭에 적합하다고 말할 수 없다. 염산을 썼을 경우에는, 에칭 속도가 매우 느리며 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 쓴 디바이스 제작에는 실용적이 아니다.
한편 Ar 등의 불활성 가스를 쓴 이온 에칭 기술은 에칭 속도를 실용적 레벨로 하기에는 플라즈마 방전의 파워를 강하게 할 필요가 있으며, 반도체 기판에 큰 손상을 주고만다. 또, BCl3등의 반응성 가스를 쓴 반응성 이온 에칭은 이온 에칭에 비하면 다소 기판에 주는 손상은 감소되지만 허용되는 범위의 것은 아니다. 단순히 손상을 감소시키는데는 낮은 방전 파워로도 가스 압력을 높게 하면 되지만 이온껍질(ion sheath)폭과 이온과 중성입자의 평균 자유 행정이 거의 동일한 정도로 되며, 이온 빔에 지향성을 갖지 않기 때문에, 사이드 에칭이 커져, 미세가공이라는 점에서 보면 큰 결점을 갖는다.
이와 같이, 종래의 방법에 의한 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 에칭은 매우 어려우며, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 쓴 디바이스 제작의 큰 장해로 되어 있었다. 따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것으로, 그 목적으로 하는 바는 재현성, 실용성이 있으며, 또 에칭후의 기판의 손상이 매우 작고, 여러가지 가공 형상을 제공하며, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 쓴 디바이스를 양호한 재현성을 갖도록 제작하는데 있다.
본 발명의 화합물 반도체의 에칭 방법은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 가공 수단에 있어서, 에칭 마스크를 형성하는 공정과, 반응성 가스를 방전실 분리형인 마이크로파와 여기 ECR 플라즈마실에서 활성화시키고, 피처리 재료에 동일한 방향을 가진 이온 빔 또는 래디칼 빔(radical beam)을 조사함으로서 건식 에칭을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 에칭 마스크의 재질은, 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 산화 알루미늄 등의 절연물임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 에칭마스크의 재질은, 몰리브넬, 니켈, 텅스텐 등의 금속임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 최소한 하나의 할로겐 원소를 포함하는 가스임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 할로겐화 수소임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 전술한 할로겐 가스와 불활성 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 전술한 할로겐 가스와 수소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 전술한 할로겐 가스와 불활성 가스와 수소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 반응성 가스는, 전술한 할로겐 가스와 질소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 전술한 래디칼 빔의 조사 이전에 피처리 재료에 수소 이온 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 전술한 래디칼 빔의 조사 이전에 피처리 재료에 수소 래디칼 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 전술한 래디칼 빔의 조사 이전에 피처리 재료에 불활성 가시의 이온 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 전술한 래디칼 빔의 조사 이전에 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 표면을 산용액에 담그는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 전술한 래디칼 빔의 조사와 동시에 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한 전술한 반응성 가스의 압력은 5×10-3Pa에서 1Pa의 범위임을 특징으로 하고 있다.
또한, 마이크로파 입사 출력은 1W 이상 1㎾ 이하의 범위임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔을 방전실로부터 피처리 재료에 인출하기 위한 전압은, 0V 이상 1KV 이하의 범위임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 피처리 재료의 에칭시의 기판 온도는 0℃ 이상 80℃ 이하임을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 래디칼 빔을 조사하는 건식 에칭중에 에칭실의 질량 스택트럼을 측정하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 전술한 이온 빔 또는 래디칼 빔을 조사하는 건식 에칭중에 편광 해석법(ellipsometry)으로 상기 피처리 재료의 굴절율 및 막두께 측정하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 방법으로 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체에 에칭 가공을 실시한 실시예를 도시하고 있다.
제8도에는 본 발명의 실시예에 잇어서의 에칭 장치의 구성 개략 단면도를 도시한다. 반응성이 강한 할로겐 원소를 포함하는 가스를 에칭 가스로서 쓰기 때문에, 시료 준비실(801)과, 에칭실(802)이 게이트 밸브(803)로 분리된 구조로 되어 있으며, 에칭실(802)은 늘 고진공 상태로 유지되어 있다. (803)은 전자사이크로크론 공명(ECR) 플라즈마실이며, 자장 발생용 원통도너츠형 코일(804)로 에워싸이며, 마이크로파 도파관(805)과의 접속부에는 마이크로파 도입 석영 창이 있다. 마이크로파로 전리 발생한 전자는 축대칭 자장에 의해 사이크로트론 운동을 행하면서 가스와 충돌을 반복한다. 이 회전 주기는 자장 강도가 예컨대 875 가우스일 때 마이크로파의 주파수, 예컨대 2.45GHz와 일치하며, 전자계는 공명적으로 마이크로파의 에너지를 흡수한다. 이때문에 낮은 가스압으로도 방전이 지속되며, 높은 플라즈마 밀도가 얻어지며, 반응성 가스가 긴 수명으로 사용된다. 또한 전계 분포로 전자 이온이 중심부에 접속되므로 이온에 의한 플라즈마실 측벽의 스패터링 효과가 작으며, 고청정인 플라즈마가 얻어진다. ECR 플라즈마실(803)에서 발생한 이온은 메시상의 인출 전극부(806)에서 가속되며, 시료 (807)에 조사된다. 샘플 홀더(808)는 매니퓰레이터(manipulator)(809)로 연직방향을 축으로 하여 360℃회전시킬 수 있으며, 시료에 입사하는 이온 빔의 방향을 바꿀수 있다.
제1a 및 b도는 제8도의 장치로 ZnSe를 에칭 가공했을 때의 1실시예의 단면도이다.
제1a도는 에칭전의 단면도이며, (101)은 ZnSe, (102)는 에칭 마스크이다. 에칭 마스크(102)는 포토레지스트(포지타입)를 쓰고 있으며, 통상적인 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 마스크 제작을 행했기 때문에 마스크의 단면 형상은 테이퍼(taper)상으로 된다. 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스압력 1.0×10-1pa, 마이크로파 입사출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향으로 에칭을 행했다. 제1b도는 에칭후의 단면도이다. ZnSe의 에칭 속도는 약 600Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트베이크의 조건을 120℃, 30분간으로 했을 때, 약 200Å/분이다. 에칭 마스크의 형상이 테이퍼를 가지고 있으며 에칭 마스크도 스태터링으로 에칭이 다소 일어남으로, 가공 단면 형상은 제1b도에 도시하는 형상이며, 이온 빔을 수직으로 입사해도 수직 단면이 되지 않으나, 에칭 속도에 관해서 말하면 실용상 문제가 없다. 또한 에칭 속도의 면내 분포는, 20㎜×20㎜의 가판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않는 것이다.
제2a 및 b도는 에칭전의 ZnSe 기판과, 상기 조건으로 에칭을 행한후의 ZnSe의 포토루미네슨스(photoluminescence)를 비교한 것이다. 제2a도는 에칭전의, 제2b도는 에칭후의 포토루미네슨스이다. 밴드단의 발광에 의한 상대 강도와 깊은 준위에 의한 발광의 상대 강도비는 에칭 전후 모두
약 50으로 변화가 없고, 에칭에 의한 반도체층의 손상은 거의 없다는 것을 알 수 있다.
디바이스 제작동, 실용상 유효한 에칭 조건은 이하와 같다.
우선, 가스압에 대해서는 정성적으로는 제3도에 도시하듯이, 가스압이 높아질수록에 에칭 속도가 빨라진다. 그러나 너무 가스압이 높아지면 방전이 일어나지 않게 되며, 또, 방전이 일어난 경우에도(1pa이상) 이온 껍질폭과 이온과 중성자의 평균 자유 행정이 거의 동일한 정도로 되며, 이온 빔에 지향성이 없어지며, 미세가공에는 적합하지 않다. 가스압이 낮으면(1×101-3pa이하), 에칭 속도가 너무 느려서 실제 사용하기에 적합하지 않다. 표 1에는, 마이크로파 입사출력 100W, 인출전압 500V로 에칭 가스로서 순염소 가스를 썼을때의 가스 압력에 대한 ZnSe의 에칭 속도의 변화를 나타낸다. 또한, 표중의 P는 가스 압력(pa)이고, R은 에칭 속도(Å/분)이며, S는 사이드 에칭의 상태이다.
[표 1]
마이크로파의 입사 출력은 대략 제4도에 도시된 바와 같이 출력이 높을수록 여기가 격심해지므로 플라즈마 밀도가 높아지며, 에칭 속도는 빨라진다. 그러나. 너무 고출력하면, 플라즈마 온도가 올라가서, 전극의 열변형이 일어나거나 기판 온도도 복사열로 올라가며, 온도 제어가 곤란해진다. 1W 이상 kW 이하의 범위에서 양호한 에칭 특성이 얻어졌다. 표 2에는, 에칭 가스를 순염소 가스, 가스 압력 1×10-1pa, 인출 전압 400V로 했을때의 ZnSe의 에칭 속도의 마이크로파 입사 출력 의존성을 나타낸다. 또한, 표중의 M은 마이크로파의 입사 출력(W), R은 에칭 속도(Å/분)이다.
[표 2]
인출 전압에 관해서는, 제5도에 도시한 바와같이 전압이 높을수록 에칭 속도가 커진다. 그러나, 전압이 너무 높으면(1kV이상), 물리적 스패터링이 강해지며, 기판 결정에 큰 손상을 주게 되어 바람직하지 않다.
인출 전압을 가하지 않는 경우(0V), 기판 온도를 200℃ 정도로 올리면, 래디칼 종류에 의한 에칭이 일어난다. 이 경우, 에칭은 등방적으로 진행한다. 표 3에는, 에칭가스를 순염소 가스, 가스 압력을 1×10-1pa, 마이크로파 입사 출력을 200W로 했을때의 에칭 속도의 인출 전압 의존성을 나타낸다. 또한, 표중의 H는 인출 전압(V), R은 에칭 속도(Å/분), D는 기판의 손상 상태이다.
제6a 내지 e에는 ZnSe의 수직 단면 가공의 1실시예에 대해서 도시한다.
[표 3]
우선 제6A도에 도시하듯이 ZnSe(601)상에 (602)의 포토레지스트(포지타입)을 스핀코드하고, 200℃로 30분 내지 120분 베이킹(baking)하고, Ti(603)을 약 1000Å, 전자 빔 증착법 등으로 포토레지스트상에 형성한다. 다음에 제6b도에 도시하듯이 포토레지스트(604)의 패턴 형성을 행한다. 다음에 제6c도에 도시하듯이 포토레지스트(604)를 마스크로서 Ti(603)에 에칭을 행한다.
에칭 방법은 습식 에칭에서는 완충 플루오르산용액을 쓰며, 건식 에칭에서는 CF4, 가스를 쓴 반응성 이온 에칭(RIE)법을 쓰는데, 정밀한 패턴 전사를 행하는데에는 사이드 에칭량의 근소한 건식 에칭편이 바람직하다. 다음에 제6d도에 도시하듯이 Ti(603)을 마스크로 해서 포토레지스트(602)의 에칭을 산소 플라즈마를 쓴 RIE법으로 행하다. 이때 주의해야할 것은 산소 가스의 압력이다. 테이퍼를 갖지 않는 수직 단면 형상의 에칭 마스크의 제적에는 통상의 평행평판형인 건식 에칭 장치를 썼을 경우, 산소 가스의 압력은 5pa 정도가 바람직하다. 압력을 너무 높게 하면 에칭이 등방적으로 진행하므로 이 경우에 적합하지 않다. 포토레지스트(602)의 에칭 마스크로서 쓴 Ti(603)는 ZnSe의 에칭전에 완충 플루오르산용액 등으로 제거해둔다.
다음에, 제1도의 실시예와 마찬가지의 조건으로 순염소 가스의 플라즈마로 ZnSe의 에칭을 행하면 제6e도에 도시된 것과 같은 수직 단면이 형성된다. 또, 이때 사이드 에칭은 거의 일어나지 않는다. 그 때문에, 다소 공정은 복잡해지는데, 이방성 에칭에 관해서 말하면 제6a도 내지 제6e의 방법은 유효한 수단이라고 말할 수 있다.
제7a 및 b도는 이온 빔을 ZnSe 기판(701)의 표면에 대해서 경사방향에서 입사시키고 에칭을 행한 실시예를 도시하는 것이다. 제7a도는 에칭전의 상태, 제7b도는 제7a도의 기판에 대해 화살표로 표시된 방향에서 이온 빔을 입사시키고, 에칭을 행했을때의 단면도이다. 이온 빔의 입사 방향으로 우선적으로 에칭이 진행하며, 경사방향으로 홈이 형성되고 있다.
본 실시예에 있어서는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체로서 ZnSe에 대해서 설명을 했는데 ZnS×Sei-x(0<X≤1)등, 다른 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체에 대해서도 유효하다.
에칭 마스크로서 포토레지스트를 써서 설명을 했는데, 피에칭 재료에 대해서 선택비가 취해지는 것, 예컨대, ZnSe를 피에칭 재료로 했을 경우, SiOx, SiNx, Al2O3등의 절연물도 유효하다. SiOx, SiNx은 미세 가공이 가능하며 에칭 마스크재로서 적합하다.
다음에, Al2O3을 마스크 재료에 쓴 경우에 대해서 설명한다. 제1a도의 에칭 마스크(102)는 본 실시예에서는 Al2O3이다. 마스크의 제작 방법은 제9a 내지 c도에 도시하듯이 리프트 오프로 제작했다. 즉, 제9a도에 도시하듯이 통상적인 포토리소그래피 공정으로 ZnSe 반도체층(901)상에 포토레지스트(포지타입)(902)의 패턴을 형성한다. 다음에 제9b도에 도시하듯이 마스크로 되는 재료인 Al2O3(903)을 전자 빔 증착법등으로 형성한다. 다음에 포토레지스트(902)상의 Al2O3가 아세톤등의 유기 용매중에서 제거된다. 그 결과, 제9c도에 도시하듯이 ZnSe상에 Al2O3의 마스크가 형성된다. 제10b도는 이상과 같은 공정으로 제작된 사료를 에칭한 결과를 도시하는 단면도이다. 에칭 조건은 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃ , 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해서 수직 방향이다. ZnSe의 에칭 속도는 약 600 Å/분, 마스크재인 Al2O3의 에칭 속도는 약 20 Å/분이었다.
한편, 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹(post baking)의 조건을 120℃, 30분간으로 했을 때, 약 200Å/분이고, SiO2도 동일한 정도이다. Al2O3는 ZnSe에 대해서 0.03배 정도의 에칭 속도이며, 포토레지스트, SiO2에 비해, 약 10배의 높은 선택성을 가지며, ZnSe의 에칭 마스크로서 매우 유효하다. 또, 에칭후의 단면 형상은 거의 수직이며, 이방성이 큰 에칭이 달성되어 있다. 이와 같이 높은 선택성(ZnSe에 대한 에칭 속도비가 0.1 이하)을 갖는 에칭 조건은 에칭 가스의 압력이 5×10-3Pa에서 1Pa의 범위, 인출 전압의 1kV 이하였다. 에칭 기구가 물리적 스패터링의 지배적인 에칭 조건하에서 높은 선택비는 얻어지지 않으며, 반응성 이온에 의한 화학 반응에 의한 에칭이 지배적인 조건하에서 높은 선택비가 얻어지며, 상기 조건은 주로 반응성 이온에 의해 에칭이 일어난다. 또, 에칭 후의 ZnSe 표면의 오염 상태를 오오거전자분광법(Auger eletron spectroscopy)으로 평가한 결과, 포토레지스트를 마스크로한 경우에 비해서, 탄소에 의한 오염이 격감되고 있으며 청정한 표면이 얻어졌다.
다음에 금속을 에칭 마스크로서 썼을 경우에 대해서 설명한다. 상기 실시예의 제10a도의 에칭 마스크(1002)는 본 실시예에서는 니켈, 몰리브덴, 텅스텐이다. 마스크의 제작 방법은 상기 실시예와 마찬가지로 리프트 오프로 작성했다. 니켈은 전자 빔 중착법으로 형성하며, 몰리브덴, 텅스텐등을 마스크재로 할 때는 스패터링법등으로 막의 형성을 행했다. 에칭 조건은 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대하여 수직 방향이다. ZnSe의 에칭 속도는 약 600Å/분, 마스크재인 니켈의 에칭 속도는 약 100Å/분, 몰리브덴은 약 120Å/분, 텅스텐은 약 130Å/분이었다. 한편, 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는, 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이며, SiO2도 같은 정도이다. 니켈, 몰리브덴, 텅스텐은 ZnSe에 대해서 0.17 내지 0.22 정도의 에칭 속도이며, 높은 선택성을 가지며 ZnSe의 에칭 마스크로서 매우 유효하다.
또, 에칭후의 단면 형상은 거의 수직이며, 이방성이 큰 에칭이 달성되어 있다. 이와 같이 높은 선택성(ZnSe에 대한 에칭 속도비가 0.3 이하)을 갖는 에칭 조건은 에칭 가스의 압력이 5×10-3Pa에서 1pa의 범위, 인출 전압 1㎾ 이하였다. 에칭 기구가 물리적 스패터링의 지배적인 에칭 조건하에서는 높은 선택비는 얻어지지 않으며, 반응성 이온에 의한 화학 반응에 의한 에칭이 지배적인 조건하에서 높은 선택비가 얻어지며, 상기 조건은 주로 반응성 이온으로 에칭이 일어난다. 또, 에칭후의 ZnSe의 표면의 오염 상태를 오오거전자분광법으로 평가한 결과, 포토레지스트를 마스크로 했을 경우에 비해서, 탄소에 의한 오염이 격감되고 있으며, 청정한 표면이 얻어졌다. 다음에 반응성 가스로서 할로겐화 수소를 썼을 경우의 실시예에 대해서 설명한다. 반응성 가스로서 HCl를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대하여 수직 방향에서 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 900Å/분, 한편, 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 280Å/분이다. 상기 조건으로 순염소 가스를 썼을 경우, 에칭 속도는 600Å/분이며, HCl 가스를 씀으로서 에칭 속도가 1.5배로 된다. 즉, 같은 에칭양에 대해서 HCl 가스를 쓰는 쪽이 저플라즈마 밀도, 자가속 전압으로도 되며, 반도체 기판에 주는 손상을 더욱 저감시킬 수 있게 된다. 포토루미네슨스를 조사한바, 제2a 및 b도와 마찬가지로 에칭에 의한 반도체층의 손상이 거의 없다는 것이 밝혀졌다.
또한, 에칭후의 ZnSe 표면의 오염 상태를 오오거전자분광법으로 평가한 결과, 반응성 가스로서 HCl을 썼을 때가, Cl2를 썼을 때에 비해서 산소, 염소의 강도가 작았다. 이 이유에 대해서는, HCl 가스 플라즈마의 수소 래디칼로 ZnSe 표면의 산소, 및 염소가 제거된다고 생각되며, HCl 가스를 쓰므로서 청정한 ZnSe 표면이 얻어진다.
에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜ 기판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않는 것이었다.
디바이스 제작등, 실용상 유효한 에칭 조건은 이하와 같다.
우선, 가스압에 대해서는 정성적으로는 제5도에 도시하듯이 가스압이 높아질수록 에칭 속도가 빠르게 된다. 그러나, 너무 가스압이 높아지면 방전이 일어나지 않게 되며, 또 방전이 일어났을 경우에도(1pa이상)이온 껍질폭과 이온과 중성자의 평균 자유 행정이 거의 동일한 정도로 되며, 이온 빔에 지향성이 없어지며, 미세 가공에는 적합하지 않다. 가스압이 낮은 (1.0×10-3Pa이하)와 에칭 속도가 너무 늦어져서, 실제로 사용하기에 적합하지 않다. 표 4에는 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V로 에칭 가스로서 HCl 가스를 썼을때의 가스 압력에 대한 ZnSe의 에칭 속도의 변화를 나타낸다. 또한 표중의 P는 가스 압력(Pa), R는 에칭 속도(Å/분), S는 사이드 에칭의 상태이다.
마이크로파의 입사 출력은 출력이 높을수록 여기가 격심해지므로 플라즈마 밀도가 높아지며 에칭 속도는 빨라진다. 그러나, 고출력으로 하면 플라즈마 온도가 올라가서 전극의 열변형이 일어나거나, 기판 온도도 복사열로 올라가고 말며, 온도 제어가 곤란해진다. 1W 이상 1kW 이하의 범위에 있어서 양호한 에칭 특성이 얻어졌다. 표 5에는 에칭 가스를 HCl가스, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 인출 전압 400V로 했을때의 ZnSe의 에칭 속도의 마이크로파 입사 출력 의존성을 나타낸다.
[표 4]
또한, 표중의 M은 마이크로파의 입사 출력(W), R은 에칭 속도(Å/분)이다.
[표 5]
[표 6]
인출 전압에 관해서는, 전압이 높을수록 에칭 속도는 커진다. 그러나, 전압이 높아지면(1kV이상), 물리적 스패터링이 강해지고 기판 결정에 큰 손상을 주므로 바람직하지 않다.
인출 전압을 가하지 않은 경우(0V), 기판 온도를 200℃ 정도로 올리면 래디칼 종류에 의한 에칭이 일어난다. 이 경우 에칭은 등방적으로 진행한다. 표 6에는 에칭 가스를 HCl 가스, 가스 압력을 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력을 200W로 했을때의 에칭 속도의 인출 전압 의존성을 나타낸다. 또한, 표중의 H는 인출 전압(V), R는 에칭 속도(Å/분), D는 기판의 손상 상태이다.
또, 에칭 가스로서 HCl 가스를 쓰고 있는데, HBr 등 다른 할로겐화 수소에 대해서도 마찬가지의 결과가 얻어졌다.
다음에 반응성 가스로서 할로겐 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 썼을 경우의 실시예에 대해서 설명한다. 반응성 가스로서 순염소(99.999%)와 아르곤(99.999%)의 혼합 가스를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해서 수직 방향으로 에칭을 행했다. 이 경우 아르곤 가스 혼합비는 25%였다. ZnSe의 에칭 속도는, 약 800Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않는 것이었다. 제11도에 염소 가스와 아르곤 가스를 반응 가스에 썼을 경우의 아르곤 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시한다. 아르곤 혼합비가 25%일때 최대 에칭 속도가 얻어졌다. 이것은 아르곤 이온의 스패터링 효과로 에칭 표면에 부착하는 탄소가 제거되며 반응성 에칭이 진행되기 때문이다. 또한, 아르곤 가스를 혼합했을 경우쪽이 이상 방전이 일어나지 않으며 에칭 속도의 재현성은 배치 사이에서 ±2%로 되어 안정되었다.
반응성 가스로서 순염소(99.999%)와 수소(99.999%)의 혼합 가스를 쓴 경우, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해서 수직 방향으로 에칭을 행했다. 이 경우 수지 가스 혼합비는 25%였다. ZnSe의 에칭 속도는 약 750Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또한 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않게되는 것이다.
제12도에 염소 가스와 수소 가스를 반응 가스로 썼을 경우의 수소 가스 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시한다. 수소 가스 혼합비가 25%일때 최대 스위칭 속도가 얻어졌다. 이것은 수소 이온과 클리닝 효과로 에칭 표면에 부착되는 오염물이 제거된 반응성 에칭이 유효하게 진행되기 때문이다. 또한, 수소를 혼합했을 경우가 이상 방전이 일어나지 않으며 에칭 속도의 재현성은 배치 사이에서 ±1%로 되어 안정된다. 이때 사이드 에칭은 거의 일어나지 않는다. 또한, 수소 가스의 클리닝 효과로 에칭 측벽은 경계면에 가까운 표면상태로 되며 디바이스 응용상 매우 유효하다.
다음에 반응성 가스로서 순염소(99.999%)와 수소(99.999%)와 아르곤(99.999%)의 혼합 가스를 쓰며 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. 이 경우 수소 가스 혼합비는 50%, 아르곤 가스 혼합비는 25%였다. ZnSe의 에칭 속도는 약 900Å/분, 한편, 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±1% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않게 되는 것이다.
제13도에 염소 가스와 수소 가스와 아르곤 가스의 혼합가스를 반응 가스에 썼을 경우의 수소 가스 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시한다. 수소 가스 혼합비가 50%일때 최대 에칭 속도가 얻어졌다. 이것은 수소 이온에 의한 기판 표면의 클리닝 효과가 아르곤 이온의 스패터링 효과로 에칭 표면에 부착하는 탄소가 제거되며, 반응성 에칭이 진행하기 때문이다. 또한, 아르곤 가스를 혼합했을 경우가 이상 방전이 일어나지 않으며 에칭 속도의 재현성은 배치 사이에서 ±1%로 되어 안정했다. 또한, 에칭 측벽은 매우 평활하게 되며, 패턴 마스크대로의 치수 형상이 얻어졌다.
다음에 반응성 가스로서 순염소(99.999%)와 질소(99.999%)의 혼합 가스를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해서 수직 방향에서 에칭을 행했다. 이 경우 질소 가스 혼합비는 25%였다. ZnSe의 에칭 속도는 약 900Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않게 되는 것이다.
제14도에 염소 가스와 질소 가스를 반응 가스에 썼을 경우 질소 혼합비와 에칭 속도의 관계를 도시한다. 질소 혼합비가 25%일때 최대 에칭 속도가 얻어졌다. 이것은 질소 이온의 스패터링 효과로 에칭 표면에 부착하는 탄소가 제거되어 반응성 에칭이 진행하기 때문이다. 또한, 질소 가스는 용이하게 이온화되기 쉽기 때문에, 질소 가스를 혼합했을 경우쪽이 이상 방전이 일어나지 않으며 에칭 속도의 재현성은 배치 사이에서 ±2%로 되어 안정했다.
다음에 할로겐 가스의 래디칼 종류에 의해 건식 에칭을 행한 실시예에 대해서 설명한다. 제15도는 본 발명의 실시예에 있어서의 에칭 장치의 구성 개략 단면도를 도시한다. ECR 플라즈마실(1506)에서 발생한 생성 종류중 래디칼 종류만 꺼내기 위해서 ECR 플라즈마실(1506)은 에칭실(1505)보다 저진공이 되게 차동배기되고 있으며, 래디칼 종류는 열 운동에너지로 에칭실의 시료(1509)에 조사된다. 제16a 내지 c도는 제15도의 장치로 ZnSe를 에칭 가공했을때의 1실시예의 단면도이다. 제16a도는 에칭 전의 단면도이며, (1601)은 ZnSe, (1602)는 에칭 마스크이다. 또한, ZnSe 표면의 면방위는 (001)이다. 에칭 마스크(1602)는 SiO2를 쓰고 있다. 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스입력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 시료 온도 250℃로 에칭을 행했다. 제16b 및 c도는 에칭후의 단면도로, 제16B도는 [111]방향에서 본 단면도이고, 제16c도는 [110]방향에서 본 단면도이다. ZnSe의 에칭 속도는 약 800Å/분이었다. 가공 단면 형상은 제16b 및 c도에 도시하듯이, 이온이 삽입되지 않으므로 습식 에칭과 마찬가지로 결정 방위에 의존한다. 에칭 속도에 관해서 말하자면, 실용상 문제는 없으며, 또한 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±5% 이하, 배치 사이의 분포도 ±7% 이하였다.
다음에 전술한 에칭을 행하기 전에 수소 이온 빔에 의한 전처리 세척을 했을 경우의 실시예에 대해서 설명한다. 기판을 샘플 홀더에 설치한 후, 수소 이온 빔에 의한 기판 표면의 클리닝을 다음과 같이 행했다. 순수소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 400V, 시료 온도 25℃로 기판에 대해서 수직으로 수소 이온 빔을 조사한다. 수소 이온 빔으로 기판 표면의 잔류 불순물이 스패터링되며 청정한 기판 표면이 얻어진다. 그런다음, 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 600Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또, 에칭전의 수소 이온 빔의 클리닝으로 이것을 행하지 않을 때보다 에칭 속도의 안정화 및 재현성이 향상된다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±3%이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않는 것이었다. 또, 기판 표면의 수소 이온 빔에 의한 클리닝은 사이드 에칭의 억제에 효과가 있었다.
다음에 수소 래디칼에 의한 기판 전처리의 실시예를 설명한다. 제17도에는 본 발명의 실시예에 있어서의 에칭 장치의 구성 단면도를 도시한다. (1721)은 플라즈마실로 마이크로파 도파관(1723)이 접속되어 있으며, (1722)에서 도입된 수소 가스를 플라즈마 상태로 한다. 플라즈마실(1721)은 클리닝실(1720)측에서 차동 배기되고 있으므로, 플라즈마 방전으로 발생한 수소 래디칼은 열 운동 에너지로(1720)의 클닝실측에 분출한다. 또, 플라즈마실(1721)은 이온의 가속 전극을 갖지 않으므로 수소 이온은 클리닝실에 거의 분출하지 않고 수소 래디칼만이 클리닝실에 도달한다. 샘플 홀더(1713)를 클리닝실(1720)에 이동시키고, 샘플 홀더(1713)를 저항 가열함으로서 시료를 수소 래디칼로 클리닝할 수 있다.
기판을 샘플 홀더(1713)에 설치한 후, 클리닝실(1720)에 이동하고, 에칭을 행하기 전에 수소 래디칼 빔에 의한 기판 표면의 클리닝을 다음과 같이 행했다. 순수소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-2Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 시료 온도 400℃로 기판에 대해 수직으로 수소 래디칼 빔을 조사한다. 수소 래디칼 빔으로 기판 표면의 잔류 불순물이 에칭되며 청정한 기판 표면이 얻어진다. 그런다음, 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 700Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또 에칭전의 수소 래디칼 빔의 클리닝으로 이것을 행하지 않을 때보다 에칭 속도의 안정화 및 재현성이 향상된다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±3% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않는 것이었다.
다음에 희가스의 이온 빔에 의한 기판 전처리에 대해서 설명한다. 에칭을 행하기 전에 희가스의 이온 빔에 의한 기판 표면을 클리닝을 다음과 같이 행했다. 순아르곤(99.999%)을 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 400V, 시료 온도 25℃로 기판에 대해 수직으로 아르곤 이온 빔을 조사한다. 아르곤 이온 빔으로 기판 표면의 잔류 불순물이 스패터링되며 청정한 기판 표면이 얻어진다. 그런다음, 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 700Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또, 에칭전의 아르곤 이온 빔의 클리닝으로 이것을 행하지 않을 때보다 에칭 속도의 안정화 및 재현성이 향상된다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±3% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않게 되는 것이다.
다음에 산용액에 의한 기판 전처리의 실시예에 대해서 설명한다. 건식 에칭을 행하기 전에 산용액에 의한 기판 표면의 클리닝을 다음과 같이 행했다. 염산(35중량%)과 물의 1 : 1 용액에 기판을 15초간 담근 다음, 수세한다. 산용액으로 기판의 표면의 극히 얇은 층이 에칭되며 청정한 기판 표면이 얻어진다. 수세후, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)로 치환한 다음 질소 블로우(blow)한다. 그런다음, 기판을 샘플 홀더에 설치하고, 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰면, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 10W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 700Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 또, 건식 에칭전 염산 수용액에서 클리닝함으로서 이것을 행하지 않을 때보다 에칭 속도의 안정화 및 재현성이 향상된다. 다시 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±3% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 가공전과 거의 다르지 않게 되는 것이다.
다음에 전술한 이온 빔 또는 래디칼 빔의 조사와 동시에 광조사를 행하는 에칭의 실시예를 설명한다. 제18도에는 본 발명의 실시예에 있어서의 에칭 장치의 구성 개략 단면도를 도시한다. (1819)는 수은 램프이며, 시료 및 에칭 가스에 광조사를 행할 수 있는 구조로 되어 있다.
반응성 가스로서 순염소 가스를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 수은 램프 출력 200W, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향으로 에칭을 행했다. ZnSe의 에칭 속도는 약 1100Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 280Å/분이다. 상기 조건에서 순염소 가스를 쓰고, 광 조사를 행하지 않을 경우, 에칭 속도는 600Å/분에서, 광 조사를 변용함으로서 에칭 속도가 2배로 된다. 즉, 같은 에칭량에 대해서 광 조사를 변용하는 쪽이 저플라즈마 밀도, 저가속 전압으로 되며, 반도체 기판에 주는 손상을 보다 저감하게 된다.
다음에, 에칭시에 있어서의 기판 온도의 영향에 대해서 설명한다. 샘플 홀더는 냉각 가열부와 시료 설치부가 분리되어 있으며, 시료 설치부는 냉각 가열부와 완전하게 접촉하는 구조로 되어 있다. 냉각 가열부에는 수냉 파이프와 히터가 장착되어 있으며, 시료의 온도를 제어할 수 있다. 제어 범위는 -20℃에서 400℃이다. 10℃ 이하의 냉각에는 메타놀등의 유기 용매를 쓴다.
에칭 조건은, 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 이온 빔의 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향이다. 제19a도는 기판 온도 25℃, 제19b도는 기판 온도 120℃에서 에칭을 행한 결과이다. 에칭후의 단면 형상은 25℃의 경우, 제19a도에 도시하듯이 수직인데, 120℃의 경우는 제19b도에 도시하듯이 수직으로 되지 않으며, 웨스트를 가진 형상으로 된다. 또, 측벽의 모폴로지를 주사 전자현미경(SEM)으로 관찰한 바, 25℃의 경우는 50000 내지 100000배의 배율로 평활한 면이 얻어짐에 대해서, 120℃의 경우는 매우 조잡했다. 이 이유로서 25℃에서는 에칭중에 생성되는 ZnClx, SeClx 등의 염화물이 표면에서 산란한 이온 빔에서 측벽을 보호하는데 , 이들 염화물은 휘발성이 높으므로 120℃에서는 증발되고 말며, 측면의 보호가 없어지므로 사이드 에칭이 일어나고, 모폴로지도 악화된다고 생각된다. 이들 염화물이 보호막으로서 유효하게 작용하는 온도 범위는 80℃ 이하이다. 80℃보다 높은 온도에서는 증발되고 만다. 제20도는 기판 온도에 대한 ZnSe의 에칭 속도를 도시한 도면인데, 80℃ 부근에서 에칭 속도가 상승하기 시작하며 상기 결과와 대응한다.
또, 0℃ 이하에서는, 에칭 속도가 저하하는 것과, 기판 홀더가 주위에 비해서 상당히 온도가 낮아지므로 시료에 염소가 부착되기 쉬우며, 후의 시료의 취급이 복잡하게 되어 적당하지 않다.
다음에, 에칭 스탑의 검출 방법을 쓴 실시예에 대해서, 설명한다. 제21도에는 본 발명의 실시예에 있어서의 에칭 장치의 구성 개략 단면도를 도시한다. 에칭실(2107)에는 차동 배기 장치(2122)가 붙은 가스 분석관(2121)을 구비하며, 질량 분석기(2123)로 에칭중에 발생하는 가스의 질량 스팩트럼을 관측할 수 있다.
제22a 및 b도는 제21도의 장치로 GaAs(2202)상의 ZnSe(2201)를 에칭 가공했을때의 1실시예의 단면도이다.
제22a도는 에칭전의 단면도이며, (2203)은 포토레지스트의 에칭 마스크이다. 포토레지스트(2203)는 포지 타입을 쓰고 있으며, 통상적인 포토리소그래피 공정에 의해 마스크 제작을 행했으므로 마스크의 단면 형상은 테이퍼 상이된다. 기판을 샘플 홀더(2113)에 설치한 다음 반응성 가스로서 순염소(99.999%)를 쓰며, 가스 압력 1.0×10-1Pa, 마이크로파 입사 출력 100W, 인출 전압 500V, 시료 온도 25℃, 이온 빔이 조사 방향은 기판에 대해 수직 방향에서 에칭을 행했다. 에칭중은 질량 분석기(2123)에 의해 질량 스팩트럼을 관측하며, Zn 및 Se의 질량 스팩트럼이 감소되며, Ga 및 As 의 질량 스팩트럼이 발생하면, 마이크로파를 정지함으로서 ZnSe(2201)와 GaAs(2202)의 경계면에서 에칭을 정지할 수 있다. 제22b도는 에칭후의 단면도이다. ZnSe의 에칭 속도는 약 600Å/분, 한편 포토레지스트(포지타입)의 에칭 속도는 포스트 베이킹의 조건을 120℃, 30분간으로 했을때, 약 200Å/분이다. 에칭 마스크의 형상이 테이퍼를 가지고 있으며, 에칭 마스크도 스패터링으로 에칭이 다소 일어남으로, 가공 단면 형상은 제22b도에 도시하는 형상으로 되며, 이온 빔을 수직으로 입사해도 수직 단면이 되지 않는데, 에칭 속도에 관해서 말하자면 실용상 문제는 없다. 또한, 에칭 속도의 면내 분포는 20㎜×20㎜의 기판내에서 ±5% 이하, 가공후의 표면 모폴로지는 양호했다.
또, 질량 스팩트럼에 의한 에칭 종점의 검출을 행하고 있으므로, 에칭 시간으로 에칭 깊이를 제어하는 경우에 비해 ZnSe가 남는 일이 없고, GaAs의 오버 에칭도 최소로 되며, 메우 정확하게 재현성이 양호한 에칭이 가능했다.
제23도에는 본 발명의 실시예에 있어서의 에칭 장치의 구성 개략 단면도를 도시한다. 에칭실(2307)에는 편광해석용의 입사용 포트와 출사광용인 포트가 설치되어 있으며, 입사측으로부터의 광원(2320)보다 편광자(2322)로 직선 편광되며, 또한 1/4파장판(2323)을 통과해서 원편광된 광이 입사된다. 입사광은 시료(2312)로 반사된 직선 편광으로 되며 출사 포트에서 검광자(2324)를 지나 광전관(2325)으로 입사한다. 편광자(2322)와 검광자(2324)의 회전각도 및 광전관(2325)의 정보는 데이타 해석 장치(2326)에서 처리된 시료의 굴절율 및 막두께가 얻어진다.
에칭중에는 편광 해석법으로 ZnSe의 노출된 부분의 굴절율과 막두께를 연속적으로 측정하고, 원하는 나머지 두께에 이르면 마이크로파를 정지하면 된다. 또, 굴절율은 에칭이 ZnSe와 GaAs의 경계면에 이르렀을 때 크게 변화되므로 ZnSe와 GaAs의 경계면에서 에칭을 정지하는 것도 용이하게 된다. 또, 편광 해석법에 의한 에칭 종점의 검출을 행하고 있으므로 에칭 시간으로 에칭 깊이를 제어하는 경우에 비헤 오버 에칭도 없고, 매우 정확하게 재현성이 양호한 에칭이 가능했었다.
이상 말한대로, 본 발명에 의하면 이하의 효과가 얻어진다.
Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 에칭 방법으로 마이크로파 여기 ECR 플라즈마에 의한 반응성 이온 빔을 쓰므로써 종래의 습식 에칭 기술, 또는 이온 에칭, 반응성 이온 에칭등의 건식 에칭 기술과 비해 재현성, 제어성이 각별히 우수한 에칭을 행할 수 있다. 또, 특히 종래의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 건식 에칭 기술과 비교해서 반도체층에 주는 손상을 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 이온 빔, 에칭 마스크의 형상을 제어함으로서 테이퍼상의 홈, 수직 단면, 경사 홈등의 미세 가공이 가능해지며, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 쓴 디바이스를 재현성, 신뢰성 양호하게, 또한 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 반응성 가스를 여러가지로 선정하므로서 에칭 속도를 제어할 수 있으며, 또한 플라즈마의 안정화도 기능함으로, 재현성이 양호한 에칭 깊이를 제어할 수 있으며, 여러가지의 디바이스 작성을 위한 미세 가공이 용이해진다. 또한, 에칭 측면이 매우 평활해지며, 마스크 패턴대로의 에칭 형상이 얻어진다. 또한, 압력이 낮은 조건에서 에칭되므로, 에칭의 종점을 검출할 수 있으며, 에칭 속도에 상관없이 정확하게 재현성 있께 검출할 수 이게 되며, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 건식 에칭에 있어서의 배치 사이의 재현성이 대폭 향상되며 다양한 디바이스 양산이 용이해진다.
Claims (20)
- Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 가공 수단에서, 에칭 마스크를 형성하는 공정과, 반응성 가스를 방전실 분리형인 마이크로파 여기 ECR 플라즈마실에서 활성화시키고, 피처리 재료에 동일한 방향을 가진 이온 빔 또는 래디칼 빔을 조사함으로서 건식 에칭을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에칭 마스크의 재질은 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 산화알루미늄등의 절연물인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에칭 마스크의 재질은 몰리브덴, 니켈, 텅스텐등의 금속인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 최소한 1개의 할로겐 원소를 포함하는 가스임을 특징으로 하는 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 할로겐화 수소임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 상기 할로겐 가스와 불활성 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 상기 할로겐 가스의 수소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 상기 할로겐 가스와 불활성 가스와 수소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 상기 할로겐 가스와 질소 가스의 혼합 가스임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 상기 래디칼 빔의 조사 이전에 상기 피처리 재료에 수소 이온 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 상기 래디칼 빔의 조사 이전에 상기 피처리 재료에 수소 래디칼 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 상기 래디칼 빔의 조사 이전에 상기 피처리 재료에 불활성 가스의 이온 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 상기 래디칼 빔의 조사 이전에 상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 표면을 산용액에 담그는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 상기 래디칼 빔의 조사와 동시에 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반응성 가스의 압력은 5×10-3pa에서 1pa의 범위임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 마이크로파 입사 출력은 1W 이상 1kW 이하의 범위임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔을 방전실로부터 피처리 재료에 인출하기 위한 전압은 0V 이상 1kW 이하의 범위임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 피처리 재료의 에칭시의 기판 온도는 0℃ 이상 80℃ 이하임을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 래디칼 빔을 조사하는 건식이 에칭중에 에칭실의 질량 스팩트럼을 측정하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔 또는 래디칼 빔을 조사하는 건식 에칭중에 편광 해석법(ellipsometry)으로 전기 피처리 재료의 굴절율 및 막의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 에칭 방법.
Applications Claiming Priority (38)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP120718 | 1979-09-21 | ||
| JP43476 | 1989-02-23 | ||
| JP4347689 | 1989-02-23 | ||
| JP88982 | 1989-04-07 | ||
| JP1088983A JPH02267937A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP88983 | 1989-04-07 | ||
| JP1088982A JPH02267936A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1088984A JPH02267938A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP88984 | 1989-04-07 | ||
| JP9030889 | 1989-04-10 | ||
| JP90308 | 1989-04-10 | ||
| JP119721 | 1989-05-12 | ||
| JP1119732A JPH02298027A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1119720A JPH02298028A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP119728 | 1989-05-12 | ||
| JP1119728A JPH02298026A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1119721A JPH02298029A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP119720 | 1989-05-12 | ||
| JP119732 | 1989-05-12 | ||
| JP120715 | 1989-05-15 | ||
| JP1120718A JPH02299231A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP120717 | 1989-05-15 | ||
| JP120714 | 1989-05-15 | ||
| JP1120717A JPH02299230A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1120716A JPH02299229A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1120714A JPH02299227A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP120716 | 1989-05-15 | ||
| JP1120713A JPH02299226A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP120713 | 1989-05-15 | ||
| JP1120715A JPH02299228A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP136802 | 1989-05-30 | ||
| JP136801 | 1989-05-30 | ||
| JP1136802A JPH033234A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP1136801A JPH033235A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP172340 | 1989-07-04 | ||
| JP1172340A JPH0336725A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP283531 | 1989-10-31 | ||
| JP28353189 | 1989-10-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900013596A KR900013596A (ko) | 1990-09-06 |
| KR940002737B1 true KR940002737B1 (ko) | 1994-03-31 |
Family
ID=27586265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019900002105A KR940002737B1 (ko) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | 화합물 반도체의 에칭 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0386518B1 (ko) |
| KR (1) | KR940002737B1 (ko) |
| DE (1) | DE69033151T2 (ko) |
| HK (1) | HK1014297A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0457049A3 (en) * | 1990-04-19 | 1992-01-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dry etching method |
| DE69223534T2 (de) * | 1991-03-22 | 1998-07-09 | Shimadzu Corp | Trockenätzverfahren und Anwendung davon |
| US5968845A (en) | 1996-02-13 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for etching a compound semiconductor, a semi-conductor laser device and method for producing the same |
| US5893757A (en) * | 1997-01-13 | 1999-04-13 | Applied Komatsu Technology, Inc. | Tapered profile etching method |
| US6069035A (en) * | 1997-12-19 | 2000-05-30 | Lam Researh Corporation | Techniques for etching a transition metal-containing layer |
| JP2003328160A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＺｎＳｅ回折型光学部品およびその製造方法 |
| DE60310528T2 (de) * | 2003-05-07 | 2007-09-27 | Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza | Verfahren zum Festlegen einer Chalcogenidmaterial-Schicht, insbesondere in einem Verfahren zur Herstellung von Phasenumwandlungs-Speicherzellen |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4590091A (en) * | 1984-12-17 | 1986-05-20 | Hughes Aircraft Company | Photochemical process for substrate surface preparation |
| US4734152A (en) * | 1986-12-22 | 1988-03-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Dry etching patterning of electrical and optical materials |
-
1990
- 1990-02-20 EP EP90103252A patent/EP0386518B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-20 DE DE69033151T patent/DE69033151T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-21 KR KR1019900002105A patent/KR940002737B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-12-24 HK HK98115552A patent/HK1014297A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0386518A1 (en) | 1990-09-12 |
| HK1014297A1 (en) | 1999-09-24 |
| EP0386518B1 (en) | 1999-06-09 |
| KR900013596A (ko) | 1990-09-06 |
| DE69033151T2 (de) | 1999-12-09 |
| DE69033151D1 (de) | 1999-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100237587B1 (ko) | 마이크로파 플라즈마 처리방법 및 장치 | |
| US4705595A (en) | Method for microwave plasma processing | |
| US5145554A (en) | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors | |
| Shibano et al. | Etching yields of SiO2 by low energy CF x+ and F+ ions | |
| KR940002737B1 (ko) | 화합물 반도체의 에칭 방법 | |
| CN108470777B (zh) | 用于透射电镜原位通电芯片的拥有纳米级间距小电极的材料测试单元制备方法 | |
| Chen et al. | Application of magnetic neutral loop discharge plasma in deep silica etching | |
| JP3052321B2 (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| US5194119A (en) | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors | |
| US5133830A (en) | Method of pretreatment and anisotropic dry etching of thin film semiconductors | |
| US5236537A (en) | Plasma etching apparatus | |
| Karulkar et al. | XPS/AES investigation of cross contamination in a plasma etcher | |
| JPH05275402A (ja) | 固体表面加工方法 | |
| JPH02298027A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| Dutta | Vertical etching of thick SiO2 using C2F6‐based reactive ion beam etching | |
| JPH033234A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| JPH02299231A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| Nagano et al. | Low-damage sputtering of GaAs and GaP using size-selected Ar cluster ion beams | |
| JPH02299227A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| JPH033235A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| JPH03174504A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH02298026A (ja) | 化合物半導体のエッチング方法 | |
| JPH0324776B2 (ko) | ||
| JPH0234427B2 (ko) | ||
| JP2964553B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090326 Year of fee payment: 16 |
|
| EXPY | Expiration of term |