JPH0936104A - Ｉｎを含んだＩＩＩ／Ｖ族半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
Ｉｎを含んだＩＩＩ／Ｖ族半導体デバイスの製造方法Info
- Publication number
- JPH0936104A JPH0936104A JP8190129A JP19012996A JPH0936104A JP H0936104 A JPH0936104 A JP H0936104A JP 8190129 A JP8190129 A JP 8190129A JP 19012996 A JP19012996 A JP 19012996A JP H0936104 A JPH0936104 A JP H0936104A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bcl
- iii
- semiconductor
- essentially
- semiconductor material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
- H10P50/246—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group III-V materials
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料のド
ライエッチング方法を利用して、平滑で本質的に損傷の
ない表面を製造して、高いエッチング速度を生じさせ
る。 【解決手段】 Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料
（例えば、ＩｎＧａＰ）は、ＥＣＲ装置の中でＢＣｌ3
でドライエッチングすることができる。我々は、ＢＣｌ
3 へのＮ2 の追加が本質的により高いエッチング速度
（例えば、５０％以上高い）が得られることを発見し
た。エッチングが本質的にインキュベーション時間なし
で、結果として生ずる表面は（たとえば、実効粗さは５
ｎｍ以下であり、２．５ｎｍ以下でさえある）非常に平
滑である。典型的には、新しいエッチング・ステップ
は、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓトランジスターの製造に使用
される。
ライエッチング方法を利用して、平滑で本質的に損傷の
ない表面を製造して、高いエッチング速度を生じさせ
る。 【解決手段】 Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料
（例えば、ＩｎＧａＰ）は、ＥＣＲ装置の中でＢＣｌ3
でドライエッチングすることができる。我々は、ＢＣｌ
3 へのＮ2 の追加が本質的により高いエッチング速度
（例えば、５０％以上高い）が得られることを発見し
た。エッチングが本質的にインキュベーション時間なし
で、結果として生ずる表面は（たとえば、実効粗さは５
ｎｍ以下であり、２．５ｎｍ以下でさえある）非常に平
滑である。典型的には、新しいエッチング・ステップ
は、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓトランジスターの製造に使用
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｉｎを含んだ半
導体デバイス、より典型的には半導体レーザとトランジ
スターを製造する方法に関する。
導体デバイス、より典型的には半導体レーザとトランジ
スターを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体ヘテ
ロ構造システム（例えば、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＰ）は、アルミニウムを含んでいるシス
テム（例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）よりも利点が
多いことが知られている。これらの利点には、深い準位
状態の密度が明らかに低いこととともに、酸化処理に対
する感受性の低さがある。このように、Ｉｎを含んでい
るIII ／Ｖ族半導体デバイスの処理方法を開発する要求
が存在する。
ロ構造システム（例えば、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＰ）は、アルミニウムを含んでいるシス
テム（例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）よりも利点が
多いことが知られている。これらの利点には、深い準位
状態の密度が明らかに低いこととともに、酸化処理に対
する感受性の低さがある。このように、Ｉｎを含んでい
るIII ／Ｖ族半導体デバイスの処理方法を開発する要求
が存在する。
【０００３】議論の残りは主として、特にＩｎを含んで
いる半導体材料、すなわち、ＩｎＧａＰの観点からであ
る。これは説明を簡潔にするためであり、これによって
本発明の方法が制限されることを意味しない。
いる半導体材料、すなわち、ＩｎＧａＰの観点からであ
る。これは説明を簡潔にするためであり、これによって
本発明の方法が制限されることを意味しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＩｎＧａＰはＨＣｌベ
ースの溶剤で選択的にウエットエッチングすることがで
きる、そして、ＣＨ4 ／Ｈ2 放電の中でＧａＡｓ上でＩ
ｎＧａＰを選択的にドライエッチングすることができ
る。しかし、従来技術のドライエッチング方法ではエッ
チング速度が非常に遅い（典型的に毎分１０ｎｍ以下）
だけでなく、この方法は典型的に、暴露されたIII ／Ｖ
族材料での大規模な水素パッシベーションに帰着し、ド
ーパントを再活性化するためにアニールすることが必要
とされる。Ｃｌベースのプラズマを使用するとエッチン
グ速度が速くできる、しかしおよそ１５０℃以下の温度
では結果として生ずる表面は概して荒く、典型的にはそ
の後の処理に不適当である。より高い温度でのドライエ
ッチングはより平滑な表面をもたらすことができるが、
他の工程段階との親和性がかなり悪く、また従来のレジ
スト・マスクを使用するのに制限がつくので望ましくな
い。
ースの溶剤で選択的にウエットエッチングすることがで
きる、そして、ＣＨ4 ／Ｈ2 放電の中でＧａＡｓ上でＩ
ｎＧａＰを選択的にドライエッチングすることができ
る。しかし、従来技術のドライエッチング方法ではエッ
チング速度が非常に遅い（典型的に毎分１０ｎｍ以下）
だけでなく、この方法は典型的に、暴露されたIII ／Ｖ
族材料での大規模な水素パッシベーションに帰着し、ド
ーパントを再活性化するためにアニールすることが必要
とされる。Ｃｌベースのプラズマを使用するとエッチン
グ速度が速くできる、しかしおよそ１５０℃以下の温度
では結果として生ずる表面は概して荒く、典型的にはそ
の後の処理に不適当である。より高い温度でのドライエ
ッチングはより平滑な表面をもたらすことができるが、
他の工程段階との親和性がかなり悪く、また従来のレジ
スト・マスクを使用するのに制限がつくので望ましくな
い。
【０００５】Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体デバイ
スの少くとも一部分は潜在的な利点を持つと考えられる
ので、Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料のドライ
エッチング方法を利用できることはかなりの関心を呼ぶ
ことになる。これは、平滑で本質的に損傷のない表面を
製造することができ、本質的にインキュベーション時間
なしで高いエッチング速度を生じることができ、そして
サンプル温度を高くする必要がない。この出願は、その
ような方法を開示する。
スの少くとも一部分は潜在的な利点を持つと考えられる
ので、Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料のドライ
エッチング方法を利用できることはかなりの関心を呼ぶ
ことになる。これは、平滑で本質的に損傷のない表面を
製造することができ、本質的にインキュベーション時間
なしで高いエッチング速度を生じることができ、そして
サンプル温度を高くする必要がない。この出願は、その
ような方法を開示する。
【０００６】ＢＣｌ3 ベースのプラズマで金属をドライ
エッチングすることは公知である。例えば、Ｂ．Ｊ．ハ
ワード他の、真空の科学と技術誌（J. Vacuum Science
andTechnology）、第１２巻（４）パート１、ｐ１２５
９（１９９４）は、ＢＣｌ3／Ｎ2 やＢＣｌ3 ／Ａｒで
Ｃｕのエッチングを報告している。２２５−２７５℃で
前者のプラズマでのＣｕエッチング速度が、後者のより
も大きい桁となることが分かっている。Ｎ2 は単に希釈
剤として作用するのでなくむしろＣｌ原子の集中を増加
させると報告されている。
エッチングすることは公知である。例えば、Ｂ．Ｊ．ハ
ワード他の、真空の科学と技術誌（J. Vacuum Science
andTechnology）、第１２巻（４）パート１、ｐ１２５
９（１９９４）は、ＢＣｌ3／Ｎ2 やＢＣｌ3 ／Ａｒで
Ｃｕのエッチングを報告している。２２５−２７５℃で
前者のプラズマでのＣｕエッチング速度が、後者のより
も大きい桁となることが分かっている。Ｎ2 は単に希釈
剤として作用するのでなくむしろＣｌ原子の集中を増加
させると報告されている。
【０００７】更なる例として、Ｗ．Ｆ．マルクス他の、
真空の科学と技術誌、第１０巻（４）、パート１、ｐ１
２３２（１９９２）は、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／Ｎ2 を持つ
アルミ合金の電子サイクロトロン共嗚（ＥＣＲ）エッチ
ングを報告している。日本の特許出願公報、第０６−０
６９２３６号（１９９４年３月１１日）は、アルミ／チ
タン／アモルファス・シリコン膜のＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／
Ｎ2 プラズマでのエッチングを報告し、日本の特許出願
公報第０５−２５１４０１号（１９９３年９月２８日）
は、ＢＣｌ3 ／ＳＦ6 ／Ｎ2 プラズマでのＴｉＷエッチ
ングを報告している。日本の特許出願公報第０２−０８
４７２１号（１９９０年３月２６日）は、ＢＣｌ3 とＮ
2 を用いて１０ｍトル、−２５０Ｖでドライ・エッチン
グにより溝を形成することを開示しており、そして、日
本の特許出願公報第６３−１３６５２６号（１９８８年
６月８日）は、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／Ｎ2 で反応性イオン
エッチングによりＧａＡｓ本体を通して先細りになった
バイヤ・ホールを１．７パスカルで形成して、Ｎ2 を付
加し、バイヤ・ホールのテーパーの反転を発生させるこ
とを開示している。
真空の科学と技術誌、第１０巻（４）、パート１、ｐ１
２３２（１９９２）は、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／Ｎ2 を持つ
アルミ合金の電子サイクロトロン共嗚（ＥＣＲ）エッチ
ングを報告している。日本の特許出願公報、第０６−０
６９２３６号（１９９４年３月１１日）は、アルミ／チ
タン／アモルファス・シリコン膜のＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／
Ｎ2 プラズマでのエッチングを報告し、日本の特許出願
公報第０５−２５１４０１号（１９９３年９月２８日）
は、ＢＣｌ3 ／ＳＦ6 ／Ｎ2 プラズマでのＴｉＷエッチ
ングを報告している。日本の特許出願公報第０２−０８
４７２１号（１９９０年３月２６日）は、ＢＣｌ3 とＮ
2 を用いて１０ｍトル、−２５０Ｖでドライ・エッチン
グにより溝を形成することを開示しており、そして、日
本の特許出願公報第６３−１３６５２６号（１９８８年
６月８日）は、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／Ｎ2 で反応性イオン
エッチングによりＧａＡｓ本体を通して先細りになった
バイヤ・ホールを１．７パスカルで形成して、Ｎ2 を付
加し、バイヤ・ホールのテーパーの反転を発生させるこ
とを開示している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｉｎを含んで
いるIII ／Ｖ族半導体材料（例えば、ＩｎＰ、ＩｎＧａ
Ｐ、ＩｎＡｌＰ）から構成される、半導体電子デバイス
（例えば、レーザー、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ）を製造する、
改善された方法に具体化される。この方法は、Ｉｎを含
んでいる材料から構成される半導体本体（典型的にはウ
ェーハ）を提供し、その本体をリアクター、典型的には
ＥＣＲ（電子サイクロトロン共嗚）リアクターに入れる
ことから構成される。そのようなリアクターは公知であ
り、商業的に入手できる。この方法はさらに、ガスをリ
アクターに流し込み、そして、マイクロ波電力をそのリ
アクターのガスに印加して、プラズマがそのリアクター
の中で形成されるようにする。本体はプラズマにさらさ
れて、Ｉｎを含んでいる材料の少くとも一部が本体から
除去されるようにする。
いるIII ／Ｖ族半導体材料（例えば、ＩｎＰ、ＩｎＧａ
Ｐ、ＩｎＡｌＰ）から構成される、半導体電子デバイス
（例えば、レーザー、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ）を製造する、
改善された方法に具体化される。この方法は、Ｉｎを含
んでいる材料から構成される半導体本体（典型的にはウ
ェーハ）を提供し、その本体をリアクター、典型的には
ＥＣＲ（電子サイクロトロン共嗚）リアクターに入れる
ことから構成される。そのようなリアクターは公知であ
り、商業的に入手できる。この方法はさらに、ガスをリ
アクターに流し込み、そして、マイクロ波電力をそのリ
アクターのガスに印加して、プラズマがそのリアクター
の中で形成されるようにする。本体はプラズマにさらさ
れて、Ｉｎを含んでいる材料の少くとも一部が本体から
除去されるようにする。
【０００９】重要なことは、リアクターに流れ込んだそ
のガスがＮ2 とＢＣｌ3 を含んでいることである。その
ガスはまた、他の構成要素、例えばＡｒのような不活性
ガスを含むことがあってもよい。Ｎ2 とＢＣｌ3 の比率
は、第二のエッチング速度より少くとも５０％以上大き
な第一のエッチング速度でＩｎを含んでいる材料を除去
するのに、プラズマが効果的となるように選択される。
第二のエッチング速度は、同じリアクターで、同じ条件
下で（例えば、マイクロ波電力、直流バイアス、サンプ
ル温度、プロセス圧力、が同じ）、Ｉｎを含んでいる材
料の除去の速度である。ただし、Ｎ2 とＢＣｌ3 の比率
がゼロであることを除く。
のガスがＮ2 とＢＣｌ3 を含んでいることである。その
ガスはまた、他の構成要素、例えばＡｒのような不活性
ガスを含むことがあってもよい。Ｎ2 とＢＣｌ3 の比率
は、第二のエッチング速度より少くとも５０％以上大き
な第一のエッチング速度でＩｎを含んでいる材料を除去
するのに、プラズマが効果的となるように選択される。
第二のエッチング速度は、同じリアクターで、同じ条件
下で（例えば、マイクロ波電力、直流バイアス、サンプ
ル温度、プロセス圧力、が同じ）、Ｉｎを含んでいる材
料の除去の速度である。ただし、Ｎ2 とＢＣｌ3 の比率
がゼロであることを除く。
【００１０】本発明の実施例は、Ｉｎを含んでいるIII
／Ｖ族半導体材料のエッチング速度が、Ｎ2 とＢＣｌ3
を含んでいるプラズマの中での方が、対応するＮ2 のな
いプラズマでの方より本質的に速いという、我々の予想
外の発見を利用する。また、Ｎ2 の添加が本質的にイン
キュベーション時間なしでエッチング速度を増加させる
ことができるだけでなく、本質的に平滑なエッチングさ
れた表面を得ることができもすることを発見した。
／Ｖ族半導体材料のエッチング速度が、Ｎ2 とＢＣｌ3
を含んでいるプラズマの中での方が、対応するＮ2 のな
いプラズマでの方より本質的に速いという、我々の予想
外の発見を利用する。また、Ｎ2 の添加が本質的にイン
キュベーション時間なしでエッチング速度を増加させる
ことができるだけでなく、本質的に平滑なエッチングさ
れた表面を得ることができもすることを発見した。
【００１１】我々の実験は、負荷ロックされたプラズマ
・サームＳＬ７７０のＥＣＲ（電子サイクロトロン共
嗚）プラズマ・リアクターで実行され、ＡＳＴＥＸ４４
０のマイクロ波ソースとサンプル位置の別々のＲＦ（１
３．５６ＭＨｚ）バイアスを利用している。我々が得た
成果はある程度は装置に依存していると予想するが、ま
た、異なるＥＣＲプラズマ・エッチング装置は我々の成
果と質的に同じで量的に同様の結果を生むと期待する。
・サームＳＬ７７０のＥＣＲ（電子サイクロトロン共
嗚）プラズマ・リアクターで実行され、ＡＳＴＥＸ４４
０のマイクロ波ソースとサンプル位置の別々のＲＦ（１
３．５６ＭＨｚ）バイアスを利用している。我々が得た
成果はある程度は装置に依存していると予想するが、ま
た、異なるＥＣＲプラズマ・エッチング装置は我々の成
果と質的に同じで量的に同様の結果を生むと期待する。
【００１２】Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料
（例えば、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ）は、従来の手法に
よりＧａＡｓ基板上にエピタクシアルに成長させた。基
板は、［１１０］方向に２°オフ（１００）して切断さ
れ、そして、半絶縁体であった。ドライエッチングに際
して、サンプルは、従来のフォトレジストまたは３００
ｎｍのＳｉＯ2 層でパターン化され、ＳＦ6 ／Ａｒプラ
ズマ・エッチングで開口された。
（例えば、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ）は、従来の手法に
よりＧａＡｓ基板上にエピタクシアルに成長させた。基
板は、［１１０］方向に２°オフ（１００）して切断さ
れ、そして、半絶縁体であった。ドライエッチングに際
して、サンプルは、従来のフォトレジストまたは３００
ｎｍのＳｉＯ2 層でパターン化され、ＳＦ6 ／Ａｒプラ
ズマ・エッチングで開口された。
【００１３】サンプルは、温度制御されたカソードに、
典型的に４０−３００℃の範囲のサンプル温度で固定さ
せられた。電子的に傾斜を持つガス（ＢＣｌ3 、Ｎ2 、
Ａｒ、Ｏ）は、実験的な要求条件に従って、従来の大量
のフロー制御装置を通してＥＣＲソースに計量して供給
された。プロセス圧力は、典型的に１ｍトルであった。
エッチング速度は従来のスタイラス・プロフィロメータ
を使用して決定された。そして、表面粗さは原子力顕微
鏡検査のための７×７μｍ2 の走査領域を使用して、Ｂ
ＵＲＬＥＩＧＨ社ＡＲＩＳ−３００システムを使用して
測定された。上記の参照された装置はすべて、技術に熟
練した人々に公知であり市販されているものである。
典型的に４０−３００℃の範囲のサンプル温度で固定さ
せられた。電子的に傾斜を持つガス（ＢＣｌ3 、Ｎ2 、
Ａｒ、Ｏ）は、実験的な要求条件に従って、従来の大量
のフロー制御装置を通してＥＣＲソースに計量して供給
された。プロセス圧力は、典型的に１ｍトルであった。
エッチング速度は従来のスタイラス・プロフィロメータ
を使用して決定された。そして、表面粗さは原子力顕微
鏡検査のための７×７μｍ2 の走査領域を使用して、Ｂ
ＵＲＬＥＩＧＨ社ＡＲＩＳ−３００システムを使用して
測定された。上記の参照された装置はすべて、技術に熟
練した人々に公知であり市販されているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、ＢＣｌ3 でのＩｎＧａＰ
のエッチング速度を１００℃でのマイクロ波電力の関数
として示す。データは、比較的高いマイクロ波電力（例
えば、≧５００Ｗ）で、この典型的なＩｎを含んでいる
半導体材料のエッチング速度は適度に高速で（例えば、
≧２００ｎｍ／分）、従来の反応性イオンエッチング条
件下より概して高速であることを示す。さらに、比較的
高いマイクロ波電力に対して、Ｉｎを含んでいるIII ／
Ｖ族半導体のエッチングされた表面は図２で示したよう
に比較的平滑である。図２はＢＣｌ3 の中で１００℃、
−１４５Ｖの直流バイアスでエッチングされたＩｎＧａ
Ｐ表面のＥＣＲのＲＭＳ（実効）表面粗さを示す。
のエッチング速度を１００℃でのマイクロ波電力の関数
として示す。データは、比較的高いマイクロ波電力（例
えば、≧５００Ｗ）で、この典型的なＩｎを含んでいる
半導体材料のエッチング速度は適度に高速で（例えば、
≧２００ｎｍ／分）、従来の反応性イオンエッチング条
件下より概して高速であることを示す。さらに、比較的
高いマイクロ波電力に対して、Ｉｎを含んでいるIII ／
Ｖ族半導体のエッチングされた表面は図２で示したよう
に比較的平滑である。図２はＢＣｌ3 の中で１００℃、
−１４５Ｖの直流バイアスでエッチングされたＩｎＧａ
Ｐ表面のＥＣＲのＲＭＳ（実効）表面粗さを示す。
【００１５】図３に、ＥＣＲリアクターに提供されたガ
スのＮ2 ／ＢＣｌ3 比の関数としてエッチング速度を示
す。条件は、温度（１００℃）、マイクロ波電力（１０
００Ｗ）、直流バイアス（−１４５Ｖ）、プロセス圧力
（１ｍトル）を固定して、ＩｎＡｌＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＰに対するものである。図３から分かるように、処理
ガスにＮ2 を付加すると、典型的なＩｎを含んでいるII
I ／Ｖ族半導体の三つのすべてに対して、エッチング速
度がかなり増加する。Ｎ2 内容がおよそ５−４５％の範
囲にあるとき（近似の範囲０．０５−０．８２でのＮ2
／ＢＣｌ3 に対応して）、かなりの増加（例えば、＞２
０％、好ましくは＞５０％）が観測された。約２５％の
Ｎ2 で典型的に最大数が発生する。エッチング速度の増
加は表面粗さをあまり増加せずに実現され、これは実質
的には図２に示したようにとどまった。
スのＮ2 ／ＢＣｌ3 比の関数としてエッチング速度を示
す。条件は、温度（１００℃）、マイクロ波電力（１０
００Ｗ）、直流バイアス（−１４５Ｖ）、プロセス圧力
（１ｍトル）を固定して、ＩｎＡｌＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＰに対するものである。図３から分かるように、処理
ガスにＮ2 を付加すると、典型的なＩｎを含んでいるII
I ／Ｖ族半導体の三つのすべてに対して、エッチング速
度がかなり増加する。Ｎ2 内容がおよそ５−４５％の範
囲にあるとき（近似の範囲０．０５−０．８２でのＮ2
／ＢＣｌ3 に対応して）、かなりの増加（例えば、＞２
０％、好ましくは＞５０％）が観測された。約２５％の
Ｎ2 で典型的に最大数が発生する。エッチング速度の増
加は表面粗さをあまり増加せずに実現され、これは実質
的には図２に示したようにとどまった。
【００１６】図４は、１：３のＮ2 ／ＢＣｌ3 比率での
エッチング速度対マイクロ波電力のデータを示す。これ
は我々の装置での最適の比率におよそ一致している。図
から分かるように、エッチング速度はマイクロ波電力に
依存し、ＢＣｌ3 （図１を参照）への依存と質的に類似
している。しかし、１：３のＮ2 ／ＢＣｌ3 でのエッチ
ング速度は、ＢＣｌ3 の比率を増加するよりも、マイク
ロ波電力を増加したとき大きく増加する。比較的高いマ
イクロ波電力（典型的には≧５００Ｗ）に対するエッチ
ング速度の相当な増加と、表面粗さの付随した減少とを
考慮して、本発明の好ましい実施例は、そのような比較
的高いマイクロ波電力（典型的に≧５００Ｗ）を利用す
る。
エッチング速度対マイクロ波電力のデータを示す。これ
は我々の装置での最適の比率におよそ一致している。図
から分かるように、エッチング速度はマイクロ波電力に
依存し、ＢＣｌ3 （図１を参照）への依存と質的に類似
している。しかし、１：３のＮ2 ／ＢＣｌ3 でのエッチ
ング速度は、ＢＣｌ3 の比率を増加するよりも、マイク
ロ波電力を増加したとき大きく増加する。比較的高いマ
イクロ波電力（典型的には≧５００Ｗ）に対するエッチ
ング速度の相当な増加と、表面粗さの付随した減少とを
考慮して、本発明の好ましい実施例は、そのような比較
的高いマイクロ波電力（典型的に≧５００Ｗ）を利用す
る。
【００１７】図５は、ＢＣｌ3 へさらにガスを追加して
観測される、Ｉｎを含んでいるIII／Ｖ族半導体のエッ
チング速度の増加は、Ｎ2 を追加した場合に最も強く観
察されたという証拠を提供する。図５が示すように、Ａ
ｒの追加は大した影響はなく、Ｏ2 の追加は少しの効果
を提供する。（典型的には、ＢＣｌ3 だけと比較して、
１：３のＯ2 ／ＢＣｌ3 比率でおよそ２倍）しかし、Ｎ
2 の追加は最も強い効果があり、典型的には、ＢＣｌ3
だけに対する速度と比較してＩｎＧａＰのエッチング速
度はおよそ３倍になる。このように、Ｎ2 は今や好まし
い追加のガスである。
観測される、Ｉｎを含んでいるIII／Ｖ族半導体のエッ
チング速度の増加は、Ｎ2 を追加した場合に最も強く観
察されたという証拠を提供する。図５が示すように、Ａ
ｒの追加は大した影響はなく、Ｏ2 の追加は少しの効果
を提供する。（典型的には、ＢＣｌ3 だけと比較して、
１：３のＯ2 ／ＢＣｌ3 比率でおよそ２倍）しかし、Ｎ
2 の追加は最も強い効果があり、典型的には、ＢＣｌ3
だけに対する速度と比較してＩｎＧａＰのエッチング速
度はおよそ３倍になる。このように、Ｎ2 は今や好まし
い追加のガスである。
【００１８】技術に熟練した人々は、本発明の実行には
サンプルの適当なバイアスを必要とすることを認識する
だろう。我々の装置では、これはＲＦ電力の選択を通し
て達成される。たとえば、我々の装置に１００ＷのＲＦ
電力を印加すると、およそ−１４５Ｖのサンプルのバイ
アスを発生する。典型的には、イオンの衝撃によるサン
プル損傷を最小にするために、比較的低い（絶対値で）
バイアスを使用することが望ましい。このように、直流
バイアスは最大でも２００Ｖ、好ましくは絶対値で１５
０Ｖ未満である。我々の実験の条件下では、処理圧力ま
たは固定されたマイクロ波電力での流れ速度に、エッチ
ング速度はほとんど依存しない。
サンプルの適当なバイアスを必要とすることを認識する
だろう。我々の装置では、これはＲＦ電力の選択を通し
て達成される。たとえば、我々の装置に１００ＷのＲＦ
電力を印加すると、およそ−１４５Ｖのサンプルのバイ
アスを発生する。典型的には、イオンの衝撃によるサン
プル損傷を最小にするために、比較的低い（絶対値で）
バイアスを使用することが望ましい。このように、直流
バイアスは最大でも２００Ｖ、好ましくは絶対値で１５
０Ｖ未満である。我々の実験の条件下では、処理圧力ま
たは固定されたマイクロ波電力での流れ速度に、エッチ
ング速度はほとんど依存しない。
【００１９】思いがけない利点という理由は、処理雰囲
気へのＮ2 追加の効果が、現在充分に理解されないこと
である。しかし、結果として生じる活性塩素の急激な集
中の増加に関係があるようだ。この解釈は、図６と図７
の分光学的なデータに従う。図６は、ＢＣｌ3 へのＮ2
の追加のもとで３８６．２ｎｍ（Ｃｌ+ に関して）での
発光強度の大きな増加を示す。同様に、（ＢＮ組成に関
して）３８５．６ｎｍで本質的に増加は小さい。図７
は、（ＢＣｌに関連して）２７１．４ｎｍでの発光はＮ
2 の追加によって減少されることを示す。これらの発光
強度はプラズマで対応する化学種の集中を示すことが理
解される。窒素を含んでいるプラズマでの活性塩素基の
集中の増加は、ＢＣｌ3 とＮ2 の間の追加の反応の結果
であるようだ。一方で、ＢＣｌがＮに結合して、多くの
塩素イオンと自由基を解放してエッチング速度を増加さ
せることになる。
気へのＮ2 追加の効果が、現在充分に理解されないこと
である。しかし、結果として生じる活性塩素の急激な集
中の増加に関係があるようだ。この解釈は、図６と図７
の分光学的なデータに従う。図６は、ＢＣｌ3 へのＮ2
の追加のもとで３８６．２ｎｍ（Ｃｌ+ に関して）での
発光強度の大きな増加を示す。同様に、（ＢＮ組成に関
して）３８５．６ｎｍで本質的に増加は小さい。図７
は、（ＢＣｌに関連して）２７１．４ｎｍでの発光はＮ
2 の追加によって減少されることを示す。これらの発光
強度はプラズマで対応する化学種の集中を示すことが理
解される。窒素を含んでいるプラズマでの活性塩素基の
集中の増加は、ＢＣｌ3 とＮ2 の間の追加の反応の結果
であるようだ。一方で、ＢＣｌがＮに結合して、多くの
塩素イオンと自由基を解放してエッチング速度を増加さ
せることになる。
【００２０】ありうるメカニズムについての上記の議論
は、説明上の目的のためだけであって、本発明をいかな
る特定のメカニズムに制限する意図はない。
は、説明上の目的のためだけであって、本発明をいかな
る特定のメカニズムに制限する意図はない。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、ＧａＡｓやＩｎＰベースのヘ
テロ接合バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）、高電子
移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）やレーザーのような、
Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族の半導体デバイスの製造に
有効に使用される。これらのデバイスは、本発明に従う
方法が、Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族の半導体材料をエ
ッチングする一つまたは二つ以上のステップで使用され
ることを除いて、全て従来の方法によって製造すること
ができる。典型的な実施例では、本発明の方法は、セル
フアラインのＩｎＧａＰ／ＧａＡｓマイクロ波電力ＨＢ
Ｔを製造するのに使用される。このＨＢＴは、Ｆ．Ｒｅ
ｎほかの、真空の科学と技術ジャーナルＢ第１２巻
（５）、ｐ２９１６（１９９４年９月／１０月）によっ
て記述されたタイプのものであり、ここで参照のために
組み入れた。製造は実質的に参考資料の中で記述された
とおりにできるが、ただし、ＩｎＧａＰは本発明に従っ
てエッチングされる。典型的には、ＢＣｌ3 とＮ2 は、
ＥＣＲリアクターに計測されて供給され、１：３分子か
らなるＮ2 ／ＢＣｌ3 比率で１ｍトルの動作圧力を生じ
る。他のガス（例えば、Ａｒ）の追加は、オプションで
ある。サンプルは１４５Ｖ（絶対値）以下でバイアスさ
れ、およそ１００℃に維持され、１０００Ｗのマイクロ
波電力が印加される。エッチング速度は、比較したエッ
チング速度より５０％以上大きい。（ＢＣｌ3 だけ、他
は等しい）。本質的に、インキュベーション時間は認め
られない、そして結果として生ずるエッチング表面はＲ
ＭＳ実効粗さが５ｎｍ未満で、典型的にはおよそ２．５
ｎｍ未満であり非常に平滑である。
テロ接合バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）、高電子
移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）やレーザーのような、
Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族の半導体デバイスの製造に
有効に使用される。これらのデバイスは、本発明に従う
方法が、Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族の半導体材料をエ
ッチングする一つまたは二つ以上のステップで使用され
ることを除いて、全て従来の方法によって製造すること
ができる。典型的な実施例では、本発明の方法は、セル
フアラインのＩｎＧａＰ／ＧａＡｓマイクロ波電力ＨＢ
Ｔを製造するのに使用される。このＨＢＴは、Ｆ．Ｒｅ
ｎほかの、真空の科学と技術ジャーナルＢ第１２巻
（５）、ｐ２９１６（１９９４年９月／１０月）によっ
て記述されたタイプのものであり、ここで参照のために
組み入れた。製造は実質的に参考資料の中で記述された
とおりにできるが、ただし、ＩｎＧａＰは本発明に従っ
てエッチングされる。典型的には、ＢＣｌ3 とＮ2 は、
ＥＣＲリアクターに計測されて供給され、１：３分子か
らなるＮ2 ／ＢＣｌ3 比率で１ｍトルの動作圧力を生じ
る。他のガス（例えば、Ａｒ）の追加は、オプションで
ある。サンプルは１４５Ｖ（絶対値）以下でバイアスさ
れ、およそ１００℃に維持され、１０００Ｗのマイクロ
波電力が印加される。エッチング速度は、比較したエッ
チング速度より５０％以上大きい。（ＢＣｌ3 だけ、他
は等しい）。本質的に、インキュベーション時間は認め
られない、そして結果として生ずるエッチング表面はＲ
ＭＳ実効粗さが５ｎｍ未満で、典型的にはおよそ２．５
ｎｍ未満であり非常に平滑である。
【図１】エッチング速度対マイクロ波電力の典型的なデ
ータを示す。
ータを示す。
【図２】表面粗さ対マイクロ波電力の典型的なデータを
示す。
示す。
【図３】エッチング速度対ガス合成の典型的なデータを
示す。
示す。
【図４】エッチング速度対マイクロ波電力の典型的なデ
ータを示す。
ータを示す。
【図５】エッチング速度対ガス合成の典型的なデータを
示す。
示す。
【図６】発光強度対マイクロ波電力の典型的なデータを
示す。
示す。
【図７】発光強度対マイクロ波電力の典型的なデータを
示す。
示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/812 Ｈ０１Ｓ 3/18 (72)発明者 ジョン ロパタ アメリカ合衆国 07060 ニュージャーシ ィ，ノース プレインフィールド，ナンバ ー１，ウエスターヴェルト アヴェニュー 160 (72)発明者 ファン レン アメリカ合衆国 07059 ニュージャーシ ィ，ウォーレン，バークシャー ドライヴ 13
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族の半導体材
料から構成される半導体デバイスを製造する方法であっ
て、 ａ）前記Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体材料を構成
する半導体本体を提供し、該本体をリアクター室に置い
て、 ｂ）ガスをリアクター室に流し込んで、マイクロ波電力
をガスに印加して、プラズマがリアクター内で形成さ
れ、前記本体がプラズマにさらされて、Ｉｎを含んでい
るIII ／Ｖ族半導体材料の一部が本体から除去されるよ
うにして、 ｃ）前記ガスがＮ2 とＢＣｌ3 を含み、Ｎ2 ／ＢＣｌ3
の比率が、プラズマが前記Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族
半導体材料を効果的に除去するように、比較エッチング
速度より少くとも５０％以上大きなエッチング速度に選
択されて、 ここで、前記比較エッチング速度は、Ｎ2 ／ＢＣｌ3 比
率がゼロで、他の全てが等しい場合に、Ｉｎを含んでい
るIII ／Ｖ族半導体材料の除去の速度である、 ことを特徴とする、半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２】 前記ガスが、本質的にＮ2 ／ＢＣｌ3 比
率が０．０５−０．８２幅で、Ｎ2 とＢＣｌ3 から成る
ことを特徴とする、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記Ｎ2 ／ＢＣｌ3 比率がおよそ、１／
３であることを特徴とする、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記マイクロ波電力が少くとも５００Ｗ
であることを特徴とする、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記Ｉｎを含んでいる半導体材料がＩｎ
Ｐ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＰ、ＩｎＧａ
ＡｓＰから成っているグループから選択されることを特
徴とする、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記Ｉｎを含んでいるIII ／Ｖ族半導体
材料が除去される表面は、多くとも５ｎｍの実効粗さを
備えていることを特徴とする、請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１の方法において、さらに、半導
体本体に直流バイアスを印加することを含んでいて、前
記直流バイアスが絶対値で最大でも２００Ｖであること
を特徴とする、方法。 - 【請求項８】 前記半導体デバイスがレーザーまたはト
ランジスターであることを特徴とする、請求項１記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/505,047 US5527425A (en) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Method of making in-containing III/V semiconductor devices |
| US08/505047 | 1995-07-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936104A true JPH0936104A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=24008782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8190129A Pending JPH0936104A (ja) | 1995-07-21 | 1996-07-19 | Ｉｎを含んだＩＩＩ／Ｖ族半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5527425A (ja) |
| EP (1) | EP0755069B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0936104A (ja) |
| DE (1) | DE69613438T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| SE9903213D0 (sv) * | 1999-06-21 | 1999-09-10 | Carl Fredrik Carlstroem | Dry etching process of compound semiconductor materials |
| CA2400765A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Northwestern University | Dense-plasma etching of inp-based materials using chlorine and nitrogen |
| EP1780779A3 (en) * | 2005-10-28 | 2008-06-11 | Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) | A plasma for patterning advanced gate stacks |
| DE102007020451A1 (de) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Lanxess Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen |
| KR102399578B1 (ko) * | 2015-06-05 | 2022-05-17 | 램 리써치 코포레이션 | GaN 및 다른 III-V 족 재료들의 원자층 에칭 |
| US10096487B2 (en) | 2015-08-19 | 2018-10-09 | Lam Research Corporation | Atomic layer etching of tungsten and other metals |
| US9991128B2 (en) | 2016-02-05 | 2018-06-05 | Lam Research Corporation | Atomic layer etching in continuous plasma |
| US10566212B2 (en) | 2016-12-19 | 2020-02-18 | Lam Research Corporation | Designer atomic layer etching |
| WO2022169509A1 (en) | 2021-02-03 | 2022-08-11 | Lam Research Corporation | Etch selectivity control in atomic layer etching |
| US12615980B2 (en) | 2021-03-18 | 2026-04-28 | Lam Research Corporation | Etching of indium gallium zinc oxide |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4547261A (en) * | 1984-09-28 | 1985-10-15 | Rca Corporation | Anisotropic etching of aluminum |
| JPS63136526A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Toshiba Corp | ドライエツチング方法 |
| JPH0284721A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-03-26 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JPH0349220A (ja) * | 1989-07-18 | 1991-03-04 | Toshiba Corp | エッチング装置 |
| JPH0364968A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-20 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP3191224B2 (ja) * | 1992-03-06 | 2001-07-23 | 沖電気工業株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP2558995B2 (ja) * | 1992-07-14 | 1996-11-27 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US5350488A (en) * | 1992-12-10 | 1994-09-27 | Applied Materials, Inc. | Process for etching high copper content aluminum films |
-
1995
- 1995-07-21 US US08/505,047 patent/US5527425A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-07-10 EP EP96305099A patent/EP0755069B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-10 DE DE69613438T patent/DE69613438T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-19 JP JP8190129A patent/JPH0936104A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5527425A (en) | 1996-06-18 |
| EP0755069A1 (en) | 1997-01-22 |
| DE69613438D1 (de) | 2001-07-26 |
| EP0755069B1 (en) | 2001-06-20 |
| DE69613438T2 (de) | 2002-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Henry et al. | Novel process for integration of optoelectronic devices using reactive ion etching without chlorinated gas | |
| Lee et al. | Advanced selective dry etching of GaAs/AlGaAs in high density inductively coupled plasmas | |
| JPH0936104A (ja) | Ｉｎを含んだＩＩＩ／Ｖ族半導体デバイスの製造方法 | |
| US5942447A (en) | Method of selectively etching compound semiconductor and method of manufacturing compound semiconductor device using the selective etching method | |
| JP6938596B2 (ja) | ショットキー接触部を有する半導体デバイスを製造するための方法 | |
| EP0507434B1 (en) | Method of making semiconductor devices | |
| US5419809A (en) | Dry etching method | |
| Salimian et al. | Damage studies of dry etched GaAs recessed gates for field effect transistors | |
| JPH06333883A (ja) | 化合物半導体の選択ドライエッチング方法，および半導体装置の製造方法 | |
| JP3331819B2 (ja) | 化合物半導体のプラズマエッチング方法 | |
| JP3181741B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3186264B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH06224158A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3036452B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06151384A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3250269B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| Pearton et al. | High density, low temperature dry etching in GaAs and InP device technology | |
| JPH06244409A (ja) | 化合物半導体基板の前処理方法 | |
| EP0607662B1 (en) | Method for selectively etching GaAs over AlGaAs | |
| JP3422069B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH05166764A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH08340105A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0458177B2 (ja) | ||
| JPS59193069A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH11162945A (ja) | ドライエッチング方法 |