JPH02299226A - 化合物半導体のエッチング方法 - Google Patents

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、ｎ−ＶＩ族化合物半導体のエツチング方法に
関するものである。

［従来技術］ セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｅＳ）など、
およびこれらの混晶より成る■−■族化合物半導体の従
来の微細加工方法は、フォトレジストあるいは二酸化シ
リコンなどの絶縁膜をマスクとするウェットエツチング
技術、ドライエツチング技術がある。ウェットエツチン
グ技術において、エツチング液として主に用いられてい
るのは、水酸化ナトリウム水溶液、塩酸、硝酸−塩酸一
水の混合液が挙げられ、これらのエツチング液は、所望
のエツチング速度を得るために、適当な温度、あるいは
組成で使用されている。

一方ドライエツチング技術は、平行平板電極を用いたＡ
ｒなどの不活性ガスによるイオンエツチング、ＢＣｌ３
などの反応性ガスによる反応性イオンエツチングが挙げ
られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術によるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の加工には、以下の問題がある。

ウェットエツチング技術については、一般的な問題とし
て、再現性にかけることが挙げられる。

温度、エツチング液の組成などをかなり厳密にコントロ
ールしなければ一定したエツチング速度が得られない。

さらに揮発性の物質を含むエツチング液の場合、時間と
共にエツチング液の組成が変化するのでエツチング液を
作製したときと、時間が経過したときとでは、エツチン
グ速度が大きく変わってしまうという問題がある。

１ｌ−ＶＩ族化合物半導体のウェットエツチングは、他
のｍ−ｖ族化合物半導体などに比べ、問題が多い。例え
ば、ＺｎＳ　ｅを塩酸−硝酸系エツチング液でエツチン
グを行う場合、エツチング液がＺｎ５ｅ中にしみ込み、
長時間の水洗を行っても完全に除去する゛ことは困難で
あり、膜質の特性を著しく悪化させる。また、Ｚｎ５ｅ
、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘを、ＮａＯＨ水溶液でエツチング
を行う場合、表面モホロジーが極端に悪化してしまい、
精密なエツチングに適しているとはいえない。塩酸を用
いた場合は、エツチング速度が非常に遅く、ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を用いたデバイス作製には実用的ではな
い。

一方Ａｒなどの不活性ガスを用いたイオンエツチング技
術は、エツチング速度を実用的レベルにするにはプラズ
マ放電のパワーを強くする必要があり、半導体基板に大
きなダメージを与えてしまう。また、ＢＣｌ３などの反
応性ガスを用いた反応性イオンエツチングは、イオンエ
ツチングに比べれば、多少基板に与えるダメージは低減
できるが、許容される範囲のものではない。

このように、従来の方法によるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体のエツチングは、非常にむずかしく、■−■族化合物
半導体を用いたデバイス作製の大きな障害となっていた
。そこで本発明は、上記問題点を解決するもので、その
目的とするところは、再現性、実用性があり、またエツ
チング後の基板の損傷が極めて小さい、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のエツチング方法を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の化合物半導体のエツチング方法は、■−ＶＴ族
化合物半導体の加工手段において、反応性ガスを放電室
分離型のマイクロ波励起・ＥＣＲプラズマ室で活性化さ
せ、被処理材料を前記反応性ガスのラジカル種によりエ
ツチングする工程を含み、反応性ガスは、少なくともハ
ロゲン元素を含むことを特徴とする。

［実　施　例］ 以下本発明の方法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体にエ
ツチング加工を施した実施例を示す。

まず、第３図には本発明の実施例におけるエツチング装
置の構成概略断面図を示す。反応性の強いハロゲン元素
を含むガスをエツチングガスとして用いるため、試料準
備室３とエツチング室４とがゲートバルブ５により分離
された構造となっており、エツチング室４は常に高真空
状態に保たれている。６は電子・サイクロトロン共鳴（
ＥＣＲ）プラズマ室であり、磁場発生用円筒ドーナッツ
型コイル７で囲まれ、マイクロ波導波管８との接続部に
は、マイクロ波導入石英窓がある。マイクロ波で電離・
発生した電子は、軸対称磁場によりサイクロトロン運動
を行いながらガスと衝突を繰り返す。この回転周期は、
磁場強度が、例えば８７５ガウスのときマイクロ波の周
波数、例えば２゜４５ＧＨｚと一致し、電子系は共鳴的
にマイクロ波のエネルギーを吸収する。このため低いガ
ス圧でも放電が持続し、高いプラズマ密度が得られ、反
応性ガスが長寿命で使用できる。さらに中心部での高い
電解分布により、電子・イオンが中心部に集束するので
、イオンによるプラズマ室側壁のスパッタ効果が小さく
、高清浄なプラズマが得られる。ＥＣＲプラズマ室６で
発生した生成種のうちラジカル種のみ取り出すため、Ｅ
ＣＲプラズマ室６はエツチング室５より低真空となるよ
うに差動排気されており、ラジカル種は、熱運動エネル
ギーによりエツチング室の試料９に照射される。

第１図は、第８図の装置により、Ｚｎ５ｅをエツチング
加工したときの一実施例の断面図である。

第１図（ａ）は、エツチング前の断面図であり、ｌはＺ
ｎ５ｅ、２はエツチングマスクである。なお、Ｚｎ５ｅ
の表面の面方位は（００１）である。

エツチングマスク２は、ＳｉＯ２を用いている。反応性
ガスとして純塩素（９９，９９９％）を用い、ガス圧力
１．０ＸＩＯ−’Ｐａ、　　マイクロ波入射出力１００
Ｗ、　試料温度２５０℃エツチングを行った。第１図（
ｂ）、　（Ｃ）は、エツチング後の断面図であり、　（
ｂ）は［Ｔ１０］、（Ｃ）は〔１１０〕方向からみた断
面図である。る。Ｚｎ５ｅのエツチング速度は、約８０
　ＯＡ／分であった。、加工断面形状は、第１図（ｂ）
、　（Ｃ）に示すように、イオンが介在しないので、ウ
ェットエツチングと同様に結晶方位に依存する。エツチ
ング速度に関していえば、実用上問題なく、さらにエツ
チング速度の面内分布は、２０ｍｍｘ２０ｍｍの基板内
で±５％以下、バッチ間の分布も±７％以下であった。

第２図（ａ）、　　（ｂ）は、エツチング前のＺｎ５ｅ
基板と、上記条件でエツチングを行った後のＺｎ５ｅの
フォトルミネッセンスを比べたものである。　（ａ）は
エツチング前の、　（ｂ）はエツチング後のフォトルミ
ネッセンスである。

バンド端の発光による相対強度と、深い準位による発光
の相対強度比は、エツチング前後とも約５０と変化がな
く、エツチングによる半導体層の損傷は全くないことが
わかる。

本実施例においては、ｎ−ｖｒ族化合物半導体としてＺ
ｎ５ｅについて説明を行ったが、Ｚｎ５ｘＳｅ　＋−ｘ
　（０＜　ｘ≦１）など他のｎ−ｖｘ族化合物半導体に
ついても有効である。また反応性ガスとして、純塩素ガ
スを用いているが、ハロゲン元素を含むガス、例えばＢ
ｒ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ　２Ｆ２、などでもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば以下の効果が得られ
る。

１ｌ−Ｖｌ族化合物半導体のエツチング方法として、マ
イクロ波励起・ＥＣＲプラズマによる反応性ガスのラジ
カル種を用いることにより、従来のウェットエツチング
技術、あるいは、イオンエツチング、反応性イオンエツ
チングなどのドライエツチング技術と比べ、再現性、制
御性の格段に優れたエツチングを行うことができる。ま
た、特に従来のＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体のドライエツ
チング技術では少なからず半導体層に損傷を与えており
、無損傷とすることは不可能であったが、本発明によれ
ば、半導体層に損傷を与えることはなく、ｎ−■族化合
物半導体を用いた良好な特性のデバイスを、再現性、信
頼性よく、かつ容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の方法により、Ｚｎ５
ｅのエツチングを行った一実施例を示す図。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ本発明の方法によ
るエツチングの前後のＺｎＳ　ｅ層のフォトルミネッセ
ンスを示す図。 第３図は、本発明の実施例に用いたエツチング装置の概
略図。 ■・・・ＺｎＳ　ｅ基板 ２・・・５ｉ０２マスク ３・・・試料準備室 ４・・・エツチング室 ５・・・ゲートバルブ ６・・・ＥＣＲプラズマ発生室 ７・・・電磁石 ８・・・マイクロ波導波管 ９・・・試料 １０・・・サンプルホルダー １１・・・ガス導入部 １２・・・搬送棒 １３・・・排気系 １４・・・排気系 代理人弁理士　鈴木喜三部（他１名） ７丁μンエ％＋レキュどｅＶ＞ （幻 ）オトン・工８ルヤ゛二（ｄ） （１７ン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）II−VI族化合物半導体の加工手段において、反応
   性ガスを放電室分離型のマイクロ波励起・ＥＣＲプラズ
   マ室で活性化させ、被処理材料を前記反応性ガスのラジ
   カル種によりエッチングする工程を含むことを特徴とす
   る化合物半導体のエッチング方法。
2. （２）前記反応性ガスは、少なくともハロゲン元素を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物
   半導体のエッチング方法。