JP3167310B2 - Dry etching method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、III−Ｖ族化合物半導体をエッチングする
ドライエッチング方法に係わり、特に反応性イオンビー
ムエッチング（RIBE）によるドライエッチング方法に関
する。The present invention relates to a dry etching method for etching a group III-V compound semiconductor, and more particularly to a dry etching by reactive ion beam etching (RIBE). About the method.
（従来の技術） 近年、シリコン以外のIII−Ｖ族化合物半導体やII−V
I族化合物半導体は、半導体レーザ，発光ダイオード及
び受光器等の光デバイスに用いられ、また、また移動度
の大きいことを利用して電界効果トランジスタ，ヘテロ
バイポーラトランジスタ等の電子デバイスに用いられて
いる。これらのデバイスにおいて、任意のところに微細
な構造を作るための技術として、ドライエッチング方法
が使用されている。(Prior Art) In recent years, III-V compound semiconductors other than silicon and II-V
Group I compound semiconductors are used in optical devices such as semiconductor lasers, light-emitting diodes, and photodetectors, and are also used in electronic devices such as field-effect transistors and hetero-bipolar transistors because of their high mobility. . In these devices, a dry etching method is used as a technique for forming a fine structure anywhere.
具体的には、半導体レーザを集積化するためのレーザ
端面形成，同一基板上に作られた２つ以上の素子を電気
的に分離するための分離溝形成，微細なゲートの作成等
である。このためには、加工面及び端面が平坦で、端面
形状が制御されていることが必要である。特に、レーザ
端面は活性層からの発光の取出し口に当たるため、端面
反射率の低下による光の損失を防ぐために、へき開面と
同等な平坦性，垂直性が要求される。More specifically, the method includes forming a laser end face for integrating a semiconductor laser, forming a separation groove for electrically separating two or more elements formed on the same substrate, and forming a fine gate. For this purpose, it is necessary that the processing surface and the end face are flat and the end face shape is controlled. In particular, since the laser end face hits an emission port for light emission from the active layer, flatness and perpendicularity equivalent to the cleavage face are required to prevent light loss due to a decrease in end face reflectivity.
従来、このようなドライエッチング方法として、反応
性イオンエッチング（RIE）や反応性イオンビームエッ
チング（RIBE）等が主に用いられてきた。RIEでは、低
真空度でのエッチングであるため、イオンビームの垂直
性が良くないのを反映して加工面の垂直性は十分ではな
かった。そこで、比較的高真空度でエッチングできるRI
BEが垂直加工に用いられるようになっている。Conventionally, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), and the like have been mainly used as such a dry etching method. In RIE, since the etching was performed at a low vacuum, the verticality of the processed surface was not sufficient, reflecting the poor verticality of the ion beam. Therefore, RI that can be etched at relatively high vacuum
BE is used for vertical machining.
しかしながら、RIBEによるドライエッチング方法にあ
っては次のような問題があった。即ち、RIBEでは、エッ
チングに寄与する要素として反応性粒子と基板との化学
反応と、イオンによる物理的なスパッタリングとの２つ
があり、前者が加工面の平坦性を、後者が加工面の垂直
性を決めているが、それぞれトレードオフの関係にあ
る。従って、平坦性と垂直性の両方の特性を十分に満足
させることはできなかった。具体的には、比較的高真空
のRIBEでは、加工表面を平坦にするには反応性ガスの分
圧を十分に高くしなければならず、この場合は垂直性を
損なうことになる。However, the dry etching method using RIBE has the following problems. In other words, in RIBE, there are two factors that contribute to etching: a chemical reaction between the reactive particles and the substrate, and physical sputtering by ions. The former is the flatness of the processed surface, and the latter is the perpendicularity of the processed surface. But they are in a trade-off relationship. Therefore, it was not possible to sufficiently satisfy both characteristics of flatness and verticality. Specifically, in the case of RIBE in a relatively high vacuum, the partial pressure of the reactive gas must be sufficiently high to flatten the processed surface, and in this case, the perpendicularity is impaired.
なお、基板面と反応性のビームの方向とのなす角度を
垂直から故意にずらして本来なら垂直でない加工を基板
面に垂直にする方法もあるが、この場合はもう一方の面
が基板面と垂直とはならず、デバイスに応用する際には
制限を受ける。There is also a method in which the angle between the substrate surface and the direction of the reactive beam is deliberately shifted from the vertical direction to make processing that is not normal to the substrate surface perpendicular to the substrate surface, but in this case, the other surface is aligned with the substrate surface. It is not vertical and is limited when applied to devices.
（発明が解決しようとする課題） このように従来、RIBEで化合物半導体をエッチングす
る場合、任意の面に垂直で、且つ平坦な加工面及び加工
端面のエッチングを行うことは困難であった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, when a compound semiconductor is etched by RIBE, it is difficult to etch a flat processed surface and a processed end surface perpendicular to an arbitrary surface.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、化合物半導体に対し任意の面に垂
直で、且つ平坦な加工面及び加工端面のエッチングを行
うことのできるドライエッチング方法を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method capable of etching a processed surface and a processed end surface of a compound semiconductor perpendicular to an arbitrary surface and flat. It is to provide a method.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、プラズマ室に
導入されたガスを励起してイオン化した粒子及び反応性
の高い励起状態の粒子を生成し、これらのイオン及び励
起状態の粒子を試料室に引き出し、イオンによる物理反
応と励起状態の粒子による化学反応を同時に起こさせ、
試料室内に配置された化合物半導体からなる試料をエッ
チングするドライエッチング方法において、前記ガスと
して反応性ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いたこと
を特徴としている。[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to the present invention, a gas introduced into a plasma chamber is excited to generate ionized particles and highly reactive excited state particles. Then, these ions and particles in the excited state are drawn into the sample chamber, and a physical reaction by the ions and a chemical reaction by the particles in the excited state are simultaneously caused,
In a dry etching method for etching a sample made of a compound semiconductor placed in a sample chamber, a mixed gas of a reactive gas and an inert gas is used as the gas.
また本発明は、上記方法において、反応性ガスとして
Cl2、不活性ガスとしてArを用い、試料室におけるArの
分圧を６×10-4Torr以上に設定し、試料室におけるCl2
の分圧をエッチング速度が最大となる近傍に設定したこ
とを特徴としている。The present invention also relates to the above method, wherein the reactive gas
Cl 2, using Ar as the inert gas, to set the partial pressure of Ar more than 6 × 10 -4 Torr in the sample chamber, Cl 2 in the sample chamber
Is set near the maximum etching rate.
（作用） 本発明によれば、比較的高真空でエッチングを行うた
め、イオンビームの垂直性も損なわれることなく、物理
的なスパッタリングと化学反応も同時に起きるために、
加工面或いは加工端面も平坦なものが得られる。さら
に、反応性ガスに不活性ガスを加えることにより、チャ
ンバに付着した反応生成物をスパッタリングにより取去
る効果があり、プラズマ状態の安定化、さらにはエッチ
ング工程の再現性及び制御性の向上にも大きな寄与があ
る。(Function) According to the present invention, since etching is performed in a relatively high vacuum, physical sputtering and chemical reaction also occur simultaneously without impairing the perpendicularity of the ion beam.
A machined surface or a machined end surface can be flat. Furthermore, the addition of an inert gas to the reactive gas has the effect of removing the reaction products attached to the chamber by sputtering, stabilizing the plasma state, and improving the reproducibility and controllability of the etching process. There is a big contribution.
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。(Examples) Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.
第１図は本発明の一実施例方法に使用したドライエッ
チング装置を示す概略構成図である。図中10は試料室で
あり、この試料室10内には試料台11に載置された被処理
基板（試料）12が収容されている。20はプラズマ室であ
り、このプラズマ室20にはマイクロ波発生器21からマイ
クロ波が導入されると共に、ガス導入口22から所定のガ
スが導入される。プラズマ室20の周囲には磁場発生器21
が設けられており、またプラズマ室20の試料室10側には
引き出し電極24が設けられている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus used in the method of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a sample chamber, in which a substrate (sample) 12 to be processed placed on a sample stage 11 is accommodated. Reference numeral 20 denotes a plasma chamber, into which a microwave is introduced from a microwave generator 21 and a predetermined gas is introduced from a gas inlet 22. A magnetic field generator 21 is provided around the plasma chamber 20.
Is provided, and an extraction electrode 24 is provided on the sample chamber 10 side of the plasma chamber 20.
そして、プラズマ室20内に導入されたガスがマイクロ
波及び磁場により励起され、プラズマ25が生成される。
このプラズマ25中のイオン化した粒子と反応性の高い励
起状態にある粒子が電極24により引き出され、試料室10
内に導入される。また、試料室10内に導入された上記粒
子は基板12に衝突したのち、ガス排気口13から排気され
るものとなっている。Then, the gas introduced into the plasma chamber 20 is excited by the microwave and the magnetic field, and the plasma 25 is generated.
Particles in an excited state having high reactivity with ionized particles in the plasma 25 are extracted by the electrode 24, and
Introduced within. The particles introduced into the sample chamber 10 are exhausted from the gas exhaust port 13 after colliding with the substrate 12.
この装置の基本的な構成は従来のECR型イオン源を用
いたRIBE装置と同様であるが、この装置ではプラズマ室
20内に導入するガスとして、塩素（Cl2）等の反応性ガ
スのみではなく、これとアルゴン（Ar）等の不活性ガス
との混合ガスを用いることを特徴としている。The basic configuration of this device is the same as that of a conventional RIBE device using an ECR type ion source.
The gas introduced into the chamber 20 is characterized in that not only a reactive gas such as chlorine (Cl 2 ) but also a mixed gas of the reactive gas and an inert gas such as argon (Ar) is used.
第２図は本発明方法を利用したInGaAsPレーザの垂直
端面の形成工程を示す断面図である。まず、第２図
（ａ）に示すように、1.3μｍ組成のInGaAsP活性層を持
つメサ埋込み型の半導体レーザウェハ30上に電極プロセ
スに電極31を形成した後に、常圧CVD法でSiO2膜32を堆
積し、さらにこのSiO2膜32をパターニングしてエッチン
グ用の溝を開ける。次いで、前記第１図に示す装置を用
い、第２図（ｂ）に示すように、SiO2膜32をマスクとし
てレーザウェハ30をエッチングして、レーザの垂直端面
を形成した。FIG. 2 is a sectional view showing a step of forming a vertical end face of an InGaAsP laser utilizing the method of the present invention. First, as shown in FIG. 2 (a), after forming the electrode 31 to the electrode process on the semiconductor laser wafer 30 of the mesa embedded with InGaAsP active layer of 1.3μm composition, SiO 2 film 32 at atmospheric pressure CVD Is deposited, and the SiO 2 film 32 is patterned to form an etching groove. Next, using the apparatus shown in FIG. 1, the laser wafer 30 was etched using the SiO 2 film 32 as a mask to form a vertical end face of the laser, as shown in FIG. 2B.
このとき、エッチングの条件としては、マイクロ波出
力200W,磁場強度875ガウスでプラズマ室20に導入された
Cl2ガスとArガスの混合ガスをプラズマ化し、引き出し
電圧400Vで試料室10にイオンと励起状態の反応性粒子を
導く。ここで、試料室10内におけるCl2分圧は7.5×10-4
Torr、Ar分圧は1.4×10-3Torrとした。得られたイオン
電流密度は0.24mW/cm2であり、イオン照射により、基板
12の表面温度は常温から約２分で180℃に上昇し、その
後は安定であった。エッチングを20分行って、エッチン
グ溝33の深さは５μｍであった。At this time, etching conditions were as follows: a microwave output of 200 W and a magnetic field intensity of 875 gauss were introduced into the plasma chamber 20.
The mixture gas of Cl 2 gas and Ar gas is turned into plasma, and ions and reactive particles in an excited state are introduced into the sample chamber 10 at an extraction voltage of 400V. Here, the Cl 2 partial pressure in the sample chamber 10 is 7.5 × 10 −4
The Torr and Ar partial pressures were 1.4 × 10 −3 Torr. The resulting ion current density was 0.24 mW / cm 2, by ion irradiation, the substrate
The surface temperature of No. 12 rose from room temperature to 180 ° C. in about 2 minutes, and was stable thereafter. After etching was performed for 20 minutes, the depth of the etching groove 33 was 5 μm.
エッチングマスク32をウェットエッチングで除去し電
極31を露出させて得られた半導体レーザの特性は、へき
開面のレーザと比べてしきい値は30mAと同等であり、エ
ッチングによるしきい値のばらつきも、レーザウェア30
の面内分布を反映していた。なお、第２図（ｃ）にエッ
チングにより露出した端面形状を示す。The characteristics of the semiconductor laser obtained by removing the etching mask 32 by wet etching and exposing the electrode 31 have a threshold value equivalent to 30 mA as compared with the laser on the cleavage surface, and the variation in the threshold value due to etching, Laserware 30
In-plane distribution. FIG. 2 (c) shows an end face shape exposed by etching.
次に、化合物半導体をエッチングする際の最適条件、
即ち反応性ガスの分圧，不活性ガスの分圧及び基板温度
等の最適条件について説明する。InGaAsP/InPのヘテロ
接合を含む構造にドライエッチングを施すときに重要な
ことは、それぞれの材料についてのエッチング特性が異
なることである。InGaAsPはInPとGaAsをある割合で混合
したものであると考え、InPとGaAsのエッチング特性を
調べた。Next, optimal conditions for etching the compound semiconductor,
That is, optimum conditions such as the partial pressure of the reactive gas, the partial pressure of the inert gas, and the substrate temperature will be described. What is important when dry-etching a structure including a heterojunction of InGaAsP / InP is that the etching characteristics of each material are different. We considered InGaAsP to be a mixture of InP and GaAs at a certain ratio, and investigated the etching characteristics of InP and GaAs.
第３図及び第４図にInP及びGaAsについて、エッチン
グ速度（第３図）、及びエッチング側壁面と基板面との
なす角度（第４図）のCl2圧力依存性について示す。第
３図及び第４図は、Cl2及びArガスをプラズマ室に導入
し、マイクロ波出力200W,磁場強度875ガウスでイオン又
は反応性の励起状態の粒子を作り、400Vで試料室に引き
出す条件で、Arガスの分圧が1.4×10-3Torrのときのも
のである。第４図からInPに関しては、側壁面と基板面
とのなす角度θは、Cl2ガスの分圧が7.5×10-4Torrのと
きの90度を境に、それ以上でもそれ以下でも90度より小
さくなる。そして、この7.5×10-4Torrの分圧は、第３
図に示すようにエッチング速度の極大にも対応してい
る。For InP and GaAs in FIGS. 3 and 4, the etch rate (FIG. 3), and shows the Cl 2 pressure dependence of the angle between the etching side wall and the substrate surface (FIG. 4). Fig. 3 and Fig. 4 show the conditions for introducing Cl 2 and Ar gas into the plasma chamber, producing ions or reactive excited particles at a microwave output of 200 W and a magnetic field intensity of 875 gauss, and extracting them into the sample chamber at 400 V. Where the partial pressure of Ar gas is 1.4 × 10 −3 Torr. From FIG. 4, with respect to InP, the angle θ formed between the side wall surface and the substrate surface is 90 ° when the partial pressure of Cl 2 gas is 7.5 × 10 −4 Torr, and 90 ° when the partial pressure is more or less. Smaller. And this partial pressure of 7.5 × 10 -4 Torr is the third
As shown in the figure, it corresponds to the maximum etching rate.
このとき、GaAsのエッチング特性は、順メサ方向に垂
直な面と、逆メサに方向に垂直な面で異なり、それぞれ
基板面と側壁とのなす角度は85度,95度であった。実際
には、活性層はInGaAsPなので、特性はInPに近くなり、
1.3μｍ組成のInGaAsPでは略90度であった。また、InP
のエッチング速度が極大となるところでは、GaAsとのエ
ッチング速度との差が最も小さくなり、等速エッチング
に近い状況となるため、ヘテロ接合付近での段差がなく
なり、垂直形状が実現できた。At this time, the etching characteristics of GaAs were different between a plane perpendicular to the forward mesa direction and a plane perpendicular to the reverse mesa direction, and the angles formed by the substrate surface and the side walls were 85 degrees and 95 degrees, respectively. Actually, since the active layer is InGaAsP, the characteristics are close to those of InP.
The angle was approximately 90 degrees for InGaAsP having a composition of 1.3 μm. Also, InP
Where the etching rate is maximized, the difference from the etching rate with GaAs is the smallest, and the situation is close to constant-speed etching. Therefore, a step near the heterojunction is eliminated, and a vertical shape can be realized.
InPの場合、プラズマの照射により基板表面の温度が
上昇するが、この温度は150℃以下だと不純物及び塩化
物の吸着のために、表面が平坦にならず、200℃以上だ
と横方向のエッチングが進み、垂直性が損なわれる傾向
にあった。従って、InPでは150〜200℃で平坦な面が得
られることになる。GaAsの場合、エッチング時の基板表
面の温度は50〜150℃、1.3μｍ組成のInGaAsPの場合は1
00〜160℃で、1.5μｍのInGaAsPの場合は130〜180℃に
保つと平坦な面が得られ、サイドエッチングを防止する
ことができた。In the case of InP, the temperature of the substrate surface rises due to plasma irradiation, but if this temperature is 150 ° C or less, the surface will not be flat due to the adsorption of impurities and chlorides, and if it is 200 ° C or more, the surface will not be horizontal. Etching proceeded, and the verticality tended to be impaired. Therefore, with InP, a flat surface can be obtained at 150 to 200 ° C. In the case of GaAs, the temperature of the substrate surface at the time of etching is 50 to 150 ° C., and in the case of InGaAsP having a composition of 1.3 μm, 1
In the case of InGaAsP having a thickness of 1.5 μm at a temperature of 00 to 160 ° C., a flat surface was obtained by keeping the temperature at 130 to 180 ° C., thereby preventing side etching.
ここまでの説明では不活性ガスとしてのArの分圧を1.
4×10-3Torrに設定した場合、反応性ガストシテノCl2の
分圧を7.5×10-4Torr近傍に設定することにより、平坦
性の良い垂直なエッチングが実現されるのが確認され
た。しかし、Ar添加量に対して垂直，平坦面が得られる
Cl2分圧は異なっている。第５図に、側壁とのなす角度
が85〜95度に入るCl2分圧の範囲と側壁とのなす角度が9
0度になるCl2分圧を示す。Ar分圧が高くなると、それに
対するCl2分圧は低くなる。また、Arの分圧が低いと平
坦なエッチング面は得られないが、Ar分圧が６×10-4To
rr以上で平坦なエッチング面が得られることが確認され
た。In the description so far, the partial pressure of Ar as the inert gas is 1.
When it was set to 4 × 10 −3 Torr, it was confirmed that vertical etching with good flatness was realized by setting the partial pressure of the reactive gas tositeno Cl 2 to around 7.5 × 10 −4 Torr. However, vertical and flat surfaces can be obtained with respect to the amount of Ar added.
Cl 2 partial pressure is different. FIG. 5 shows the range of Cl 2 partial pressure where the angle between the side wall and the side wall is 85 to 95 degrees and the angle between the side wall and the side wall is 9 degrees.
Shows the Cl 2 partial pressure that goes to 0 degrees. When Ar partial pressure is high, Cl 2 partial pressure thereof will be lowered. If the partial pressure of Ar is low, a flat etched surface cannot be obtained, but the partial pressure of Ar is 6 × 10 −4 To
It was confirmed that a flat etched surface was obtained at rr or more.
ここで特徴的なことは、Arの分圧に対して側壁とのな
す角度が85〜95度に入るCl2の分圧は、Arの分圧に対し
てエッチング速度が最大となるCl2の分圧に略等しいこ
とである。即ち、Arの分圧が変わると、第３図に示すIn
Pのエッチング速度曲線が左右にシフトし、その最大速
度となるCl2の分圧が、第５図に示す範囲内に入ってい
ることである。従って、垂直エッチングが可能で平坦な
エッチング面が得られる条件は、Arの分圧が６×10-4To
rr以上で、Cl2の分圧はエッチング速度が最大となる近
傍であることである。より望ましくは、これに加え、エ
ッチングする材料に応じて温度条件を先に説明した範囲
に設定すればよい。Here characteristic that the partial pressure of Cl 2 to the angle between the side wall with respect to the partial pressure of Ar enters the 85 to 95 degrees, the etching rate with respect to the partial pressure of Ar is Cl 2 as the maximum This is approximately equal to the partial pressure. That is, when the partial pressure of Ar changes, In shown in FIG.
This means that the etching rate curve of P shifts from side to side, and the partial pressure of Cl 2 at the maximum rate is within the range shown in FIG. Therefore, the condition that vertical etching is possible and a flat etching surface is obtained is that the partial pressure of Ar is 6 × 10 −4 To
Above rr, the partial pressure of Cl 2 is near the maximum etching rate. More preferably, in addition to this, the temperature condition may be set in the range described above according to the material to be etched.
第６図は、Cl2ガスにArを分圧で1.4×10-3Torrだけ添
加したときと、Arを全く加えなかったときの、エッチン
グ速度の実験間のばらつきを示す。Cl2分圧は7.5×10-4
Torrとした。Arを全く加えなかったときは、物理的なス
パッタ効果が小さいために、Arを加えたときよりもエッ
チング速度が小さくなっているが、そのばらつきが大き
い。それに比べ、Arを加えたときはエッチング速度のば
らつきが５％以内に入っている。第７図はCl2分圧を7.5
×10-4Torrに固定したとき、Arガス添加量とエッチング
速度の実験間のばらつきを示すものである。Arガスを６
×10-4Torr以上添加すると、ばらつきを５％以内に抑え
られることが分かる。FIG. 6 shows the variation in the etching rate between experiments when Ar was added to Cl 2 gas at a partial pressure of 1.4 × 10 −3 Torr and when Ar was not added at all. Cl 2 partial pressure is 7.5 × 10 -4
Torr. When Ar was not added at all, the etching rate was lower than when Ar was added because the physical sputtering effect was small, but the variation was large. In contrast, when Ar was added, the variation in the etching rate was within 5%. FIG. 7 shows the Cl 2 partial pressure of 7.5
It shows the variation between the experiments of the amount of added Ar gas and the etching rate when fixed at × 10 −4 Torr. Ar gas 6
It can be seen that the addition can be suppressed to within 5% by adding at least 10 -4 Torr.
このように本実施例方法によれば、InP/InGaAsP等の
化合物半導体をRIBEでエッチングする際に、反応性ガス
としてのCl2に不活性ガスとしてのArを添加し、それぞ
れの分圧を最適化することにより、化合物半導体に対し
任意の面に垂直で、且つ平坦な加工面及び加工端面のエ
ッチングを行うことができる。また、第６図及び第７図
に示したように、Arガスを添加することにより、エッチ
ングの再現性の向上をはかることも可能であり、その有
用性は絶大である。As described above, according to the method of the present embodiment, when a compound semiconductor such as InP / InGaAsP is etched by RIBE, Ar as an inert gas is added to Cl 2 as a reactive gas, and each partial pressure is optimized. By etching, the compound semiconductor can be etched on a flat processed surface and a processed end surface perpendicular to an arbitrary surface. Also, as shown in FIGS. 6 and 7, by adding Ar gas, it is possible to improve the reproducibility of etching, and its usefulness is enormous.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、ECR型イオン源を用いたRIBE装置を
用いたが、これに限らずプラズマ室でガスを励起してイ
オン化した粒子及び反応性の高い励起状態の粒子を生成
し、これらのイオン及び励起状態の粒子を試料室に引き
出す構成であればよい。また、反応性ガスとしてはブロ
ム，ヨウ素等を用いることができ、不活性ガスとして窒
素，キセノン，ヘリウム等を用いることができる。さら
に、被エッチング材料としてはGaAlAs/GaAs系、InGaAlP
/GaAs系、等のIII−Ｖ族化合物半導体にも適用すること
が可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiment, the RIBE apparatus using the ECR type ion source was used.However, the present invention is not limited to this, and the gas is excited in the plasma chamber to generate ionized particles and highly reactive excited state particles. Any configuration may be used as long as the particles in the excited state are drawn into the sample chamber. In addition, bromo, iodine and the like can be used as the reactive gas, and nitrogen, xenon, helium and the like can be used as the inert gas. In addition, the material to be etched is GaAlAs / GaAs, InGaAlP
It can also be applied to III-V compound semiconductors such as / GaAs series. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、RIBEにより化合
物半導体をエッチングするに際し、Cl2等の反応性ガス
にAr等の不活性ガスを添加した混合ガスを用いることに
より、化合物半導体に対し任意の面に垂直で、且つ平坦
な加工面及び加工端面のエッチングを行うことができ
る。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, when etching a compound semiconductor by RIBE, by using a mixed gas obtained by adding an inert gas such as Ar to a reactive gas such as Cl 2 , It is possible to etch a processed surface and a processed end surface of a compound semiconductor that are perpendicular to an arbitrary surface and flat.
第１図は本発明の一実施例方法に使用したECR放電利用
のドライエッチング装置を示す概略構成図、第２図は上
記装置を用いたレーザ端面形成工程を示す断面図、第３
図はAr添加時のCl2分圧とエッチング速度との関係を示
す特性図、第４図はCl2分圧と側壁のなす角度との関係
を示す特性図、第５図はAr分圧に対して垂直エッチング
を実現するCl2分圧の変化を示す特性図、第６図はArの
有無によるエッチング速度のバラツキを示す特性図、第
７図はAr分圧に対するエッチング速度のバラツキを示す
特性図である。 10……試料室、 11……試料台、 12……被処理基板（試料）、 13……ガス排気口、 20……プラズマ室、 21……マイクロ波発生器、 22……ガス導入口、 23……磁場発生器、 24……引き出し電極、 25……プラズマ、 30……レーザウェハ、 31……電極、 32……SiO2マスク、 33……エッチング溝。FIG. 1 is a schematic structural view showing a dry etching apparatus utilizing an ECR discharge used in the method of one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a laser end face forming step using the above apparatus.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the Cl 2 partial pressure and the etching rate when Ar is added, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the Cl 2 partial pressure and the angle formed by the side wall, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in Cl 2 partial pressure for realizing vertical etching, FIG. 6 is a characteristic diagram showing a variation in etching rate depending on the presence or absence of Ar, and FIG. 7 is a characteristic showing a variation in etching rate with respect to the Ar partial pressure. FIG. 10 ... sample chamber, 11 ... sample table, 12 ... substrate to be processed (sample), 13 ... gas exhaust port, 20 ... plasma chamber, 21 ... microwave generator, 22 ... gas inlet, 23 ... magnetic field generator, 24 ... extraction electrode, 25 ... plasma, 30 ... laser wafer, 31 ... electrode, 32 ... SiO 2 mask, 33 ... etching groove.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−228618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274237（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−91930（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-228618 (JP, A) JP-A-62-274237 (JP, A) JP-A-2-10725 (JP, A) JP-A 63-228 299342 (JP, A) JP-A-61-91930 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/302
Claims (2)
ラズマ室に導入し、このプラズマ室でガスを励起してイ
オン化した粒子及び反応性の高い励起状態の粒子を生成
し、これらのイオン及び励起状態の粒子を試料室に引き
出し、イオンによる物理反応と励起状態の粒子による化
学反応を同時に起こさせ、試料室内に配置され、半導体
装置を構成するIII−Ｖ族化合物半導体層が形成された
基板をエッチングするドライエッチング法において、 前記反応性ガスとしてCl2を用い、前記試料室における
不活性ガスの分圧を６×10-4Torr以上2.0×10-3Torr以
下に設定し、前記試料室におけるCl2の分圧を4.0×10-4
Torr以上1.0×10-3Torr以下に設定したことを特徴とす
るドライエッチング法。A mixed gas of a reactive gas and an inert gas is introduced into a plasma chamber, and the gas is excited in the plasma chamber to generate ionized particles and highly reactive excited particles. The ions and the particles in the excited state are drawn into the sample chamber, and a physical reaction by the ions and a chemical reaction by the particles in the excited state are caused at the same time, and the group III-V compound semiconductor layer forming the semiconductor device is formed in the sample chamber. In the dry etching method for etching the substrate, Cl 2 is used as the reactive gas, and the partial pressure of the inert gas in the sample chamber is set to 6 × 10 −4 Torr or more and 2.0 × 10 −3 Torr or less, Increase the partial pressure of Cl 2 in the sample chamber to 4.0 × 10 -4
A dry etching method characterized by being set at not less than Torr and not more than 1.0 × 10 −3 Torr.
体層、活性層及び第２のIII−Ｖ族化合物半導体層が順
次積層された構造を有し、前記エッチングは、少なくと
も前記活性層が露出するまで第２のIII−Ｖ族化合物半
導体層を選択的に除去することを特徴とする請求項１に
記載のドライエッチング方法。2. The substrate has a structure in which a first III-V compound semiconductor layer, an active layer, and a second III-V compound semiconductor layer are sequentially stacked, and the etching includes at least the active layer. The dry etching method according to claim 1, wherein the second III-V compound semiconductor layer is selectively removed until the layer is exposed.
Priority Applications (3)
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| JP10354190A JP3167310B2 (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Dry etching method |
| EP19910106251 EP0457049A3 (en) | 1990-04-19 | 1991-04-18 | Dry etching method |
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| JP10354190A JP3167310B2 (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Dry etching method |
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| JPH042124A (en) | 1992-01-07 |
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