JPH04287320A - 光励起エッチング方法 - Google Patents

光励起エッチング方法

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JPH04287320A
JPH04287320A JP5177991A JP5177991A JPH04287320A JP H04287320 A JPH04287320 A JP H04287320A JP 5177991 A JP5177991 A JP 5177991A JP 5177991 A JP5177991 A JP 5177991A JP H04287320 A JPH04287320 A JP H04287320A
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JP
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etched
photo
layer
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JP5177991A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kuroda
黒田 滋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光励起エッチング方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の電子デバイスの高速化、高周波動
作等の要請に伴い、半導体材料はSiからGaAsへ、
更にInGaAsへと変遷し、化合物半導体材料、特に
Inを含む化合物半導体材料を用いたデバイス開発が重
要になっていきている。その典型的なものとして、In
GaAsをチャネルとした電子デバイスが提供されてい
るが、その製造に際して、ヘテロ接合を利用したゲート
部リセスエッチングを高選択比、高制御性、高スループ
ットで行う必要がある。
【0003】例えばn─InGaAs/N─InAlA
s/i─InGaAsを用いたHEMT(High E
lectron Mobility Transist
or)のゲート部リセスエッチングを行うには、光励起
エッチングによりキャップ層であるn─InGaAsを
エッチングし、その下層であるN─InAlAsでエッ
チングを停止させる、いわゆる選択リセスエッチングを
行う。その際、従来はエッチングガスとしてハロゲン化
メタン(CH3 Br等)を用い、光励起用光源として
低圧水銀ランプを用いていた。
【0004】ところが、エッチングガスのハロゲンと被
エッチング材料のInとはエッチング中に化合物を生成
し易い。生成したInハロゲン化物は被エッチング材料
の表面に残渣として堆積するが、蒸気圧が低いため蒸発
除去されず、InGaAs表面を被覆した状態で残留す
る。そのため、エッチングレートが遅くなり、InGa
AsとInAlAsのエッチング選択比を低下し、また
InGaAs表面のモホロジーも悪化するという問題が
あった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解消し、エッチングレートおよび選択比を高め、ウェ
ハ面内でのエッチング制御性を向上させて良好な表面モ
ホロジーを確保できる光励起エッチング方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光励起エッチング方法は、エッチングガ
スに光を照射して光励起反応を生起させ、これにより生
成した反応種を被エッチング材料と反応させてエッチン
グを行う光励起エッチング方法において、実質的にアル
カンから成るエッチングガスに紫外光を照射し、反応種
としてメチル基を生成させることを特徴とする。
【0007】
【作用】図1を参照して、本発明の原理を説明する。エ
ッチングチャンバ1内に、エッチングガス2としてアル
カン(=メタン系列:一般式Cn H2n+2)のガス
を導入し、これに紫外光3を照射して光励起反応により
反応種としてメチル基(CH3 )を生成させ、これを
ウェハ(被エッチング材料)4と反応させてウェハ表面
をエッチングする。
【0008】例えば、エッチングガスであるアルカンと
してメタン(CH4)を用いた場合、これに紫外光を照
射すると、光励起によりCH4 →CH3 +Hの反応
が生起され、発生した反応種としてのメチル基(CH3
 )が被エッチング材料と反応し、被エッチング材料の
メチル化生成物が生じる。メチル化生成物は一般に蒸気
圧が高く、これが蒸発することによりエッチングが行わ
れる。
【0009】例えば、被エッチング材料がInを含む化
合物半導体である場合、これと反応種CH3 とが被エ
ッチング材料表面でIn+3CH3→In(CH3 )
3 なる反応をし、生成したメチル化生成物であるトリ
メチルインジウムIn(CH3 )3 が蒸発してエッ
チングが行われる。このように、本発明では、エッチン
グ反応によって生成するメチル化生成物が蒸気圧が高く
、エッチング中に速やかに蒸発するので被エッチング材
料表面に残渣として堆積することがない。これにより、
高いエッチングレートおよびエッチング選択比を確保し
、且つ良好な表面モホロジーを得ることができる。
【0010】エッチングガスであるアルカンとしてメタ
ンを用いることが最も簡易である。光励起反応を効率良
く生起させるための紫外光としては、160nm以下の
波長のものが適している。この波長域の光源としては、
重水素ランプ、稀ガス共鳴線等を用いることできる。本
発明の方法は、被エッチング材料が、Inを含む化合物
半導体である場合に用いると特に有利である。
【0011】本発明の光励起エッチング方法は、半導体
装置の製造に用いるのに非常に好適であり、例えばIn
GaAs/InAlAs系ヘテロ接合電界効果トランジ
スタのゲート部リセスエッチングに用いると非常に良好
な結果が得られる。以下に、添付図面を参照し実施例に
よって本発明を更に詳細に説明する。
【0012】
【実施例】〔実施例1〕図2に示した装置を用い、本発
明に従って光励起エッチングを行う一例を説明する。エ
ッチングチャンバー21内の、加熱ヒータ22を備えた
基板ホルダー(図示せず)上に、基板23をセットし、
1×10−7Torrまで排気した。基板23は、n─
InGaAs/N─InAlAs/i─InGaAsを
InP基板上に有機金属気相成長法(MOCVD)、分
子線エピタキシャル成長法(MBE)等により形成した
後、その上に所定エッチングパターンのレジスト層を形
成したものである。
【0013】メタン24を100SCCMの流量で導入
し、メカニカルブースターポンプ(MBP)により30
0Paに調圧した。重水素ランプ(D2ランプ)25か
らの光26をフッ化マグネシウムの透過窓27を通して
チャンバー21内に照射した。この照射によってチャン
バー21内のメタンが分解され、反応種としてのメチル
基が生成する。そして基板23表面のn─InGaAs
と反応し、生成したトリメチルインジウムIn(CH3
 )3 が蒸気としてチャンバ21外へ排気され(28
)、基板21表面のInGaAsがエッチングされる。 エッチング中、基板21の温度は80℃に維持した。
【0014】このエッチングにおいて、InGaAsの
エッチングレートは約500Å/分であり、エッチング
後の基板21表面には残渣物は全く認められなかった。 エッチングの進行状況を図3に示す。同図(a)はエッ
チング時間に対するエッチング深さの推移を示し、同図
(b)はキャップ層であるn─InGaAs層30、そ
の下にあるエッチングストッパーとしてのInAlAs
層31、InGaAs層30上のレジストマスク32、
およびエッチング深さdの関係を示す。
【0015】InGaAs層内で約500Å/分であっ
たエッチングレートが、その下層のN─InAlAs層
では10Å/分と極端に遅くなり、実質的にエッチング
が停止することが分かる。 〔比較例〕図2と同様な装置を用いて、実施例1と同様
な手順で光励起エッチングを行った。ただし、エッチン
グガスとして臭化メチル(CH3 Br)を用い、照射
光源として低圧水銀ランプを用いた。
【0016】このエッチングにおいては、InGaAs
のエッチングレートは約200Å/分であり、エッチン
グ後の基板21表面には残渣物としてInBr3 が認
められた。本発明に従った実施例1の光励起エッチング
方法では、比較例に示した従来に比べて約2.5倍のエ
ッチングレートが得られた。
【0017】なお、実施例1ではCH4 を効率良く分
解するための波長160nm以下の光源として重水素ラ
ンプを用いたが、その代わりに稀ガス共鳴線等を用いて
もよい。また、エッチングガスとしてメタン(CH4 
)を用いたが、その代わりにエタン(C2 H6 )を
用いても同様の結果が得られた。 〔実施例2〕実施例1のエッチング方法を用いて、In
Pに格子整合したn─InGaAs(500Å)/N─
InAlAs(300Å)/i─InGaAs(100
0Å)HEMTのゲート部リセスエッチングを行った。 図4を参照して手順を説明する。同図(a)〜(c)は
、以下で説明する工程(a)〜(c)に対応する。 工程(a) InP基板41上に、分子線エピタキシャル成長法によ
りn─InGaAs層42(厚さ500Å)、N─In
AlAs層43(厚さ300Å)、およびi─InGa
As層44(厚さ1000Å)を順次形成した後、燐酸
系のウェットエッチングによりメサ構造45を形成しア
イソレーションを行った。このとき、n─InGaAs
層42の上部には二次元電子ガスの層42’が誘起され
ている。 工程(b) AuGe(1000Å)/Au(2000Å)のオーミ
ックメタルの層46を、真空蒸着により被着した後、リ
フトオフによって成形し、350℃、1分間のアロイ処
理を施した。レジスト層47を形成し、これをマスクと
して実施例1と同様の光励起エッチングによりn─In
GaAs層42をエッチングした。エッチングがn─I
nGaAs層42(500Å)を貫通しInAlAs層
43内に入ると、残留酸素による酸化により図3(a)
のようにエッチングレートが極端に低下し(10Å/分
程度)、事実上エッチングが停止した。
【0018】エッチング終了後、簡単な表面浄化処理を
行って、上記の残留酸素によるAl酸化物、エッチング
雰囲気として用いたAr中の不純物C等を除去した。 工程(c) 真空蒸着によるAl被着後、リフトオフによってAl電
極48を形成した。HEMT構造のリセスエッチングに
おいては、形成される素子の均一性にとってエッチング
選択比が重要である。上記本発明による光励起エッチン
グでは、エッチング選択比として約50が得られた。こ
れは、例えばエッチングガスとして臭化メチル(CH3
 Br)を、光励起用光源として低圧水銀ランプを用い
た従来の光励起エッチングにおけるエッチング選択比が
約20であったのに比べて、約2.5倍の向上である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハロゲンを含まないエッチングガスを用いることによっ
て、蒸気圧の低いハロゲン化物の残渣堆積を回避できる
ため、エッチングレートおよびエッチング選択比を著し
く向上させ且つ良好な表面モホロジーを確保することが
できる。
【0020】本発明は、特にゲート部リセス適用するこ
とにより、ウェハ面内のデバイス特性を均一化すること
ができ、例えばInGaAs系HEMTの歩留り向上、
集積密度の一層の向上に寄与するところが極めて大きい
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光励起エッチングの原理を説明するた
めの装置断面図である。
【図2】本発明に従って光励起エッチングを行うための
装置の配置例を示す断面図である。
【図3】本発明の光励起エッチングの進行状況を示す(
a)グラフおよび(b)断面図である。
【図4】本発明に従ってHEMTのゲート部リセスエッ
チングを行う半導体装置の製造工程の例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1…エッチングチャンバ 2…エッチングガス 3…紫外光 4…ウェハ(被エッチング材料) 21…エッチングチャンバ 22…加熱ヒータ 23…基板(InP基板上にn─InGaAs/N─I
nAlAs/i─InG aAsを形成後、その上にレジスト層を形成したもの)
24…メタン 25…重水素ランプ(D2ランプ) 26…光 27…フッ化マグネシウムの透過窓 28…排気 30…n─InGaAs層 31…InAlAs層 32…レジストマスク 41…InP基板 42…i─InGaAs層 42’…二次元電子ガスの層 43…N─InAlAs層 44…n─InGaAs層 45…メサ構造 46…AuGe(1000Å)/Au(2000Å)オ
ーミックメタル層 47…レジスト層 48…Al電極 d…エッチング深さ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  エッチングガスに光を照射して光励起
    反応を生起させ、これにより生成した反応種を被エッチ
    ング材料と反応させてエッチングを行う光励起エッチン
    グ方法において、実質的にアルカンから成るエッチング
    ガスに紫外光を照射し、反応種としてメチル基を生成さ
    せることを特徴とする光励起エッチング方法。
  2. 【請求項2】  前記アルカンとしてメタンを用いるこ
    とを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  前記紫外光が160nm以下の波長成
    分を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】  前記紫外光の光源として重水素ランプ
    または稀ガス共鳴線を用いることを特徴とする請求項1
    から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】  前記被エッチング材料が、Inを含む
    化合物半導体であることを特徴とする請求項1から4ま
    でのいずれか1項に記載の方法。
JP5177991A 1991-03-16 1991-03-16 光励起エッチング方法 Withdrawn JPH04287320A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6136210A (en) * 1998-11-02 2000-10-24 Xerox Corporation Photoetching of acoustic lenses for acoustic ink printing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6136210A (en) * 1998-11-02 2000-10-24 Xerox Corporation Photoetching of acoustic lenses for acoustic ink printing

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