JP3251011B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JP3251011B2 JP3251011B2 JP29928590A JP29928590A JP3251011B2 JP 3251011 B2 JP3251011 B2 JP 3251011B2 JP 29928590 A JP29928590 A JP 29928590A JP 29928590 A JP29928590 A JP 29928590A JP 3251011 B2 JP3251011 B2 JP 3251011B2
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- etching
- chlorine
- etched
- gallium arsenide
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エッチング深さの場所不均一がなく、無損
傷で行える、ヒ化ガリウムのドライエッチング方法に関
する。
傷で行える、ヒ化ガリウムのドライエッチング方法に関
する。
（従来の技術） 従来、ヒ化ガリウム等の化合物半導体のドライエッチ
ングには、塩素等の反応性ガス或いはラジカルと、適当
な運動エネルギーを持つイオンとを、被エッチング材料
である化合物半導体に同時に照射し、上記反応性ガス或
いはラジカルの強い化学反応性と上記イオンによるスパ
ッタリング効果との両作用でエッチングを行う方法が用
いられてきた。この一例としては反応性イオンビームエ
ッチングが挙げられる。しかし、この様なエッチング方
法に於いては、イオン照射による損傷が被エッチング材
料に導入されるという欠点があった。そこで、近年、イ
オンを用いず、反応性ガス或いはラジカルを用いて、こ
れらと、被エッチング材料との化学反応のみにより、本
質的に無損傷なエッチングを行う方法が提案されてい
る。反応性ガスのみを用いる方法としては、例えばジャ
ーナル・オブ・エレクトロニック・マテリアルズ（Jour
nal of Electronic Materials）、Vol.19,No.2,（199
0）pp201−208に記載のものがある。この方法では反応
性ガスとして塩素ガスを用い、８×10-5Torr〜１×10-3
Torrの塩素ガス雰囲気中で、被エッチング材料であるヒ
化ガリウムを100℃以上に保つことによりエッチングを
行っている。被エッチング材料の温度を100℃以上に保
つのは、室温程度では殆ど塩素ガスエッチングされない
為である。ところが、この様に被エッチング材料の温度
を室温からかなり高く保ってエッチングを行うと、複雑
な立体構造をこのドライエッチング方法により形成する
場合、被エッチング材料の表面温度に場所不均一が生
じ、従って、エッチング深さに場所不均一が生じるとい
う欠点があった。一方、ラジカルを用いたドライ・エッ
チング方法としては、例えば、アプライド・フィジクス
・レターズ（Applied Physics Letters）、Vol.56,No.1
7（1990）pp.1667−1669に記載のものがある。この方法
では、約４×10-4Torrの塩素ラジカルを用いてヒ化ガリ
ウムのエッチングを行っているが、上述の反応性ガスの
みを用いたエッチング方法の場合と異なり、被エッチン
グ材料の温度が30℃程度でもエッチングが起こる。彼ら
の実験結果には、この温度でのエッチング形状について
何ら言及されてはいないが、我々の実験結果によると４
×10-4Torrの塩素ガス圧では、良好なエッチング形状が
得られないという問題点があることがわかっている。
ングには、塩素等の反応性ガス或いはラジカルと、適当
な運動エネルギーを持つイオンとを、被エッチング材料
である化合物半導体に同時に照射し、上記反応性ガス或
いはラジカルの強い化学反応性と上記イオンによるスパ
ッタリング効果との両作用でエッチングを行う方法が用
いられてきた。この一例としては反応性イオンビームエ
ッチングが挙げられる。しかし、この様なエッチング方
法に於いては、イオン照射による損傷が被エッチング材
料に導入されるという欠点があった。そこで、近年、イ
オンを用いず、反応性ガス或いはラジカルを用いて、こ
れらと、被エッチング材料との化学反応のみにより、本
質的に無損傷なエッチングを行う方法が提案されてい
る。反応性ガスのみを用いる方法としては、例えばジャ
ーナル・オブ・エレクトロニック・マテリアルズ（Jour
nal of Electronic Materials）、Vol.19,No.2,（199
0）pp201−208に記載のものがある。この方法では反応
性ガスとして塩素ガスを用い、８×10-5Torr〜１×10-3
Torrの塩素ガス雰囲気中で、被エッチング材料であるヒ
化ガリウムを100℃以上に保つことによりエッチングを
行っている。被エッチング材料の温度を100℃以上に保
つのは、室温程度では殆ど塩素ガスエッチングされない
為である。ところが、この様に被エッチング材料の温度
を室温からかなり高く保ってエッチングを行うと、複雑
な立体構造をこのドライエッチング方法により形成する
場合、被エッチング材料の表面温度に場所不均一が生
じ、従って、エッチング深さに場所不均一が生じるとい
う欠点があった。一方、ラジカルを用いたドライ・エッ
チング方法としては、例えば、アプライド・フィジクス
・レターズ（Applied Physics Letters）、Vol.56,No.1
7（1990）pp.1667−1669に記載のものがある。この方法
では、約４×10-4Torrの塩素ラジカルを用いてヒ化ガリ
ウムのエッチングを行っているが、上述の反応性ガスの
みを用いたエッチング方法の場合と異なり、被エッチン
グ材料の温度が30℃程度でもエッチングが起こる。彼ら
の実験結果には、この温度でのエッチング形状について
何ら言及されてはいないが、我々の実験結果によると４
×10-4Torrの塩素ガス圧では、良好なエッチング形状が
得られないという問題点があることがわかっている。
本発明の目的は上述の様なヒ化ガリウムの無損傷エッ
チングに於ける、エッチング深さの場所不均一という欠
点を解決し、良好なエッチング形状の得られる新規なド
ライエッチング方法を提供することにある。
チングに於ける、エッチング深さの場所不均一という欠
点を解決し、良好なエッチング形状の得られる新規なド
ライエッチング方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、塩素ラジカルをエッチングガスとして用い
るヒ化ガリウムのドライエッチング方法において、前記
エッチングガス圧を２×10-4Torr以下、被エッチングヒ
化ガリウムの温度を30℃以下とし、ヒ化ガリウム表面を
塩素ラジカルに連続的に曝すことにより、塩素ラジカル
との化学反応および脱離を同時に進行させることを特徴
とするドライエッチング方法である。
るヒ化ガリウムのドライエッチング方法において、前記
エッチングガス圧を２×10-4Torr以下、被エッチングヒ
化ガリウムの温度を30℃以下とし、ヒ化ガリウム表面を
塩素ラジカルに連続的に曝すことにより、塩素ラジカル
との化学反応および脱離を同時に進行させることを特徴
とするドライエッチング方法である。
（作用） 塩素ガス等の反応性ガス或いはラジカルを用いたドラ
イエッチングに於いては、被エッチング材料の温度が高
いと、複雑な立体構造を形成する際、材料面内に生じる
温度不均一によりエッチング深さの場所不均一が起こ
る。したがって、これを防ぐには被エッチング材料の温
度を室温程度に保ってエッチングを行うことが必要であ
る。無損傷エッチング法としての塩素ガスエッチングと
塩素ラジカル・エッチングとを比較した場合、塩素ガス
では、ヒ化ガリウムは、室温以下（約30℃以下）で殆ど
エッチングされないのに対し、塩素ラジカル・エッチン
グでは、室温でも可能である。したがって、塩素ラジカ
ルを用いれば、エッチング深さに場所不均一のないドラ
イエッチングが可能であることが期待される。しかし、
上記塩素ラジカルの圧力が高い場合（例えば１×10-3To
rr程度）、ヒ化ガリウム表面に塩素ラジカルが過剰に供
給される為、上記表面上への塩素ラジカルの堆積、或い
はヒ素原子またはガリウム原子と、塩素ラジカルとの化
学反応により生成された低揮発性化合物の堆積により、
エッチング速度が低下する。そればかりか、エッチング
・マスク近傍と、それ以外の領域との塩素ラジカル供給
量の差異により、エッチング・マスク近傍のヒ化ガリウ
ムが速くエッチングされてしまうため、所望のエッチン
グ形状が得られない。ところが、上述の塩素ラジカル・
エッチングに於いて、塩素ガス圧力を２×10-4Torr以下
に保つと、エッチング速度に対して、上述の塩素ラジカ
ル或いは、低揮発性化合物の堆積速度が充分に小さくな
るので、エッチング・マスク近傍とそれ以外の領域との
エッチング速度の差が無くなり、所望の良好なエッチン
グ形状が得られる。
イエッチングに於いては、被エッチング材料の温度が高
いと、複雑な立体構造を形成する際、材料面内に生じる
温度不均一によりエッチング深さの場所不均一が起こ
る。したがって、これを防ぐには被エッチング材料の温
度を室温程度に保ってエッチングを行うことが必要であ
る。無損傷エッチング法としての塩素ガスエッチングと
塩素ラジカル・エッチングとを比較した場合、塩素ガス
では、ヒ化ガリウムは、室温以下（約30℃以下）で殆ど
エッチングされないのに対し、塩素ラジカル・エッチン
グでは、室温でも可能である。したがって、塩素ラジカ
ルを用いれば、エッチング深さに場所不均一のないドラ
イエッチングが可能であることが期待される。しかし、
上記塩素ラジカルの圧力が高い場合（例えば１×10-3To
rr程度）、ヒ化ガリウム表面に塩素ラジカルが過剰に供
給される為、上記表面上への塩素ラジカルの堆積、或い
はヒ素原子またはガリウム原子と、塩素ラジカルとの化
学反応により生成された低揮発性化合物の堆積により、
エッチング速度が低下する。そればかりか、エッチング
・マスク近傍と、それ以外の領域との塩素ラジカル供給
量の差異により、エッチング・マスク近傍のヒ化ガリウ
ムが速くエッチングされてしまうため、所望のエッチン
グ形状が得られない。ところが、上述の塩素ラジカル・
エッチングに於いて、塩素ガス圧力を２×10-4Torr以下
に保つと、エッチング速度に対して、上述の塩素ラジカ
ル或いは、低揮発性化合物の堆積速度が充分に小さくな
るので、エッチング・マスク近傍とそれ以外の領域との
エッチング速度の差が無くなり、所望の良好なエッチン
グ形状が得られる。
（実施例） 次に、第１図から第３図を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。この実施例では、塩素ラジカル供給源
として、電子サイクロトロン共鳴プラズマを用い、装置
として、第１図の反応性イオンビーム・エッチング装置
を用いている。この様な電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ源を備えた反応性イオンビーム・エッチング装置に関
しては、例えば特開昭61−42135号公報、（特願昭59−1
61531号）に詳述されている。塩素ガスのプラズマ室２
内での放電により、このプラズマ室２内に生成された塩
素ラジカル３、塩素イオン４のうち、塩素イオン４は、
二枚の電極板により構成されるイオン引出電極５により
加速され、試料加工室６に突入する。本実施例では、塩
素イオンを300Vの電位差により加速している。一方、塩
素ラジカル３は、イオン引出電極５に設けられた多数の
開口部７を介して、極低運動エネルギーで試料加工室６
へと飛来する。この時、試料加工室６内に設置された試
料台８上のヒ化ガリウム９と、上記イオン引出電極５と
の間にシャッター10を設ける。これにより高い運動エネ
ルギーを持つ塩素イオン４は、シャッター10により試料
９に直接到達することは出来ない。また、シャッター10
の横側を通過した塩素イオン４は、試料加工室６内に存
在する塩素分子11或いは塩素ラジカル３と衝突してその
運動方向を変えるが、塩素イオン４の持つ高い運動エネ
ルギーの為、殆ど前方に散乱されるため、試料９に到達
する事は無い。一方、塩素ラジカル３は、極低運動エネ
ルギーを持つのみである為、試料加工室６中の塩素分子
11或いは他の塩素ラジカルとの衝突により容易にその運
動方向が変化し、シャッター10の裏側に廻り込み、試料
９に到達する。以上の装置及び方法により、イオンを用
いず、塩素ラジカルを用いたドライエッチングが可能と
なる。第２図は上述の装置及び方法を用いた場合のヒ化
ガリウムの塩素ラジカル・エッチングのエッチング速度
と、塩素ガス圧との関係を示す図である。試料温度は30
℃以下である。塩素ガス圧が２×10-4Torr以下では、適
度なエッチング速度が得られるのに対し、１×10-3Torr
では、エッチング速度が極度に低下し、実用的なエッチ
ング速度が得られない。第３図はヒ化ガリウムのエッチ
ング形状の模式図であり、第３図（ａ）は、塩素ガス圧
２×10-4Torr以下の場合、第３図（ｂ）は塩素ガス圧１
×10-3Torrの場合を示している。（ａ）の場合には、良
好なエッチング形状が得られる。また、塩素ガス圧２×
10-4Torr以下の場合には試料温度が30℃以下と低温であ
るため、エッチング深さの場所不均一も起こらない。
ついて説明する。この実施例では、塩素ラジカル供給源
として、電子サイクロトロン共鳴プラズマを用い、装置
として、第１図の反応性イオンビーム・エッチング装置
を用いている。この様な電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ源を備えた反応性イオンビーム・エッチング装置に関
しては、例えば特開昭61−42135号公報、（特願昭59−1
61531号）に詳述されている。塩素ガスのプラズマ室２
内での放電により、このプラズマ室２内に生成された塩
素ラジカル３、塩素イオン４のうち、塩素イオン４は、
二枚の電極板により構成されるイオン引出電極５により
加速され、試料加工室６に突入する。本実施例では、塩
素イオンを300Vの電位差により加速している。一方、塩
素ラジカル３は、イオン引出電極５に設けられた多数の
開口部７を介して、極低運動エネルギーで試料加工室６
へと飛来する。この時、試料加工室６内に設置された試
料台８上のヒ化ガリウム９と、上記イオン引出電極５と
の間にシャッター10を設ける。これにより高い運動エネ
ルギーを持つ塩素イオン４は、シャッター10により試料
９に直接到達することは出来ない。また、シャッター10
の横側を通過した塩素イオン４は、試料加工室６内に存
在する塩素分子11或いは塩素ラジカル３と衝突してその
運動方向を変えるが、塩素イオン４の持つ高い運動エネ
ルギーの為、殆ど前方に散乱されるため、試料９に到達
する事は無い。一方、塩素ラジカル３は、極低運動エネ
ルギーを持つのみである為、試料加工室６中の塩素分子
11或いは他の塩素ラジカルとの衝突により容易にその運
動方向が変化し、シャッター10の裏側に廻り込み、試料
９に到達する。以上の装置及び方法により、イオンを用
いず、塩素ラジカルを用いたドライエッチングが可能と
なる。第２図は上述の装置及び方法を用いた場合のヒ化
ガリウムの塩素ラジカル・エッチングのエッチング速度
と、塩素ガス圧との関係を示す図である。試料温度は30
℃以下である。塩素ガス圧が２×10-4Torr以下では、適
度なエッチング速度が得られるのに対し、１×10-3Torr
では、エッチング速度が極度に低下し、実用的なエッチ
ング速度が得られない。第３図はヒ化ガリウムのエッチ
ング形状の模式図であり、第３図（ａ）は、塩素ガス圧
２×10-4Torr以下の場合、第３図（ｂ）は塩素ガス圧１
×10-3Torrの場合を示している。（ａ）の場合には、良
好なエッチング形状が得られる。また、塩素ガス圧２×
10-4Torr以下の場合には試料温度が30℃以下と低温であ
るため、エッチング深さの場所不均一も起こらない。
（発明の効果） 本発明のドライエッチング方法によれば、ヒ化ガリウ
ムを、イオンを用いないため無損傷で、ガス圧が低いた
め良好なエッチング形状で、しかも低温であるため、均
一なエッチング深さでドライエッチングできる。
ムを、イオンを用いないため無損傷で、ガス圧が低いた
め良好なエッチング形状で、しかも低温であるため、均
一なエッチング深さでドライエッチングできる。
第１図は、本発明によるドライエッチング方法を説明す
る図、第２図、第３図は本発明によるドライエッチング
方法のエッチング特性を説明するための図である。 ２……プラズマ室、３……塩素ラジカル、４……塩素イ
オン、５……イオン引出電極、６……試料加工室、７…
…開口部、８……試料台、９……ヒ化ガリウム、10……
シャッター、11……塩素分子
る図、第２図、第３図は本発明によるドライエッチング
方法のエッチング特性を説明するための図である。 ２……プラズマ室、３……塩素ラジカル、４……塩素イ
オン、５……イオン引出電極、６……試料加工室、７…
…開口部、８……試料台、９……ヒ化ガリウム、10……
シャッター、11……塩素分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−79429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−177988（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174320（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】塩素ラジカルをエッチングガスとして用い
るヒ化ガリウムのドライエッチング方法において、前記
エッチングガス圧を２×10-4Torr以下、被エッチングヒ
化ガリウムの温度を30℃以下とし、ヒ化ガリウム表面を
塩素ラジカルに連続的に曝すことにより、塩素ラジカル
との化学反応および脱離を同時に進行させることを特徴
とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29928590A JP3251011B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29928590A JP3251011B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171721A JPH04171721A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3251011B2 true JP3251011B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=17870560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29928590A Expired - Fee Related JP3251011B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251011B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP29928590A patent/JP3251011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04171721A (ja) | 1992-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |