JPH0878391A - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH0878391A
JPH0878391A JP6208634A JP20863494A JPH0878391A JP H0878391 A JPH0878391 A JP H0878391A JP 6208634 A JP6208634 A JP 6208634A JP 20863494 A JP20863494 A JP 20863494A JP H0878391 A JPH0878391 A JP H0878391A
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Yosuke Miyoshi
陽介 三好
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板へのエッチングダメージを低減しつつ、
サイドエッチング量を高精度に制御する。 【構成】 基板上にサイドエッチング導入層4を設ける
ことにより、イオンによるサイドエッチング導入層4へ
の異方性エッチングが行われている間にエミッタ層5に
ラジカルやガスによる等方性エッチングが行われてサイ
ドエッチングが導入される。オーバーエッチングにより
サイドエッチングを導入する場合と比べてサイドエッチ
ング量を高精度に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路等の製造
時に用いられるドライエッチング方法に関し、さらに詳
しくは異方性エッチング時におけるサイドエッチング量
を高い精度で制御する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の製造時においては能動
素子やスルーホールの構造によりサイドエッチングを導
入する必要がしばしば発生する。このような場合、ウェ
ットエッチングやガスエッチング、または中性ラジカル
によるエッチングなどの等方的なエッチングが広く使わ
れている。しかし、例えば等方性エッチングにより高さ
1μm のメサを形成する場合には、サイドエッチング量
もメサの高さと同じ1μm 程度となり、微細なパターン
の加工ができない。また、サイドエッチング量はメサの
高さにより一意に決まるのでその制御も不可能である。
【0003】サイドエッチング量を制御するための一般
的な方法としてオーバーエッチングを用いる方法があ
る。図4にこの方法によるメサエッチングを示す。ま
ず、図4(a)に示すように、基板1上に被エッチング
材2を堆積し、フォトレジスト3によりパターンニング
し、これをドライエッチングによりエッチングする。こ
のときエッチングプラズマ中には被エッチング材2を基
板1に対し選択的にエッチングでき、かつ異方的なエッ
チングが可能なイオン成分と等方的エッチングが可能な
中性ラジカルなどが共存する条件を用いる。被エッチン
グ材のエッチングが終了すると基板1が露出するが、さ
らにエッチングを続行すると、プラズマ中のイオンによ
る異方性エッチングは停止するが、ラジカル等による異
方性エッチングによるエッチングは進行し、図4(b)
に示すように、サイドエッチングが導入される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のドライエッ
チング方法では、サイドエッチング量はオーバーエッチ
ング時間により決まるが、エッチングレートのばらつき
等により、被エッチング材の異方性エッチングの終点検
出が困難な場合にはオーバーエッチング時間の制御が難
しく、サイドエッチング量のばらつきをもたらすという
問題が発生する。また、オーバーエッチングの間、基板
にはイオンが照射され続けるので、基板にはエッチング
ダメージが及ぶという問題も同時に発生する。
【0005】本発明の目的は、基板へのエッチングダメ
ージを低減しつつ、サイドエッチング量を高精度に制御
し得るドライエッチング方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、基板上にサイドエッチング導入層および前記
サイドエッチング導入層と同種のプラズマによるエッチ
ングか可能で、かつエッチング速度が大きい物質からな
る薄膜を順次堆積して形成する工程と、前記薄膜と前記
サイドエッチング導入層とを異方的にエッチングするイ
オンと等方的にエッチングするラジカルの両者が存在す
るプラズマ中でドライエッチングを行う工程とを含んで
構成される。
【0007】
【作用】本発明においては、基板上にサイドエッチング
導入層を設けることにより、イオンによるサイドエッチ
ング導入層への異方性エッチングが行われている間に、
サイドエッチング導入層の上部にある被エッチング層に
ラジカル等による異方性エッチングが行われてサイドエ
ッチングが導入される。サイドエッチングの量は、サイ
ドエッチング導入層への異方性エッチングが行われる時
間によって決まるので、サイドエッチング導入層の厚さ
を変化させることによりサイドエッチング量を高精度に
制御することが可能となる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1に本発明の一実施例として、エミッタトップ型
のGaAs系ヘテロ接合型バイポーラトランジスタにつ
いて、そのベース電極形成までの製造工程順の断面図を
示す。
【0009】まず、図1(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板1上にエピタキシャル成長法により順次成
長したn型GaAsコレクタ層2、p型GaAsベース
層3、n型InGaAsサイドエッチング導入層4、n
型AlGaAsエミッタ層5の不要部分をプロトンイオ
ン注入により高抵抗化する。ここがプロトンイオン注入
ダメージ層6である。次に、基板上の全面に高融点金属
たとえばWSi膜をスパッタ法により成膜し、フォトレ
ジストをマスクとしてSF6 ガスを用いた反応性イオン
エッチング(RIE)によりパターンニングしてエミッ
タ電極7を形成する。
【0010】次に、図1(b)に示すように、前記エミ
ッタ電極7をマスクとしてエミッタ層5を塩素プラズマ
による反応性イオンビームエッチングによりエッチング
してサイドエッチング導入層4を露出させる。この時、
プラズマ中には異方性エッチングを行う塩素イオンの成
分と、等方的にエッチングを行うラジカルや塩素ガスの
両者が存在するが、AlGaAsに対しては塩素イオン
による異方性エッチングのエッチング速度はラジカル等
によるサイドエッチングのエッチング速度に比べて大き
いので、この工程時におけるサイドエッチング量は無視
できる。
【0011】その後、図1(c)に示すように、引き続
き同一のマスクにより、サイドエッチング導入層4を塩
素プラズマによる反応性イオンビームエッチングにより
エッチングする。この場合、InGaAsに対する異方
性エッチングのエッチング速度はAlGaAsのそれに
対して極めて遅く、一般には10分の1以下である。し
たがって、InGaAsサイドエッチング導入層をエッ
チングする間にAlGaAsエミッタ層はラジカルやガ
スによりサイドエッチングされる。エッチングが進行
し、GaAsベース層が表出したところでエッチングは
終了し、エミッタメサが形成される。
【0012】次に、図1(d)に示すように、基板上の
全面にAu系合金たとえばAuMnを真空蒸着法により
成膜し、フォトレジスト膜マスクとしてイオンミリング
法によりパターンニングを行い、ベース電極8を形成す
る。このときに、先に導入したエミッタ層へのサイドエ
ッチングによってAuMn薄膜によるエミッタ電極とベ
ース電極間の短絡を回避し、またエミッタメサに対して
ベース電極が自己整合的に形成されている。
【0013】このように本実施例では、サイドエッチン
グ導入層としてInGaAs層4を設けることによりエ
ミッタ電極とベース電極間の短絡防止とベース電極のエ
ミッタメサに対する自己整合形成のために必要な、Al
GaAsエミッタ層5へのサイドエッチングを高精度に
制御することができるので、エミッタメサの高均一形成
が可能となり、素子特性のばらつきを抑えることができ
る。
【0014】これに対し従来例では、塩素プラズマによ
りGaAsベース層もエッチングされるので、ドライエ
ッチングにより実施例に示したような構造の素子を製作
することは不可能である。また、エミッタ層をn型Al
GaAs、ベース層をp型InGaAsとすればベース
層が露出した段階でエッチングはほぼ停止し、オーバー
エッチングすることによってエミッタ層にサイドエッチ
ングを導入することは可能ではあるが、この場合にもベ
ース層の表出を検出するのは困難であり、オーバーエッ
チングの開始時間を厳密に知ることが難しいため、サイ
ドエッチング量の高精度な制御は不可能であり、素子特
性のばらつきが避けられない。
【0015】なお、本実施例について、エッチングガス
としては塩素以外にも三酸化ホウ素(BCl3 )や四塩
化炭素(CCl4 )や塩化水素(HCl)などの塩素化
合物でも良く、サイドエッチング導入層としてはInA
lGaAsやInGaPなどInを含む材料のいずれか
またはこれらを組み合わせて形成した積層膜でもよい。
また、図2に示した請求項2の発明の一実施例としてエ
ミッタトップ型GaAs系バイポーラトランジスタの製
作工程のように、サイドエッチング導入層の位置がエミ
ッタ・ベース界面から数10nm程度である場合にも同様
の効果が得られる。この場合には、エミッタメサの周囲
には空乏化した表面保護層(ガードリング)が同時に形
成されることになる。
【0016】また、エッチングガスとしてCCl
2 2 、およびCl2 とSF6 の混合ガスなどを用いれ
ば、被エッチング材薄膜がGaAsの場合にサイドエッ
チング導入層としてAlGaAsなどAlを含む化合物
を用いることが可能である。図3にサイドエッチング導
入層(兼エミッタ層)としてAlGaAsを用いた構成
のヘテロ接合型バイポーラトランジスタの、ベース電極
までを形成した後の断面図を示す。
【0017】以上の実施例において、サイドエッチング
量を高精度に制御でき、かつ基板へのエッチングダメー
ジを低減できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板と被
エッチング材薄膜の間にサイドエッチング導入層を設け
ることにより、イオンによるサイドエッチング導入層へ
の異方性エッチングが行われている間に、サイドエッチ
ング導入層の上部にある被エッチング層にラジカル等に
よる等方性エッチングが行われサイドエッチングが導入
される。サイドエッチングの量は、サイドエッチング導
入層への異方性エッチングが行われる時間によって決ま
るので、サイドエッチング導入層の厚さを変化させるこ
とによりサイドエッチング量を高精度に制御することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の発明の一実施例を説明する
ためのエミッタトップ型のGaAs系ヘテロ接合型バイ
ポーラトランジスタの、ベース電極形成までの製造工程
順断面図。
【図2】本発明の請求項2の発明の一実施例を説明する
ためのエミッタトップ型のGaAs系ヘテロ接合型バイ
ポーラトランジスタの、ベース電極終了後の断面図。
【図3】本発明の請求項3の発明の一実施例を説明する
ためのエミッタトップ型のGaAs系ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの、ベース電極形成終了後の断面図。
【図4】従来のドライエッチング方法を説明するための
工程順に示した断面図。
【符号の説明】
1 基板 2 n型GaAsコレクタ層 3 p型GaAsベース層 4 n型InGaAsサイドエッチング導入層 5 n型AlGaAsエミッタ層 6 プロトンイオン注入ダメージ層 7 エミッタ電極 8 ベース電極 9 エミッタ上に堆積したAuMn 10 空乏化した表面保護層(ガードリング) 11 n型GaAsエミッタキャップ層 12 n型AlGaAsサイドエッチング導入層(エミ
ッタ層)
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 H01L 29/72

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にエッチング速度の低いサイドエッ
    チング導入層および前記サイドエッチング導入層と同種
    のプラズマによるエッチングが可能で、かつエッチング
    速度が大きい物質からなる薄膜を順次堆積して形成する
    工程と、前記薄膜と前記サイドエッチング導入層とを異
    方的にエッチングするイオンと等方的にエッチングする
    ラジカルの両者が存在するプラズマ中でドライエッチン
    グを行う工程とを含むことを特徴とするドライエッチン
    グ方法。
  2. 【請求項2】基板上にサイドエッチング導入層を形成す
    る前に前記薄膜と同種の物質からなる薄膜を堆積して形
    成する工程を含むことを特徴とする請求項1記載のドラ
    イエッチング方法。
  3. 【請求項3】薄膜がGaAs膜、AlGaAs膜のいず
    れかまたはこれらを組み合わせて形成した積層構造から
    なり、サイドエッチング導入層がInを含む化合物薄膜
    からなる請求項1または請求項2記載のドライエッチン
    グ方法。
  4. 【請求項4】薄膜がGaAs膜からなり、サイドエッチ
    ング導入層がAlを含む化合物薄膜からなる請求項1ま
    たは請求項2記載のドライエッチング方法。
  5. 【請求項5】サイドエッチング導入層がSiO2 または
    窒素を含むSiO2 からなる請求項1または請求項2記
    載のドライエッチング方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58147122A (ja) * 1982-02-26 1983-09-01 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置の製造方法
JPS6252934A (ja) * 1985-08-31 1987-03-07 Nippon Gakki Seizo Kk 選択マスク形成法
JPH0846182A (ja) * 1994-06-29 1996-02-16 Philips Electron Nv 半導体装置の製造方法

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