JPH02220436A - 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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- JPH02220436A JPH02220436A JP4212289A JP4212289A JPH02220436A JP H02220436 A JPH02220436 A JP H02220436A JP 4212289 A JP4212289 A JP 4212289A JP 4212289 A JP4212289 A JP 4212289A JP H02220436 A JPH02220436 A JP H02220436A
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体結晶の原子層単位でのドライエツ
チング方法に関する。
チング方法に関する。
従来のドライエツチングは主として、反応性ガスの放電
プラズマによって生成されたイオンや、中性2ジカルと
、基板表面の、衝突・吸着・反応・脱離によって行われ
ていた。イオンは通常数10eVないし数100eVに
加速されて基板に突入するため、原子層単位で基板表面
層部を剥ぎ取るにはエネルギーが過剰である上、基板表
面の欠陥が無視できなかった。欠陥が極力抑制されたエ
ツチング方式としては、中性の反応性ガスに適当な波長
の光(電磁波)を照射し、生成された中性ラジカルと基
板表面との光化学反応を利用する光励起エツチングが知
られている。光励起エツチングは、過剰エネルギーによ
る基板表面での欠陥が避けられ、されに製造プロセスの
低温化も実現できる。また、エツチング過程の精密制御
の点からも放電励起よりも優れている。
プラズマによって生成されたイオンや、中性2ジカルと
、基板表面の、衝突・吸着・反応・脱離によって行われ
ていた。イオンは通常数10eVないし数100eVに
加速されて基板に突入するため、原子層単位で基板表面
層部を剥ぎ取るにはエネルギーが過剰である上、基板表
面の欠陥が無視できなかった。欠陥が極力抑制されたエ
ツチング方式としては、中性の反応性ガスに適当な波長
の光(電磁波)を照射し、生成された中性ラジカルと基
板表面との光化学反応を利用する光励起エツチングが知
られている。光励起エツチングは、過剰エネルギーによ
る基板表面での欠陥が避けられ、されに製造プロセスの
低温化も実現できる。また、エツチング過程の精密制御
の点からも放電励起よりも優れている。
GaAsの光励起エラキングの例がガルウムアーセナイ
ド・アンド・リレイテドコンバウンド・インターナショ
ナル・フィジイクス・コンファレンス・シリーズ、ナン
バー60 (GalliumArsenide and
Re1ated Compounds、Int、Ph
ys、Conf、ser、NO,60)に掲載のニス・
ヨコヤマ、ティー・イノウニ、ワイ・ヤマカゲ、アンド
、エム・ヒロス(S、Yokoyaw+a、T、Yam
akage、and M、Hirose)による論文「
レーザーインデユースト・フォトケミカル・エツチング
・オブ・ガリウムアーセナイド・アンド・イッツ・キャ
ラクタライゼーション・パイ・エックスレイ・フォトエ
レクトロン・スペクトロスコピー・アンド・ルミネッセ
ンス」(Laser−InducedPhotoche
mical Etching of GaAs and
Its Charactization by X−R
ay PhotoelectronSpectrosc
opyand Lum1nescence)に報告され
ている。この例は、GaAs結晶をHCI(5%)とH
e (95%)の混合ガス中で波長193nmのArF
エキシマレーザ光の照射によりエツチングする。混合ガ
ス圧6.65X10’ Pa、基板温度20℃の条件で
GaAsの絶縁性基板に対して約200人/分のエツチ
ング速度が得られている。反応の素過程としては、HC
Iがエキシマレーザ−光の照射により解離してC1ラジ
カルが発生ずる。このCIラジカルが、GaAsと反応
し、 GaAs+6HC1 一*GaC13+AsC13+3H2 の反応が進み、エツチングが進行する。
ド・アンド・リレイテドコンバウンド・インターナショ
ナル・フィジイクス・コンファレンス・シリーズ、ナン
バー60 (GalliumArsenide and
Re1ated Compounds、Int、Ph
ys、Conf、ser、NO,60)に掲載のニス・
ヨコヤマ、ティー・イノウニ、ワイ・ヤマカゲ、アンド
、エム・ヒロス(S、Yokoyaw+a、T、Yam
akage、and M、Hirose)による論文「
レーザーインデユースト・フォトケミカル・エツチング
・オブ・ガリウムアーセナイド・アンド・イッツ・キャ
ラクタライゼーション・パイ・エックスレイ・フォトエ
レクトロン・スペクトロスコピー・アンド・ルミネッセ
ンス」(Laser−InducedPhotoche
mical Etching of GaAs and
Its Charactization by X−R
ay PhotoelectronSpectrosc
opyand Lum1nescence)に報告され
ている。この例は、GaAs結晶をHCI(5%)とH
e (95%)の混合ガス中で波長193nmのArF
エキシマレーザ光の照射によりエツチングする。混合ガ
ス圧6.65X10’ Pa、基板温度20℃の条件で
GaAsの絶縁性基板に対して約200人/分のエツチ
ング速度が得られている。反応の素過程としては、HC
Iがエキシマレーザ−光の照射により解離してC1ラジ
カルが発生ずる。このCIラジカルが、GaAsと反応
し、 GaAs+6HC1 一*GaC13+AsC13+3H2 の反応が進み、エツチングが進行する。
従来の光励起エッ°キングでは、化合物半導体の1つの
元素のエツチングを起こす条件と別の元素のエツチング
を起こす条件は同じである。すなわちエツチング過程に
反応遇択性がない。このため、GaAsの場合でGa原
子層を1層はぎ取り、次にその下のAs原子層をはぎ取
り、次々と原子層単位でエツチングを行っていくことは
できない。
元素のエツチングを起こす条件と別の元素のエツチング
を起こす条件は同じである。すなわちエツチング過程に
反応遇択性がない。このため、GaAsの場合でGa原
子層を1層はぎ取り、次にその下のAs原子層をはぎ取
り、次々と原子層単位でエツチングを行っていくことは
できない。
本発明はこのような従来の閏題点を解決するためになさ
れたもので、化学物半導体のエツチング過程に制御性の
高い反応選択性を与えて原子層単位でのエツチング技術
を提供すること目的とする。
れたもので、化学物半導体のエツチング過程に制御性の
高い反応選択性を与えて原子層単位でのエツチング技術
を提供すること目的とする。
本発明は、二元素から構成される化合物半導体を、この
化合物半導体と反応する反応性ガスに、該反応性ガスと
前記化合物半導体の構成元素とから成る反応生成物のガ
スを混合したエッチャントガス(混合ガス)中で前記反
応性ガスと反応させる第1の工程と、第1の工程を経た
化合物半導体の温度を、当該添加反応生成ガスに加えら
れた分圧に等しい飽和蒸気圧を与える温度よりも高い状
態で前記化合物半導体表面上の第1の工程で生じた反応
生成物を脱離させる第2の工程とを交互にくり返すこと
を特徴とする原子層単位でのエツチング方式である。
化合物半導体と反応する反応性ガスに、該反応性ガスと
前記化合物半導体の構成元素とから成る反応生成物のガ
スを混合したエッチャントガス(混合ガス)中で前記反
応性ガスと反応させる第1の工程と、第1の工程を経た
化合物半導体の温度を、当該添加反応生成ガスに加えら
れた分圧に等しい飽和蒸気圧を与える温度よりも高い状
態で前記化合物半導体表面上の第1の工程で生じた反応
生成物を脱離させる第2の工程とを交互にくり返すこと
を特徴とする原子層単位でのエツチング方式である。
[作用]
本発明では、反応性ガスと化合物半導体の構成元素とが
反応する第1の工程で、エッチャントガスとして、反応
性ガスに該反応性ガスと化学物半導体の構成元素とが反
応した場合に生成される反応生成物と同じ組成のガスを
飽和蒸気圧量だけ混合したガスを用いる。このため、化
合物半導体表面ではエッチャントガスに含まれる反応ガ
スと同種の反応生成物が表面から脱離せず、該反応生成
物が表面をおおった状態でエツチングが停止する。
反応する第1の工程で、エッチャントガスとして、反応
性ガスに該反応性ガスと化学物半導体の構成元素とが反
応した場合に生成される反応生成物と同じ組成のガスを
飽和蒸気圧量だけ混合したガスを用いる。このため、化
合物半導体表面ではエッチャントガスに含まれる反応ガ
スと同種の反応生成物が表面から脱離せず、該反応生成
物が表面をおおった状態でエツチングが停止する。
次に第2の工程で化合物半導体の温度を十分高い温度と
することにより第1の工程で形成された化合物半導体表
面上の反応生成物が脱離する。この第1の工程と第2の
工程を1サイクルとして化合物半導体の原子層または分
子層が1層だけエツチングされる。
することにより第1の工程で形成された化合物半導体表
面上の反応生成物が脱離する。この第1の工程と第2の
工程を1サイクルとして化合物半導体の原子層または分
子層が1層だけエツチングされる。
従って基板温度の切り変えをくり返すことにより原子層
単位でのエツチングが可能となる。
単位でのエツチングが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第1図は反発明の一実施例を示した加工装置の断面図で
あり、GaAsの分子層単位のエツチングを示す。Ga
AsとC12ガスとの反応生成物GaCl3とAsC1
3である。したがって低温側のエツチングチャンバー1
2および高温側のチャンバー13内に導入するエッチャ
ントガスは、CI□ガス16に加えGaC1,ガス17
をGaAs基板温度に対する飽和蒸気正分だけ混合する
。基板温度25℃ではC1,ガス16とGaC1,ガス
17の全圧をITo r r、GaC13ガス17の分
圧をlXl0−’Torrに設定する。第2図にGaC
13とAsCI、の平衡蒸気圧を示す、上記の設定は、
第2図の◎印で示したガス圧(ITorr)となり基板
温度25℃でエッチャントガス圧はAsCl3の蒸気圧
より低くGac11蒸気圧より高い。
あり、GaAsの分子層単位のエツチングを示す。Ga
AsとC12ガスとの反応生成物GaCl3とAsC1
3である。したがって低温側のエツチングチャンバー1
2および高温側のチャンバー13内に導入するエッチャ
ントガスは、CI□ガス16に加えGaC1,ガス17
をGaAs基板温度に対する飽和蒸気正分だけ混合する
。基板温度25℃ではC1,ガス16とGaC1,ガス
17の全圧をITo r r、GaC13ガス17の分
圧をlXl0−’Torrに設定する。第2図にGaC
13とAsCI、の平衡蒸気圧を示す、上記の設定は、
第2図の◎印で示したガス圧(ITorr)となり基板
温度25℃でエッチャントガス圧はAsCl3の蒸気圧
より低くGac11蒸気圧より高い。
またGaAs基板11をエツチングチャンバー12内の
上記エッチャントガス中で波長308nmのXeC1エ
キシマレーザ−光15を照射することにより、C1,ガ
ス16とGaAsのGaまたはAsが反応しGaC13
、AsC13が生成される。このAsC13の平衡蒸気
圧は25℃でl QTo r rと、エッチャントガス
圧ITorより高いため、AsC13はGaAs基板表
面より脱離する。しかしGaCl3の平衡蒸気圧は25
℃でlXl0−’Torrと低く、しかもエッチャント
ガスにはG a C1sガスが飽和蒸気正分のI X
10−”To r rだけ含まれているため、基板表面
に残留する。従って、As層はAsC1319の形で除
去され、Ga層はC12ガスと反応しGaCl318の
形で表面に残留しエツチングが停止する。
上記エッチャントガス中で波長308nmのXeC1エ
キシマレーザ−光15を照射することにより、C1,ガ
ス16とGaAsのGaまたはAsが反応しGaC13
、AsC13が生成される。このAsC13の平衡蒸気
圧は25℃でl QTo r rと、エッチャントガス
圧ITorより高いため、AsC13はGaAs基板表
面より脱離する。しかしGaCl3の平衡蒸気圧は25
℃でlXl0−’Torrと低く、しかもエッチャント
ガスにはG a C1sガスが飽和蒸気正分のI X
10−”To r rだけ含まれているため、基板表面
に残留する。従って、As層はAsC1319の形で除
去され、Ga層はC12ガスと反応しGaCl318の
形で表面に残留しエツチングが停止する。
次にGaCl3が表面に残留しているGaAs基板を、
温度が100℃以上の高温側のチャンバー13に移すと
、GaCl318は沸騰し蒸発する。このようにGaC
13がGaAs基板表面から脱離すれば全面に次のAs
層が現われることになり、単分子層エツチングの一サイ
クルが終わる0次のAs層のエツチングは、GaAs基
板11を再びエツチングチャンバー12にもどして前述
のプロセスを繰り返す、上記のエツチングプロセスを逐
次繰り返すことにより、チャンバー13では常にAs層
でエツチングを停止することができ、また1サイクルで
As層とGa層の2層を除去できるのでエツチング層厚
もエツチングのサイクル数で制御できる。GaAsの(
100)面の1サイクル当りのエツチング速度は2.8
3人/1サイクルであり、この値は分子層1層分に相当
し、分子層レベルのエツチングが実現されている。
温度が100℃以上の高温側のチャンバー13に移すと
、GaCl318は沸騰し蒸発する。このようにGaC
13がGaAs基板表面から脱離すれば全面に次のAs
層が現われることになり、単分子層エツチングの一サイ
クルが終わる0次のAs層のエツチングは、GaAs基
板11を再びエツチングチャンバー12にもどして前述
のプロセスを繰り返す、上記のエツチングプロセスを逐
次繰り返すことにより、チャンバー13では常にAs層
でエツチングを停止することができ、また1サイクルで
As層とGa層の2層を除去できるのでエツチング層厚
もエツチングのサイクル数で制御できる。GaAsの(
100)面の1サイクル当りのエツチング速度は2.8
3人/1サイクルであり、この値は分子層1層分に相当
し、分子層レベルのエツチングが実現されている。
本実施例では、1サイクルでAs層とGa層の2層をエ
ツチングする場合を示したが、以下に示すように1サイ
クルでGa層とAs層を1層ずつエツチングすることも
可能である。第1にCI。
ツチングする場合を示したが、以下に示すように1サイ
クルでGa層とAs層を1層ずつエツチングすることも
可能である。第1にCI。
ガスにAsC13飽和蒸気圧量だけ混合したエッチャン
トガスを用いてGaAsの光励起エツチングを行い、A
s Cl 3を生成しGaAs表面に残留させる0次
にGaAs基板を高温側チャンバーに移してAsC13
だけを脱離させてAs層1層だけの原子層エツチングが
実現できる。第2にGa層が表面に露出しなGaAsを
低温側チャンバー12に移して前記の実施例と同じよう
にたC12ガスにGaC13ガスを飽和蒸気圧だけ混合
したエッチャントガスを用いて光励起エツチングを行い
、GaCl3を生成しGaAs表面に残留させる0次に
GaAs基板を高温側チャンバーに移してGaC1gだ
けを脱離させてGa層1層だけの原子層エツチングが実
現できる。上記の工程をくり返すことにより1サイクル
でGa層またはAs層を1層だけエツチングする原子層
エツチングが可能である。
トガスを用いてGaAsの光励起エツチングを行い、A
s Cl 3を生成しGaAs表面に残留させる0次
にGaAs基板を高温側チャンバーに移してAsC13
だけを脱離させてAs層1層だけの原子層エツチングが
実現できる。第2にGa層が表面に露出しなGaAsを
低温側チャンバー12に移して前記の実施例と同じよう
にたC12ガスにGaC13ガスを飽和蒸気圧だけ混合
したエッチャントガスを用いて光励起エツチングを行い
、GaCl3を生成しGaAs表面に残留させる0次に
GaAs基板を高温側チャンバーに移してGaC1gだ
けを脱離させてGa層1層だけの原子層エツチングが実
現できる。上記の工程をくり返すことにより1サイクル
でGa層またはAs層を1層だけエツチングする原子層
エツチングが可能である。
また本実施例では、化合物半導体としてGaAsの場合
を示したが、InP等の他の二元素で構成される化合物
半導体にも本発明は適用できる。
を示したが、InP等の他の二元素で構成される化合物
半導体にも本発明は適用できる。
尚、実施例では基板表面に残留した反応生成物を取り除
くのに温度の異なるチャンバーに基板を移したが、他の
方法、例えば、効率は悪くなるが、1つのチャンバー内
に基板を留め、ガスの供給を止めると共に基板温度変化
させる方法等によってもよい。
くのに温度の異なるチャンバーに基板を移したが、他の
方法、例えば、効率は悪くなるが、1つのチャンバー内
に基板を留め、ガスの供給を止めると共に基板温度変化
させる方法等によってもよい。
以上説明したように、本発明の原子層エツチングによれ
ば、化合物半導体のドライエツチングにおいて平衡蒸気
圧温度の違いにより反応生成物が蒸発するか残留するか
を制御することができ、1種類の元素をエツチングする
反応と別の種類の元素をエツチングする反応に明確な反
応選択性を与えることができる。
ば、化合物半導体のドライエツチングにおいて平衡蒸気
圧温度の違いにより反応生成物が蒸発するか残留するか
を制御することができ、1種類の元素をエツチングする
反応と別の種類の元素をエツチングする反応に明確な反
応選択性を与えることができる。
上記の理由により、半導体結晶の原子層単位でのエツチ
ングが可能となり、基板の移動やガスの切り替えの1サ
イクルで原子層が11または2層だけ除去される。従っ
てサイクル数のみでエツチング量を決定することができ
、精密なエツチング量の制御が可能となる。
ングが可能となり、基板の移動やガスの切り替えの1サ
イクルで原子層が11または2層だけ除去される。従っ
てサイクル数のみでエツチング量を決定することができ
、精密なエツチング量の制御が可能となる。
チャンバー、13・・・低温側チャンバー 16・・・
CI2ガス、17− G a Cl 3ガス、18−・
・残留GaC13,19・・・AsC13。
CI2ガス、17− G a Cl 3ガス、18−・
・残留GaC13,19・・・AsC13。
Claims (1)
- 二元素から構成される化合物半導体を、当該化合物半導
体と反応する反応性ガスに、該反応性ガスと前記化合物
半導体の構成元素から成る反応生物のガスを添加した混
合ガス雰囲気中で、前記添加ガスの飽和蒸気圧を与える
温度よりも低温側で、前記混合ガスと反応させる第1の
工程と、前記混合ガス中の前記反応性ガスを遮断して第
1の工程を経た前記半導体の温度を、前記飽和蒸気圧温
度よりも高くして前記半導体表面上の第1の工程で生じ
た反応生成物を脱離させる第2の工程とを交互に繰り返
すことを特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212289A JPH0821569B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212289A JPH0821569B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220436A true JPH02220436A (ja) | 1990-09-03 |
| JPH0821569B2 JPH0821569B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12627145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212289A Expired - Lifetime JPH0821569B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821569B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5399230A (en) * | 1992-06-05 | 1995-03-21 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for etching compound semiconductor |
| JPH0897193A (ja) * | 1994-02-15 | 1996-04-12 | At & T Corp | 半導体素子の製造方法 |
| US5527417A (en) * | 1992-07-06 | 1996-06-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photo-assisted CVD apparatus |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4212289A patent/JPH0821569B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5399230A (en) * | 1992-06-05 | 1995-03-21 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for etching compound semiconductor |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821569B2 (ja) | 1996-03-04 |
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