JPH0582490A - 選択エツチングの方法、装置 - Google Patents
選択エツチングの方法、装置Info
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- JPH0582490A JPH0582490A JP3239242A JP23924291A JPH0582490A JP H0582490 A JPH0582490 A JP H0582490A JP 3239242 A JP3239242 A JP 3239242A JP 23924291 A JP23924291 A JP 23924291A JP H0582490 A JPH0582490 A JP H0582490A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】光吸収係数の異なる複数の物質間で、光吸収係
数の小さい方の物質を選択的にエッチングする方法を提
供する。 【構成】光吸収特性の異なる複数の物質からなる試料の
ドライエッチングにおいて、例えばGaAsのみ吸収可
能な光4を照射する事で、吸収係数の大きい物質に対し
て小さい物質を選択的にエッチングする。光照射によ
り、吸収係数の大きい物質の表面例えば2でのみ、(a)
光CVD反応、(b)光酸化反応、(c)光脱離反応を起こ
して、吸収係数の大きい物質例えば1のエッチング速度
を小さくしている。これにより、光吸収係数の小さい物
質例えば1のみのエッチングが可能になる。
数の小さい方の物質を選択的にエッチングする方法を提
供する。 【構成】光吸収特性の異なる複数の物質からなる試料の
ドライエッチングにおいて、例えばGaAsのみ吸収可
能な光4を照射する事で、吸収係数の大きい物質に対し
て小さい物質を選択的にエッチングする。光照射によ
り、吸収係数の大きい物質の表面例えば2でのみ、(a)
光CVD反応、(b)光酸化反応、(c)光脱離反応を起こ
して、吸収係数の大きい物質例えば1のエッチング速度
を小さくしている。これにより、光吸収係数の小さい物
質例えば1のみのエッチングが可能になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は選択エッチングの方法に
係わるもので、特に電子帯の遷移型が異なる物質間、あ
るいは禁止帯幅の異なる物質間の選択的なエッチング方
法に関するものである。
係わるもので、特に電子帯の遷移型が異なる物質間、あ
るいは禁止帯幅の異なる物質間の選択的なエッチング方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体において異なる組成、組成
比の半導体の選択的なエッチングは、半導体装置の製造
において極めて重要な技術である。例えばGaAsとAl<
x>Ga<1-x>Asのヘテロ構造を有する半導体装置の作製
において、Al<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングにはウ
エットエッチングが、GaAsの選択エッチングにはドラ
イエッチングが用いられている。
比の半導体の選択的なエッチングは、半導体装置の製造
において極めて重要な技術である。例えばGaAsとAl<
x>Ga<1-x>Asのヘテロ構造を有する半導体装置の作製
において、Al<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングにはウ
エットエッチングが、GaAsの選択エッチングにはドラ
イエッチングが用いられている。
【0003】Al<x>Ga<1-x>Asの選択的なウエットエ
ッチングは、HCl/H2O2系、あるいはNH3/H2O2/
H2O系のエッチング液により可能であり、レーザダイ
オードやHBT(HeteroーBipolar Transistor)等の作製
に利用されている。しかしウエットエッチングではアン
ダーカットが生じる等の問題があって微細なパターンの
作製には不向きである。
ッチングは、HCl/H2O2系、あるいはNH3/H2O2/
H2O系のエッチング液により可能であり、レーザダイ
オードやHBT(HeteroーBipolar Transistor)等の作製
に利用されている。しかしウエットエッチングではアン
ダーカットが生じる等の問題があって微細なパターンの
作製には不向きである。
【0004】一方、GaAsの選択的なウエットエッチン
グは実現されていない。
グは実現されていない。
【0005】GaAsの選択的なドライエッチングは、
「ジャパニーズジャーナル オブアップライド フィジ
クス ヴォリューム20、ナンバー11(1981)、第
L847頁から第L850頁(Japanese Journal of
Applied Physics Vol.20、No.11、pp.L84
7−L850)」によると、CCl2F2をエッチングガス
に用いたRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオ
ンエッチング)により可能である。これは、エッチング
中にAl<x>Ga<1-x>As表面に不揮発性のAlF3薄膜が
形成されエッチング反応が阻害されてAl<x>Ga<1-x>A
sのエッチング速度が遅くなり、GaAsの方のエッチン
グ速度が相対的に速くなるためである。しかしGaAsに
対してAl<x>Ga<1-x>Asを選択的にドライエッチング
する事はできない。
「ジャパニーズジャーナル オブアップライド フィジ
クス ヴォリューム20、ナンバー11(1981)、第
L847頁から第L850頁(Japanese Journal of
Applied Physics Vol.20、No.11、pp.L84
7−L850)」によると、CCl2F2をエッチングガス
に用いたRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオ
ンエッチング)により可能である。これは、エッチング
中にAl<x>Ga<1-x>As表面に不揮発性のAlF3薄膜が
形成されエッチング反応が阻害されてAl<x>Ga<1-x>A
sのエッチング速度が遅くなり、GaAsの方のエッチン
グ速度が相対的に速くなるためである。しかしGaAsに
対してAl<x>Ga<1-x>Asを選択的にドライエッチング
する事はできない。
【0006】以上のようにGaAs、Al<x>Ga<1-x>As
を自由に選択的にエッチングするためにはウエット、ド
ライの両エッチング技術を組み合わせなくてはならな
い。先に述べたようにウエットエッチングは微細加工に
は不向きであるので、両者の選択エッチングがドライエ
ッチングで可能な事が望ましい。
を自由に選択的にエッチングするためにはウエット、ド
ライの両エッチング技術を組み合わせなくてはならな
い。先に述べたようにウエットエッチングは微細加工に
は不向きであるので、両者の選択エッチングがドライエ
ッチングで可能な事が望ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明では上記従来技
術の問題点に鑑み、GaAsに対してAl<x>Ga<1-x>As
を選択的にドライエッチングする方法を提供する事を課
題とした。
術の問題点に鑑み、GaAsに対してAl<x>Ga<1-x>As
を選択的にドライエッチングする方法を提供する事を課
題とした。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、試料に光を
照射する事でAl<x>Ga<1-x>AsとGaAsの間のエッチ
ング速度の比率を変化させ、上記課題を解決した。
照射する事でAl<x>Ga<1-x>AsとGaAsの間のエッチ
ング速度の比率を変化させ、上記課題を解決した。
【0009】
【作用】本発明では、GaAsとAl<x>Ga<1-x>Asの光
吸収特性が異なる事を利用して、GaAsに対するAl<x>
Ga<1-x>Asの選択エッチングを実現した。GaAsは直
接遷移型(禁止帯幅Eg(GaAs)=1.43eV)の半導体
で、光子エネルギーが1.43eV以上(波長867nm
以下)の光を吸収する。一方、Al<x>Ga<1-x>Asは組成
比xによって遷移型および禁止帯幅Eg(Al<x>Ga<1-x>
As)が変化する。図15は組成比と禁止帯幅の関係を示
したものである。そして
吸収特性が異なる事を利用して、GaAsに対するAl<x>
Ga<1-x>Asの選択エッチングを実現した。GaAsは直
接遷移型(禁止帯幅Eg(GaAs)=1.43eV)の半導体
で、光子エネルギーが1.43eV以上(波長867nm
以下)の光を吸収する。一方、Al<x>Ga<1-x>Asは組成
比xによって遷移型および禁止帯幅Eg(Al<x>Ga<1-x>
As)が変化する。図15は組成比と禁止帯幅の関係を示
したものである。そして
【0010】
【数1】
【0011】であるので、照射する光の波長λpを、数
2の条件を満たすように選べば
2の条件を満たすように選べば
【0012】
【数2】
【0013】基板の光吸収に伴う光励起反応をGaAs表
面でのみ誘起する事が可能である。ここでhはプランク
定数、cは真空中の光の速さである。また、
面でのみ誘起する事が可能である。ここでhはプランク
定数、cは真空中の光の速さである。また、
【0014】
【数3】
【0015】の光でも、吸収端がGaAsの方が長波長側
にあるので、光吸収係数αは
にあるので、光吸収係数αは
【0016】
【数4】
【0017】となり、従って
【0018】
【数5】
【0019】を満たす波長λpの光であれば、GaAs表
面でより強く光励起反応を誘起することができる。
面でより強く光励起反応を誘起することができる。
【0020】本発明では以下の3つの異なった光励起反
応をそれぞれ利用した。それは (a)光CVD反応 (b)光酸化反応 (c)光脱離反応 である。以下、各々の場合について如何にして選択エッ
チングを実現したかを説明する。
応をそれぞれ利用した。それは (a)光CVD反応 (b)光酸化反応 (c)光脱離反応 である。以下、各々の場合について如何にして選択エッ
チングを実現したかを説明する。
【0021】(a)光CVD反応を利用した場合 GaAsの光CVDでは、基板による光吸収で膜形成反応
を起こす事ができる。これは、GaAs表面で光励起され
た電子や正孔が吸着した原料ガス分子と反応するからで
ある。一方、Al<x>Ga<1-x>Asは先に説明したように
GaAsに比べて光吸収係数が小さいので、基板の光吸収
による膜形成も遅くなる。
を起こす事ができる。これは、GaAs表面で光励起され
た電子や正孔が吸着した原料ガス分子と反応するからで
ある。一方、Al<x>Ga<1-x>Asは先に説明したように
GaAsに比べて光吸収係数が小さいので、基板の光吸収
による膜形成も遅くなる。
【0022】従って、例えば図1(a)に示すようなAl<
x>Ga<1-x>As1とGaAs2の存在する試料のドライエ
ッチングにおいて、エッチングガスの他にGaAs形成の
原料ガスをエッチング容器内に導入しておき、数2の条
件をみたすGaAsのみが吸収可能な波長の光4を試料に
照射すれば、GaAs2の表面ではGaAsのエッチング反
応と光CVDによる膜形成反応が競合してエッチング速
度が遅くなり、一方Al<x>Ga<1-x>As1の表面ではエ
ッチング反応のみが進行する。故に、図1(b)に示す様
にGaAsに対しAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングが
進行する。なお図1(b)では、光CVD反応により形成
されるGaAs5を強調して示しておいた。理想的には、
GaAsの光CVD反応とエッチング反応が完全に打ち消
しあって、膜形成もエッチングも起こらない様に各種条
件を調整する必要がある。
x>Ga<1-x>As1とGaAs2の存在する試料のドライエ
ッチングにおいて、エッチングガスの他にGaAs形成の
原料ガスをエッチング容器内に導入しておき、数2の条
件をみたすGaAsのみが吸収可能な波長の光4を試料に
照射すれば、GaAs2の表面ではGaAsのエッチング反
応と光CVDによる膜形成反応が競合してエッチング速
度が遅くなり、一方Al<x>Ga<1-x>As1の表面ではエ
ッチング反応のみが進行する。故に、図1(b)に示す様
にGaAsに対しAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングが
進行する。なお図1(b)では、光CVD反応により形成
されるGaAs5を強調して示しておいた。理想的には、
GaAsの光CVD反応とエッチング反応が完全に打ち消
しあって、膜形成もエッチングも起こらない様に各種条
件を調整する必要がある。
【0023】なお、ドライエッチングにRIEの様な高
周波放電を利用すると、気相中でもGaAsの原料ガス分
子の分解が起こって基板全体にGaAsが形成されるが、
GaAs上ではこれに基板の光励起によるGaAs形成反応
が加わるので、全体のエッチング速度を速くしてやれば
Al<x>Ga<1-x>As1の選択エッチングが可能になる。
周波放電を利用すると、気相中でもGaAsの原料ガス分
子の分解が起こって基板全体にGaAsが形成されるが、
GaAs上ではこれに基板の光励起によるGaAs形成反応
が加わるので、全体のエッチング速度を速くしてやれば
Al<x>Ga<1-x>As1の選択エッチングが可能になる。
【0024】光CVD反応を利用する場合、照射する光
は数3を満たす光、つまりAl<x>Ga<1-x>Asに吸収可
能な光でも構わない。これは先に説明したようにそのよ
うな波長の光に対してもGaAsの光吸収係数の方が大き
いからである。
は数3を満たす光、つまりAl<x>Ga<1-x>Asに吸収可
能な光でも構わない。これは先に説明したようにそのよ
うな波長の光に対してもGaAsの光吸収係数の方が大き
いからである。
【0025】(b)光酸化反応を利用した場合 エッチング反応は、試料表面に酸化膜が存在すると反応
が阻害され、遅くなる傾向がある。GaAsの場合、酸素
分子の付着率が禁止帯幅より高い光子エネルギーの光を
照射する事により、数倍大きくなる事が知られている。
これにはGaAs表面で生成されたキャリアーが関与して
いると言われており、一分子層に相当する酸化膜が形成
される。
が阻害され、遅くなる傾向がある。GaAsの場合、酸素
分子の付着率が禁止帯幅より高い光子エネルギーの光を
照射する事により、数倍大きくなる事が知られている。
これにはGaAs表面で生成されたキャリアーが関与して
いると言われており、一分子層に相当する酸化膜が形成
される。
【0026】従って、例えば図1(a)に示すようなAl<
x>Ga<1-x>As1とGaAs2の存在する試料のドライエ
ッチングにおいて、エッチングガスの他に酸素をエッチ
ング容器内に導入しておき、数2の条件をみたすGaAs
のみが吸収可能な波長の光4を試料に照射すれば、Ga
As2の表面は薄い酸化膜で覆われるのでエッチング反
応が阻害されて、エッチング速度が遅くなる。一方Al<
x>Ga<1-x>As1の表面ではエッチング反応のみが進行
する。故に、図1(b)に示す様にGaAs2に対しAl<x>
Ga<1-x>As1の選択エッチングが可能になる。
x>Ga<1-x>As1とGaAs2の存在する試料のドライエ
ッチングにおいて、エッチングガスの他に酸素をエッチ
ング容器内に導入しておき、数2の条件をみたすGaAs
のみが吸収可能な波長の光4を試料に照射すれば、Ga
As2の表面は薄い酸化膜で覆われるのでエッチング反
応が阻害されて、エッチング速度が遅くなる。一方Al<
x>Ga<1-x>As1の表面ではエッチング反応のみが進行
する。故に、図1(b)に示す様にGaAs2に対しAl<x>
Ga<1-x>As1の選択エッチングが可能になる。
【0027】なお、光酸化反応を利用する場合には、数
3の条件を満たすような波長の光を用いる場合、注意が
必要である。それはGaの酸化物に比べてAlの酸化物の
蒸気圧が低くAl<x>Ga<1-x>Asのエッチング反応も大
きく阻害される可能性があるからである。従って、数3
を満たす波長の場合、なるべく長波長の光を用いること
が望ましい。
3の条件を満たすような波長の光を用いる場合、注意が
必要である。それはGaの酸化物に比べてAlの酸化物の
蒸気圧が低くAl<x>Ga<1-x>Asのエッチング反応も大
きく阻害される可能性があるからである。従って、数3
を満たす波長の場合、なるべく長波長の光を用いること
が望ましい。
【0028】(c)光脱離反応を利用した場合 光脱離は、基板加熱による熱的機構と、吸着物質あるい
は基板の電子状態励起による電子的機構によって誘起さ
れる。本発明の場合、基板の電子状態励起による電子的
機構が関係している。この機構では、フェルミエネルギ
ーより上の空準位に励起された電子が吸着ガス分子の空
準位へ弾性トンネルする事で、吸着分子の脱離が促進さ
れる。そこで、エッチングガスが吸着して表面と反応す
る際、吸着の逆過程である脱離を促進してやると、基板
と反応する前に吸着したガスを脱離させる事ができ、結
果としてエッチング反応が遅くなる。
は基板の電子状態励起による電子的機構によって誘起さ
れる。本発明の場合、基板の電子状態励起による電子的
機構が関係している。この機構では、フェルミエネルギ
ーより上の空準位に励起された電子が吸着ガス分子の空
準位へ弾性トンネルする事で、吸着分子の脱離が促進さ
れる。そこで、エッチングガスが吸着して表面と反応す
る際、吸着の逆過程である脱離を促進してやると、基板
と反応する前に吸着したガスを脱離させる事ができ、結
果としてエッチング反応が遅くなる。
【0029】従って、図1(a)に示すようなAl<x>Ga<
1-x>As1とGaAs2からなる試料のドライエッチング
において、GaAsのみが吸収可能な波長の光を試料に照
射すると、GaAs表面では吸着したエッチングガス分子
の脱離が促進されてエッチング速度が遅くなり、GaAs
に対するAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングが可能に
なる。光脱離の利用は、ドライエッチングにおいて化学
反応が主反応となるような場合に特に有効である。
1-x>As1とGaAs2からなる試料のドライエッチング
において、GaAsのみが吸収可能な波長の光を試料に照
射すると、GaAs表面では吸着したエッチングガス分子
の脱離が促進されてエッチング速度が遅くなり、GaAs
に対するAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングが可能に
なる。光脱離の利用は、ドライエッチングにおいて化学
反応が主反応となるような場合に特に有効である。
【0030】光脱離反応を利用する場合、光CVD反応
を利用する場合と同様、照射する光は数3を満たす光、
つまりAl<x>Ga<1-x>Asに吸収可能な光でも構わな
い。これは先に説明したように、そのような波長の光に
対してもGaAsの光吸収係数の方が大きいからである。
を利用する場合と同様、照射する光は数3を満たす光、
つまりAl<x>Ga<1-x>Asに吸収可能な光でも構わな
い。これは先に説明したように、そのような波長の光に
対してもGaAsの光吸収係数の方が大きいからである。
【0031】以上、GaAsに対してAl<x>Ga<1-x>As
を選択エッチングする場合について説明したが、本発明
の方法は、光吸収特性の異なる物質間で光吸収の小さい
物質のみを選択的にエッチングする方法全般に適用可能
である。具体的には、電子帯が間接遷移型の物質と直接
遷移型の物質において、間接遷移型の物質のみをエッチ
ングする場合、あるいは禁止帯幅が異なる物質におい
て、禁止帯幅の広い物質のみをエッチングする場合であ
る。主な半導体の電子帯の遷移型は表1に示したとおり
であって、これらの中の適当な組み合わせにおいて本発
明の方法が容易に適用できる。
を選択エッチングする場合について説明したが、本発明
の方法は、光吸収特性の異なる物質間で光吸収の小さい
物質のみを選択的にエッチングする方法全般に適用可能
である。具体的には、電子帯が間接遷移型の物質と直接
遷移型の物質において、間接遷移型の物質のみをエッチ
ングする場合、あるいは禁止帯幅が異なる物質におい
て、禁止帯幅の広い物質のみをエッチングする場合であ
る。主な半導体の電子帯の遷移型は表1に示したとおり
であって、これらの中の適当な組み合わせにおいて本発
明の方法が容易に適用できる。
【0032】
【表1】
【0033】本発明の選択エッチングの方法が適用でき
る特殊な例として、厚さ方向に組成比が連続して変化す
る所謂傾斜組成を有する試料において、ある特定の組成
比の深さのところでエッチングを停止させるという事が
可能である。例えばAl<x>Ga<1-x>Asの場合、直接遷
移の禁止帯幅はAlの組成比xの関数Eg(x)[eV]とし
て数6の様に表わされる。
る特殊な例として、厚さ方向に組成比が連続して変化す
る所謂傾斜組成を有する試料において、ある特定の組成
比の深さのところでエッチングを停止させるという事が
可能である。例えばAl<x>Ga<1-x>Asの場合、直接遷
移の禁止帯幅はAlの組成比xの関数Eg(x)[eV]とし
て数6の様に表わされる。
【0034】
【数6】
【0035】深さ方向に組成比xが小さくなる試料で
は、エッチングが進行すると試料表面でのEgの値が段
々小さくなる。今、組成がx0の深さでエッチングを停
止したいとすると数7で表わされる波長λ0の光を試料
に照射しながらエッチングを行えば良い。
は、エッチングが進行すると試料表面でのEgの値が段
々小さくなる。今、組成がx0の深さでエッチングを停
止したいとすると数7で表わされる波長λ0の光を試料
に照射しながらエッチングを行えば良い。
【0036】
【数7】
【0037】すると最初、波長λ0の光はAl<x>Ga<1-x
>Asに吸収されないが、エッチングが進むにしたがって
試料表面のEgの値が小さくなり所望の組成比のところ
で光吸収が始まりエッチングが停止することになる。
>Asに吸収されないが、エッチングが進むにしたがって
試料表面のEgの値が小さくなり所望の組成比のところ
で光吸収が始まりエッチングが停止することになる。
【0038】
【実施例】<実施例1>本実施例は、本発明の作用で説
明した光CVD反応を利用した場合であり、CCl4+H
eをエッチングガスに用いたRIEにおいて、GaAsの
原料ガスにTMGa(Ga(CH3)3:トリメチルガリウム)
+AsH3(アルシン)を、光CVDの光源に低圧水銀ラン
プを用いたものである。
明した光CVD反応を利用した場合であり、CCl4+H
eをエッチングガスに用いたRIEにおいて、GaAsの
原料ガスにTMGa(Ga(CH3)3:トリメチルガリウム)
+AsH3(アルシン)を、光CVDの光源に低圧水銀ラン
プを用いたものである。
【0039】本実施例で用いた装置の概略を図2に示
す。この装置は、従来のRIE装置の接地電極を網目状
接地電極8に変え、溶融石英製窓7を通して低圧水銀ラ
ンプ6の光が試料11に照射できるようになっている。低
圧水銀ランプ6は波長185nmと254nmの真空紫
外光を放射し、これはGaAsの禁止帯幅のエネルギーに
対応する光子の波長より充分短い。Al<x>Ga<1-x>As
の禁止帯幅のエネルギーに対応する光子の波長よりも短
いが、吸収係数はGaAsの方が相当大きいと考えられ
る。
す。この装置は、従来のRIE装置の接地電極を網目状
接地電極8に変え、溶融石英製窓7を通して低圧水銀ラ
ンプ6の光が試料11に照射できるようになっている。低
圧水銀ランプ6は波長185nmと254nmの真空紫
外光を放射し、これはGaAsの禁止帯幅のエネルギーに
対応する光子の波長より充分短い。Al<x>Ga<1-x>As
の禁止帯幅のエネルギーに対応する光子の波長よりも短
いが、吸収係数はGaAsの方が相当大きいと考えられ
る。
【0040】本実施例に用いた試料11は図1に示すよう
に、GaAs基板3上に厚さ150nmのAl<x>Ga<1-x>
As1(x=0.4)、GaAs2の領域が存在したものであ
る。試料11をエッチング容器9内に設置した後、先ず排
気系13によりエッチング容器9内を0.001mTor
r以下に排気した。次に、エッチングガスとしてCCl4
を40mTorr、Heを50mTorr、GaAsの形
成に用いる原料ガスとしてTMGaとAsH3を各々8m
Torr、40mTorr、ガス供給系10より導入し
た。そして先ず、低圧水銀ランプ6を点灯し、つぎに高
周波電源14によりエッチング容器内のガスを6分間放電
させた。その結果、図1(b)に示すように、Al<x>Ga<
1-x>As1のみが約100nmエッチングされた。
に、GaAs基板3上に厚さ150nmのAl<x>Ga<1-x>
As1(x=0.4)、GaAs2の領域が存在したものであ
る。試料11をエッチング容器9内に設置した後、先ず排
気系13によりエッチング容器9内を0.001mTor
r以下に排気した。次に、エッチングガスとしてCCl4
を40mTorr、Heを50mTorr、GaAsの形
成に用いる原料ガスとしてTMGaとAsH3を各々8m
Torr、40mTorr、ガス供給系10より導入し
た。そして先ず、低圧水銀ランプ6を点灯し、つぎに高
周波電源14によりエッチング容器内のガスを6分間放電
させた。その結果、図1(b)に示すように、Al<x>Ga<
1-x>As1のみが約100nmエッチングされた。
【0041】本実施例では、高周波放電により気相中で
もGaAsの原料ガス分子の分解が起こって基板表面全体
にGaAsが形成されるが、GaAs2上では基板が吸収し
た光によるGaAs形成反応がこれに加わる。そして、G
aAs上ではGaAs形成反応とエッチング反応が釣り合
い、一方、Al<x>Ga<1-x>As上ではエッチング反応が
優勢になるため、Al<x>Ga<1-x>Asが選択的にエッチ
ングされた。
もGaAsの原料ガス分子の分解が起こって基板表面全体
にGaAsが形成されるが、GaAs2上では基板が吸収し
た光によるGaAs形成反応がこれに加わる。そして、G
aAs上ではGaAs形成反応とエッチング反応が釣り合
い、一方、Al<x>Ga<1-x>As上ではエッチング反応が
優勢になるため、Al<x>Ga<1-x>Asが選択的にエッチ
ングされた。
【0042】本実施例ではAl<x>Ga<1-x>Asのエッチ
ングをRIEを用いて行った。この方法は、異方性に優
れ微細パターンの形成に適したエッチング技術である。
上記実施例で示したように、本発明の光CVD反応を利
用した選択エッチングの方法は、RIEに有効である事
が分かった。
ングをRIEを用いて行った。この方法は、異方性に優
れ微細パターンの形成に適したエッチング技術である。
上記実施例で示したように、本発明の光CVD反応を利
用した選択エッチングの方法は、RIEに有効である事
が分かった。
【0043】<実施例2>本実施例は、本発明の作用で
説明した光酸化反応を利用した場合であり、Cl2をエッ
チングガスに用いたXeFエキシマレーザによる光エッ
チングにおいて、酸化性のガスとして酸素を用いたもの
である。Cl2分子は波長340nm付近に吸収ピークを
有するので、発振波長351、353nmのXeFエキ
シマレーザがCl2の励起に適している。GaAs表面での
光反応の励起には発振波長が514.5nmのArイオン
レーザを用いた。
説明した光酸化反応を利用した場合であり、Cl2をエッ
チングガスに用いたXeFエキシマレーザによる光エッ
チングにおいて、酸化性のガスとして酸素を用いたもの
である。Cl2分子は波長340nm付近に吸収ピークを
有するので、発振波長351、353nmのXeFエキ
シマレーザがCl2の励起に適している。GaAs表面での
光反応の励起には発振波長が514.5nmのArイオン
レーザを用いた。
【0044】本実施例で用いた装置の概略を図4に示
す。本装置では、XeFエキシマレーザ18からのレーザ
光は、溶融石英製窓7を通して試料11の上方を水平に通
過し、気相中のCl2分子を励起するようになっている。
一方Arイオンレーザ16からの光は光学系17で拡大さ
れ、試料11に垂直に照射できるようになっている。
す。本装置では、XeFエキシマレーザ18からのレーザ
光は、溶融石英製窓7を通して試料11の上方を水平に通
過し、気相中のCl2分子を励起するようになっている。
一方Arイオンレーザ16からの光は光学系17で拡大さ
れ、試料11に垂直に照射できるようになっている。
【0045】本実施例に用いた試料11は図3(a)に示す
ように、GaAs基板3上にAl<x>Ga<1-x>As1(x=0.
75)を150nm成長させ、レジスト15のパターンを
形成したものである。組成比0.75のAl<x>Ga<1-x>
Asの直接遷移の禁止帯幅2.48eVに対応する波長は
500nmであり、従ってArイオンレーザの光はGaA
sに比べると、Al<x>Ga<1-x>Asにはあまり吸収されな
い。
ように、GaAs基板3上にAl<x>Ga<1-x>As1(x=0.
75)を150nm成長させ、レジスト15のパターンを
形成したものである。組成比0.75のAl<x>Ga<1-x>
Asの直接遷移の禁止帯幅2.48eVに対応する波長は
500nmであり、従ってArイオンレーザの光はGaA
sに比べると、Al<x>Ga<1-x>Asにはあまり吸収されな
い。
【0046】エッチングの手順は以下のとおりである。
先ず試料11をエッチング容器9内に設置した後、排気系
13によりエッチング容器9内を0.001mTorr以
下に排気した。次に、Cl2を10mTorr、酸素を1
00mTorrガス供給系10よりエッチング容器9内に
導入した。そしてArイオンレーザ16、およびXeFエキ
シマレーザ18からの光を30分間照射した。その結果、
図3(b)に示すように、レジスト15のパターンに従って
Al<x>Ga<1-x>As1がちょうどGaAs基板2までエッ
チングされた。また、これ以上エッチング時間を長くし
てもGaAs基板2は殆どエッチングされなかった。
先ず試料11をエッチング容器9内に設置した後、排気系
13によりエッチング容器9内を0.001mTorr以
下に排気した。次に、Cl2を10mTorr、酸素を1
00mTorrガス供給系10よりエッチング容器9内に
導入した。そしてArイオンレーザ16、およびXeFエキ
シマレーザ18からの光を30分間照射した。その結果、
図3(b)に示すように、レジスト15のパターンに従って
Al<x>Ga<1-x>As1がちょうどGaAs基板2までエッ
チングされた。また、これ以上エッチング時間を長くし
てもGaAs基板2は殆どエッチングされなかった。
【0047】本実施例では、気相中で光励起されたCl2
によりAl<x>Ga<1-x>Asの光エッチング反応が進み、
エッチングが基板のGaAs表面に達したところでGaAs
による光吸収で光酸化反応が起こり、GaAs表面に光酸
化膜66が形成されて、エッチングが進行しなくなったも
のである。
によりAl<x>Ga<1-x>Asの光エッチング反応が進み、
エッチングが基板のGaAs表面に達したところでGaAs
による光吸収で光酸化反応が起こり、GaAs表面に光酸
化膜66が形成されて、エッチングが進行しなくなったも
のである。
【0048】本実施例ではAl<x>Ga<1-x>Asのエッチ
ングを光エッチングを用いて行った。この方法は、プラ
ズマエッチングの様な荷電粒子や高速粒子による損傷が
試料に生じないため、将来有力なエッチング技術として
期待されている。上記実施例で示したように、本発明の
光酸化反応を利用した選択エッチングの方法は、光エッ
チングに有効である事が分かった。
ングを光エッチングを用いて行った。この方法は、プラ
ズマエッチングの様な荷電粒子や高速粒子による損傷が
試料に生じないため、将来有力なエッチング技術として
期待されている。上記実施例で示したように、本発明の
光酸化反応を利用した選択エッチングの方法は、光エッ
チングに有効である事が分かった。
【0049】また、Arイオンレーザの光吸収が起こる
組成比0.3<x<0.75の試料に対しても本実施例と
同様の手順でAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングがあ
る程度可能であった。
組成比0.3<x<0.75の試料に対しても本実施例と
同様の手順でAl<x>Ga<1-x>Asの選択エッチングがあ
る程度可能であった。
【0050】<実施例3>本実施例は、本発明の作用で
説明した光脱離反応を利用した場合であり、Cl2分子の
振動状態を励起した所謂ホット分子ビームを用いたエッ
チングにおいて低圧水銀ランプ光を照射したものであ
る。
説明した光脱離反応を利用した場合であり、Cl2分子の
振動状態を励起した所謂ホット分子ビームを用いたエッ
チングにおいて低圧水銀ランプ光を照射したものであ
る。
【0051】本実施例で用いた装置の概略を図5に示
す。この装置では、基板ホルダー19上の試料11の上方に
ホット分子ビーム発生用ノズル20があって、Cl2ホット
分子ビーム22が試料に垂直に照射できるようになってい
る。また、低圧水銀ランプ6の光は溶融石英窓7を介し
て試料11に斜めから照射できるようになっている。
す。この装置では、基板ホルダー19上の試料11の上方に
ホット分子ビーム発生用ノズル20があって、Cl2ホット
分子ビーム22が試料に垂直に照射できるようになってい
る。また、低圧水銀ランプ6の光は溶融石英窓7を介し
て試料11に斜めから照射できるようになっている。
【0052】本実施例に用いた試料11は<実施例1>と
同様図1(a)に示すように、GaAs基板3上に厚さ1.
5μmのAl<x>Ga<1-x>As1(x=0.4)、GaAs2の
領域が存在したものである。先ず、本試料11をエッチン
グ容器9内に設置した後、0.001mTorr以下に
排気した。所定の真空度に達したところで、ホット分子
ビーム発生装置20のノズル部分を800℃に加熱して、
Cl2ガス21を10sccm流して、Cl2ホット分子ビー
ム22を試料11に照射した。この時同時に低圧水銀ランプ
6を点灯した。この状態で30分間エッチングを行った
ところ、図1(b)に示すように、Al<x>Ga<1-x>Asの
みが約100nmエッチングされた。
同様図1(a)に示すように、GaAs基板3上に厚さ1.
5μmのAl<x>Ga<1-x>As1(x=0.4)、GaAs2の
領域が存在したものである。先ず、本試料11をエッチン
グ容器9内に設置した後、0.001mTorr以下に
排気した。所定の真空度に達したところで、ホット分子
ビーム発生装置20のノズル部分を800℃に加熱して、
Cl2ガス21を10sccm流して、Cl2ホット分子ビー
ム22を試料11に照射した。この時同時に低圧水銀ランプ
6を点灯した。この状態で30分間エッチングを行った
ところ、図1(b)に示すように、Al<x>Ga<1-x>Asの
みが約100nmエッチングされた。
【0053】本実施例ではAl<x>Ga<1-x>Asのエッチ
ングをホット分子ビームを用いて行った。この方法は、
プラズマエッチングの様な荷電粒子や高速粒子による損
傷が試料に入らないため、将来有力なエッチング技術で
ある。上記実施例で示したように、本発明の光脱離反応
を利用した選択エッチングの方法は、このホット分子ビ
ームエッチングにも有効である事が分かった。
ングをホット分子ビームを用いて行った。この方法は、
プラズマエッチングの様な荷電粒子や高速粒子による損
傷が試料に入らないため、将来有力なエッチング技術で
ある。上記実施例で示したように、本発明の光脱離反応
を利用した選択エッチングの方法は、このホット分子ビ
ームエッチングにも有効である事が分かった。
【0054】<実施例4>本実施例は本発明の選択エッ
チングの方法をSi<n>Ge<n>(<n>はn原子層を意味す
る)超格子層に対するSi層の選択エッチングに用いた例
である。SiおよびGeは本来間接遷移型の半導体であ
る。しかし、数原子層毎の多層構造(超格子層)にすると
電子帯の構造が直接型に変化し、超格子層の光吸収係数
は本来の間接型半導体の吸収係数に比べ大きくなる。従
って、本発明の方法により超格子層に対しSi、Ge層の
みを選択的にエッチングする事が可能になる。
チングの方法をSi<n>Ge<n>(<n>はn原子層を意味す
る)超格子層に対するSi層の選択エッチングに用いた例
である。SiおよびGeは本来間接遷移型の半導体であ
る。しかし、数原子層毎の多層構造(超格子層)にすると
電子帯の構造が直接型に変化し、超格子層の光吸収係数
は本来の間接型半導体の吸収係数に比べ大きくなる。従
って、本発明の方法により超格子層に対しSi、Ge層の
みを選択的にエッチングする事が可能になる。
【0055】本実施例には図4に示したエッチング装置
を利用し、試料11には図6(a)に示したSi基板26上に
20層のSi<4>/Ge<4>超格子層25、Si層24をMBE(M
olecular Beam Epitaxy)法で成長させたものを使った。
試料11は、表面にホトリソグラフィー工程によりマスク
パターン23を形成した後、エッチング容器9内にセット
した。エッチングガスにはCl2を、酸化性のガスには酸
素を用いた。実施例2と同様の手順でエッチング容器9
内の排気、エッチングガス・酸化性ガスの導入、Arイ
オンレーザ光、XeFエキシマレーザ光の照射を行っ
た。その結果、図6(b)に示したように超格子層25の最
上部のSi層でエッチングが止まった。そしてこの表面
をオージェ電子分光分析法で調べたところSiが2原子
層ほど酸化されていた。
を利用し、試料11には図6(a)に示したSi基板26上に
20層のSi<4>/Ge<4>超格子層25、Si層24をMBE(M
olecular Beam Epitaxy)法で成長させたものを使った。
試料11は、表面にホトリソグラフィー工程によりマスク
パターン23を形成した後、エッチング容器9内にセット
した。エッチングガスにはCl2を、酸化性のガスには酸
素を用いた。実施例2と同様の手順でエッチング容器9
内の排気、エッチングガス・酸化性ガスの導入、Arイ
オンレーザ光、XeFエキシマレーザ光の照射を行っ
た。その結果、図6(b)に示したように超格子層25の最
上部のSi層でエッチングが止まった。そしてこの表面
をオージェ電子分光分析法で調べたところSiが2原子
層ほど酸化されていた。
【0056】以上の様に本発明の選択エッチングの方法
は、Si<n>Ge<n>超格子構造を有する半導体装置の作製
においても有効であることが分かった。
は、Si<n>Ge<n>超格子構造を有する半導体装置の作製
においても有効であることが分かった。
【0057】<実施例5>本実施例は本発明の選択エッ
チングの方法を、HBTの作製におけるエミッタ層をエ
ッチングしてベース層を露出させるAl<x>Ga<1-x>As
層の選択エッチングに適用したものである。
チングの方法を、HBTの作製におけるエミッタ層をエ
ッチングしてベース層を露出させるAl<x>Ga<1-x>As
層の選択エッチングに適用したものである。
【0058】図7(a)は理想的なHBTの断面構造を示
したものである。標準的な作製プロセスでは半絶縁性G
aAs基板35上に先ずn+_GaAs(サブコレクタ)層34、n
_GaAs(コレクタ)層32、p+_GaAs(ベース)層31、n_
Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29、n+_GaAs(キャッ
プ)層28を順次MBE法で形成した後、リソグラフィー
とエッチング工程を繰り返し、エミッタ領域、ベース電
極取出し部、コレクタ電極取出し部を形成し、最後にリ
フトオフ法で、エミッタ電極27、ベース電極30、コレク
タ電極33を形成する。実際のプロセスでは、p+_GaAs
(ベース)層31、n+_GaAs(サブコレクタ)層34の表面で
エッチングが正確に止まらないため、図7(b)に示した
ようにオーバエッチングを行う事になる。特にp+_Ga
As(ベース)層31が薄くなりベース抵抗Rbが大きくなっ
てしまう事が問題である。HBTの最大発振周波数fma
xは数8に示したようにベース抵抗Rbの平方根の逆数に
比例する。
したものである。標準的な作製プロセスでは半絶縁性G
aAs基板35上に先ずn+_GaAs(サブコレクタ)層34、n
_GaAs(コレクタ)層32、p+_GaAs(ベース)層31、n_
Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29、n+_GaAs(キャッ
プ)層28を順次MBE法で形成した後、リソグラフィー
とエッチング工程を繰り返し、エミッタ領域、ベース電
極取出し部、コレクタ電極取出し部を形成し、最後にリ
フトオフ法で、エミッタ電極27、ベース電極30、コレク
タ電極33を形成する。実際のプロセスでは、p+_GaAs
(ベース)層31、n+_GaAs(サブコレクタ)層34の表面で
エッチングが正確に止まらないため、図7(b)に示した
ようにオーバエッチングを行う事になる。特にp+_Ga
As(ベース)層31が薄くなりベース抵抗Rbが大きくなっ
てしまう事が問題である。HBTの最大発振周波数fma
xは数8に示したようにベース抵抗Rbの平方根の逆数に
比例する。
【0059】
【数8】
【0060】ここでftは利得遮断周波数、Cbcはベー
ス・コレクタ容量である。従ってp+_GaAs(ベース)層
31が薄くなるとfmaxが低くなってしまう。またオーバ
エッチング量のばらつきがのfmaxの値のばらつきとし
て表れる。そこでn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29
のエッチングに本発明の選択エッチングの方法を適用し
た。
ス・コレクタ容量である。従ってp+_GaAs(ベース)層
31が薄くなるとfmaxが低くなってしまう。またオーバ
エッチング量のばらつきがのfmaxの値のばらつきとし
て表れる。そこでn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29
のエッチングに本発明の選択エッチングの方法を適用し
た。
【0061】超高真空のMBE装置を用いてHBTの各
層を形成し、ホトリソグラフィー工程によりエミッタ領
域にレジストマスクを設けたウエーハを、図2に示した
エッチング装置内に設置した。ここでCCl2F2をエッ
チングガスに用いた通常のRIEを先ず行った。このエ
ッチングではn+_GaAs(キャップ)層28のみがエッチン
グされるのでn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29の表
面が表れる。次に実施例1と同様の条件、つまりエッチ
ングガスにCCl4を、GaAsの原料ガスにTMGaとAs
H3を用い、光CVDの光源として低圧水銀ランプを点
灯させながら、RIEを行った。本エッチングではn_
Al<x>Ga<1-x>As層29のみがエッチングされるので、
図7(a)の様にp+_GaAs(ベース)層31の表面がちょう
ど露出するところでエッチングが停止する。この後はウ
エーハを取出し、ホトリソグラフィー工程によりサブコ
レクタ領域が露出するようにレジストマスクを設けp+_
GaAs(ベース)層31、n_GaAs(コレクタ)層32をそれ
ぞれCCl4をエッチングガスに用いたRIEによりエッ
チングした。そして最後にエミッタ電極27、ベース電極
30、コレクタ電極33をリフトオフ法により形成した。
層を形成し、ホトリソグラフィー工程によりエミッタ領
域にレジストマスクを設けたウエーハを、図2に示した
エッチング装置内に設置した。ここでCCl2F2をエッ
チングガスに用いた通常のRIEを先ず行った。このエ
ッチングではn+_GaAs(キャップ)層28のみがエッチン
グされるのでn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29の表
面が表れる。次に実施例1と同様の条件、つまりエッチ
ングガスにCCl4を、GaAsの原料ガスにTMGaとAs
H3を用い、光CVDの光源として低圧水銀ランプを点
灯させながら、RIEを行った。本エッチングではn_
Al<x>Ga<1-x>As層29のみがエッチングされるので、
図7(a)の様にp+_GaAs(ベース)層31の表面がちょう
ど露出するところでエッチングが停止する。この後はウ
エーハを取出し、ホトリソグラフィー工程によりサブコ
レクタ領域が露出するようにレジストマスクを設けp+_
GaAs(ベース)層31、n_GaAs(コレクタ)層32をそれ
ぞれCCl4をエッチングガスに用いたRIEによりエッ
チングした。そして最後にエミッタ電極27、ベース電極
30、コレクタ電極33をリフトオフ法により形成した。
【0062】本実施例の方法により作製したHBTの最
大発振周波数fmaxを従来方法で作製したものと比べて
みたところ、従来方法で作製したHBTでは30〜50
GHzであったのが、約60GHzと高くなり、ばらつき
もほとんど無くなり特性が向上した。
大発振周波数fmaxを従来方法で作製したものと比べて
みたところ、従来方法で作製したHBTでは30〜50
GHzであったのが、約60GHzと高くなり、ばらつき
もほとんど無くなり特性が向上した。
【0063】<実施例6>本実施例は、組成比が深さ方
向に変化するAl<x>Ga<1-x>Asの試料で所望の組成比
の深さでエッチングを停止させたものである。本実施例
に用いた試料を図8(a)に示す。本試料は半絶縁性Ga
As基板35上に傾斜組成を有するAl<x>Ga<1-x>As層36
をMBE法で100nm成長させたものである。その組
成比xは表面で0.3、界面で基板と一致させるために
0.0、つまりGaAsとした。本試料で組成比が0.15
のところでエッチングを停止させるため、波長773n
mのレーザ光を照射しながらエッチングを行った。この
波長は数7におけるAl<x>Ga<1-x>Asの組成比xが0.
15、温度が300Kにおける直接遷移の禁止帯幅に対
応している。
向に変化するAl<x>Ga<1-x>Asの試料で所望の組成比
の深さでエッチングを停止させたものである。本実施例
に用いた試料を図8(a)に示す。本試料は半絶縁性Ga
As基板35上に傾斜組成を有するAl<x>Ga<1-x>As層36
をMBE法で100nm成長させたものである。その組
成比xは表面で0.3、界面で基板と一致させるために
0.0、つまりGaAsとした。本試料で組成比が0.15
のところでエッチングを停止させるため、波長773n
mのレーザ光を照射しながらエッチングを行った。この
波長は数7におけるAl<x>Ga<1-x>Asの組成比xが0.
15、温度が300Kにおける直接遷移の禁止帯幅に対
応している。
【0064】本実施例に用いたエッチング装置を図9に
示す。本エッチング装置の特徴は、光CVD反応を誘
起する光源に波長可変固体レーザを用いたこと、基板
温度を一定に保つための機構を入れたこと、である。具
体的には、光CVD反応を誘起するための光源としてレ
ーザクリスタルにアレキサンドライト(BeAl2O4)、ポ
ンピングに水銀アークランプを利用した波長可変固体レ
ーザ37を用い、またヒータと水冷機構を備えた高周波電
極38を使用した。ある組成比でエッチングを停止させる
ためにはその組成比のときの禁止帯幅に正確に対応する
波長の光を照射する必要がある。また、禁止帯幅は温度
に依存して変化するので基板温度を一定に保つことは重
要である。
示す。本エッチング装置の特徴は、光CVD反応を誘
起する光源に波長可変固体レーザを用いたこと、基板
温度を一定に保つための機構を入れたこと、である。具
体的には、光CVD反応を誘起するための光源としてレ
ーザクリスタルにアレキサンドライト(BeAl2O4)、ポ
ンピングに水銀アークランプを利用した波長可変固体レ
ーザ37を用い、またヒータと水冷機構を備えた高周波電
極38を使用した。ある組成比でエッチングを停止させる
ためにはその組成比のときの禁止帯幅に正確に対応する
波長の光を照射する必要がある。また、禁止帯幅は温度
に依存して変化するので基板温度を一定に保つことは重
要である。
【0065】試料11をエッチング容器9内にセットした
後、実施例1と同様の手順でエッチングを行った。つま
り先ずエッチングガス(CCl4)、次にGaAsの原料ガス
(TMGa、AsH3)の順番でガスをエッチング容器9内
に導入した後、波長可変固体レーザ37からのレーザ光の
照射を開始し、最後にエッチング容器内のガスを2分間
放電させた。このとき試料11の温度は300Kになるよ
うにした。
後、実施例1と同様の手順でエッチングを行った。つま
り先ずエッチングガス(CCl4)、次にGaAsの原料ガス
(TMGa、AsH3)の順番でガスをエッチング容器9内
に導入した後、波長可変固体レーザ37からのレーザ光の
照射を開始し、最後にエッチング容器内のガスを2分間
放電させた。このとき試料11の温度は300Kになるよ
うにした。
【0066】本実施例でエッチングされた試料11の表面
を深さ方向にオージェ電子分光法で分析したところ、最
表面1〜3原子層がGaAsになっており、その下からA
l<0.15>Ga<0.85>Asの層が表れた。つまり図8(b)の
様に、RIEによるエッチングが進んで組成比x=0.1
5の部分が表面に表れたところでGaAsの光CVD反応
が誘起されてエッチング反応と競合したため、この部分
でエッチングが止まったものである。最表面に表れたG
aAs膜は極めて薄いので、ドライエッチング、ウエット
エッチングのどちらでも簡単に除去できた。なお、CV
Dの原料ガスにAlの原料ガスTMAl(Al(CH3)3:ト
リメチルアルミニウム)を追加することもできる。その
際は、光CVD反応で形成されるAl<x>Ga<1-x>As層
の組成比xが0.15になるようにTMGaとTMAlの
分圧を調整する必要がある。
を深さ方向にオージェ電子分光法で分析したところ、最
表面1〜3原子層がGaAsになっており、その下からA
l<0.15>Ga<0.85>Asの層が表れた。つまり図8(b)の
様に、RIEによるエッチングが進んで組成比x=0.1
5の部分が表面に表れたところでGaAsの光CVD反応
が誘起されてエッチング反応と競合したため、この部分
でエッチングが止まったものである。最表面に表れたG
aAs膜は極めて薄いので、ドライエッチング、ウエット
エッチングのどちらでも簡単に除去できた。なお、CV
Dの原料ガスにAlの原料ガスTMAl(Al(CH3)3:ト
リメチルアルミニウム)を追加することもできる。その
際は、光CVD反応で形成されるAl<x>Ga<1-x>As層
の組成比xが0.15になるようにTMGaとTMAlの
分圧を調整する必要がある。
【0067】本実施例では光CVD反応を利用したが、
次の実施例7の様に、図4に示した装置のArイオンレ
ーザ16を波長可変固体レーザ37に、基板ホルダー16をヒ
ータと水冷機構を備えたものに改良すれば、光酸化反応
を利用した本発明の選択エッチングの方法を適用するこ
とも可能である。
次の実施例7の様に、図4に示した装置のArイオンレ
ーザ16を波長可変固体レーザ37に、基板ホルダー16をヒ
ータと水冷機構を備えたものに改良すれば、光酸化反応
を利用した本発明の選択エッチングの方法を適用するこ
とも可能である。
【0068】<実施例7>本実施例は実施例6を発展さ
せて、傾斜組成ベース層を有するHBTの作製に本発明
の選択エッチングの方法を適用したものである。図10
に傾斜組成ベース層を有するHBTの構造を示した。ベ
ース層を傾斜組成にするとベース領域に電界が発生して
電子が加速され、ベース走行時間が短くなるため、高周
波特性が改善される。本実施例の試料では、p+_Al<x>
Ga<1-x>As(傾斜組成ベース)層39の組成比はn_Al<x>
Ga<1-x>As(エミッタ)層29との界面でx=0.1、u_G
aAs(コレクタ)層40との界面でx=0.0である。通常、
HBTの製作工程では、Ti/Pt/Auのベース電極30を
確実にオーミック接触させるためにp+_Al<X>Ga<1-X>
As(傾斜組成ベース)層39を少しだけエッチングするこ
とが望ましい。このエッチングはベース層を薄くするの
で、先に実施例5で述べた様にHBTの特性を大きく左
右する。このエッチングの量を制御するため、一定の組
成のところでエッチングを止める実施例6の方法を適用
した。
せて、傾斜組成ベース層を有するHBTの作製に本発明
の選択エッチングの方法を適用したものである。図10
に傾斜組成ベース層を有するHBTの構造を示した。ベ
ース層を傾斜組成にするとベース領域に電界が発生して
電子が加速され、ベース走行時間が短くなるため、高周
波特性が改善される。本実施例の試料では、p+_Al<x>
Ga<1-x>As(傾斜組成ベース)層39の組成比はn_Al<x>
Ga<1-x>As(エミッタ)層29との界面でx=0.1、u_G
aAs(コレクタ)層40との界面でx=0.0である。通常、
HBTの製作工程では、Ti/Pt/Auのベース電極30を
確実にオーミック接触させるためにp+_Al<X>Ga<1-X>
As(傾斜組成ベース)層39を少しだけエッチングするこ
とが望ましい。このエッチングはベース層を薄くするの
で、先に実施例5で述べた様にHBTの特性を大きく左
右する。このエッチングの量を制御するため、一定の組
成のところでエッチングを止める実施例6の方法を適用
した。
【0069】本実施例では、実施例6の最後の部分で述
べた図4に示した装置を改良したエッチング装置を用い
た。そして、組成比x=0.08のところでエッチングが
止まるように波長可変固体レーザ37の発振波長を813
nmに調整した。この波長はx=0.08のときのAl<x>
Ga<1-x>Asの直接遷移の禁止帯幅1.53eVに対応し
ている。
べた図4に示した装置を改良したエッチング装置を用い
た。そして、組成比x=0.08のところでエッチングが
止まるように波長可変固体レーザ37の発振波長を813
nmに調整した。この波長はx=0.08のときのAl<x>
Ga<1-x>Asの直接遷移の禁止帯幅1.53eVに対応し
ている。
【0070】超高真空のMBE装置を用いて傾斜組成ベ
ース層を有するHBTの各層を形成した後、ホトリソグ
ラフィー工程によりエミッタ領域にレジストマスクを設
け、先ずCCl2F2をエッチングガスに用いた通常のR
IE装置によりn+_GaAs(キャップ)層28を選択エッチ
ングして、n_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29の表面
を露出させた。次にウエーハを図4の装置を改良したエ
ッチング装置のエッチング容器9内にセットし、本発明
の光酸化反応を利用した選択エッチングを行った。選択
エッチングの手順は実施例2と同様であるが、Arイオ
ンレーザ16が波長可変固体レーザ37に置き換えられてい
る。表面光酸化を励起する光は、組成比x<0.08の
Al<x>Ga<1-x>Asでは吸収されないので、エッチング
はn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29とp+_Al<X>G
a<1-X>As(傾斜組成ベース)層39の界面では止まらず、
組成比x=0.08になる深さまでエッチングが進行し、
そこで光酸化反応が起こってエッチングが止まる。本選
択エッチングでは表面に薄いGaの酸化物が残るのでこ
れは別にウエットエッチングで取り除いた。
ース層を有するHBTの各層を形成した後、ホトリソグ
ラフィー工程によりエミッタ領域にレジストマスクを設
け、先ずCCl2F2をエッチングガスに用いた通常のR
IE装置によりn+_GaAs(キャップ)層28を選択エッチ
ングして、n_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29の表面
を露出させた。次にウエーハを図4の装置を改良したエ
ッチング装置のエッチング容器9内にセットし、本発明
の光酸化反応を利用した選択エッチングを行った。選択
エッチングの手順は実施例2と同様であるが、Arイオ
ンレーザ16が波長可変固体レーザ37に置き換えられてい
る。表面光酸化を励起する光は、組成比x<0.08の
Al<x>Ga<1-x>Asでは吸収されないので、エッチング
はn_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29とp+_Al<X>G
a<1-X>As(傾斜組成ベース)層39の界面では止まらず、
組成比x=0.08になる深さまでエッチングが進行し、
そこで光酸化反応が起こってエッチングが止まる。本選
択エッチングでは表面に薄いGaの酸化物が残るのでこ
れは別にウエットエッチングで取り除いた。
【0071】この後実施例5と同様に、ウエーハを取出
し、サブコレクター領域が露出するようにレジストマス
クを設け、p+_Al<X>Ga<1-X>As(傾斜組成ベース)層3
9、u_GaAs(コレクタ)層40をそれぞれCCl4をエッチ
ングガスに用いたRIEによりエッチングした。最後に
エミッタ電極27、ベース電極30、コレクタ電極33をリフ
トオフ法により形成した。
し、サブコレクター領域が露出するようにレジストマス
クを設け、p+_Al<X>Ga<1-X>As(傾斜組成ベース)層3
9、u_GaAs(コレクタ)層40をそれぞれCCl4をエッチ
ングガスに用いたRIEによりエッチングした。最後に
エミッタ電極27、ベース電極30、コレクタ電極33をリフ
トオフ法により形成した。
【0072】本方法で形成した傾斜組成を有するHBT
は、最大発振周波数が約80GHzで、そのばらつきは
ほとんど無かった。
は、最大発振周波数が約80GHzで、そのばらつきは
ほとんど無かった。
【0073】なお、Zn、Mg、Be等のIII-V族化合物
半導体に対しp型不純物となる金属がベース電極に用い
られる場合は、エミッタ層を所定の膜厚以下だけ残した
状態でも良好なオーミック接触が得られる。この場合に
は残すエミッタ層の厚さを正確に制御する必要があるの
で、n_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29のベース層側
の組成比xを徐々に小さくする傾斜組成とし、所定の組
成比、つまり所定の膜厚のところでエッチングを止める
必要がある。このような場合にも、本発明の選択エッチ
ングの方法がそのまま適用できる。
半導体に対しp型不純物となる金属がベース電極に用い
られる場合は、エミッタ層を所定の膜厚以下だけ残した
状態でも良好なオーミック接触が得られる。この場合に
は残すエミッタ層の厚さを正確に制御する必要があるの
で、n_Al<x>Ga<1-x>As(エミッタ)層29のベース層側
の組成比xを徐々に小さくする傾斜組成とし、所定の組
成比、つまり所定の膜厚のところでエッチングを止める
必要がある。このような場合にも、本発明の選択エッチ
ングの方法がそのまま適用できる。
【0074】<実施例8>本実施例は、Al<x>Ga<1-x>
As結晶成長膜の膜厚チェックに本実施例の選択エッチ
ングの方法を適用したものである。結晶成長膜の膜厚を
測定する最も簡便な方法は、成長膜を部分的にエッチン
グし、段差計で段差の高さを測ることであり、短時間で
ウエーハ上の複数点を測定できるので、膜厚分布を調べ
るのに適している。従来のドライエッチングではGaAs
層のみのエッチングが可能だったので、Al<x>Ga<1-x>
As上に結晶成長させたGaAs膜の膜厚を上記の方法で
測定できた。本実施例の選択エッチングの方法ではAl<
x>Ga<1-x>As膜の選択エッチングが可能なので、従来
とは逆にGaAsウエーハ上に結晶成長させたAl<x>Ga<
1-x>Asの膜厚分布の測定が可能になった。
As結晶成長膜の膜厚チェックに本実施例の選択エッチ
ングの方法を適用したものである。結晶成長膜の膜厚を
測定する最も簡便な方法は、成長膜を部分的にエッチン
グし、段差計で段差の高さを測ることであり、短時間で
ウエーハ上の複数点を測定できるので、膜厚分布を調べ
るのに適している。従来のドライエッチングではGaAs
層のみのエッチングが可能だったので、Al<x>Ga<1-x>
As上に結晶成長させたGaAs膜の膜厚を上記の方法で
測定できた。本実施例の選択エッチングの方法ではAl<
x>Ga<1-x>As膜の選択エッチングが可能なので、従来
とは逆にGaAsウエーハ上に結晶成長させたAl<x>Ga<
1-x>Asの膜厚分布の測定が可能になった。
【0075】図11に本実施例による膜厚測定の手順を
示した。先ず図11(a)に示したようにGaAsウエーハ
43上にAl<x>Ga<1-x>As膜42を結晶成長させた試料に
レジストマスク41を施した。次に図11(b)に示したよ
うに、本発明の選択エッチングの方法を用いてAl<x>G
a<1-x>As層のみをエッチングした。レジストマスク41
を取り除けば図11(c)に示したようにAl<x>Ga<1-x>
Asの段差が表れるのでこれを段差計で測定することに
より、膜厚を求めることができた。
示した。先ず図11(a)に示したようにGaAsウエーハ
43上にAl<x>Ga<1-x>As膜42を結晶成長させた試料に
レジストマスク41を施した。次に図11(b)に示したよ
うに、本発明の選択エッチングの方法を用いてAl<x>G
a<1-x>As層のみをエッチングした。レジストマスク41
を取り除けば図11(c)に示したようにAl<x>Ga<1-x>
Asの段差が表れるのでこれを段差計で測定することに
より、膜厚を求めることができた。
【0076】<実施例9>本実施例は光CVD反応を利
用した本発明の選択エッチングの方法を、HIGFET
(Heterostructure Insulated Gate Field Effect Trans
istor)の製造プロセスに適用したものである。
用した本発明の選択エッチングの方法を、HIGFET
(Heterostructure Insulated Gate Field Effect Trans
istor)の製造プロセスに適用したものである。
【0077】図12はHIGFETの断面構造を示した
ものでり、その特徴は、W/WSiゲート44とu_Al<0.3
>Ga<0.7>As46のショットキー接合が疑似的に絶縁膜の
役割を果たしていることである。HIGFETの作製手
順は次のとおりである。先ず半絶縁性GaAs基板35上に
GaAs(バッファー)層54、p_GaAs層53、n_GaAs
(チャネル)層47、u_Al<0.3>Ga<0.7>As層46をエピタ
キシャル成長させる。各層の仕様は表2に示したとおり
である。
ものでり、その特徴は、W/WSiゲート44とu_Al<0.3
>Ga<0.7>As46のショットキー接合が疑似的に絶縁膜の
役割を果たしていることである。HIGFETの作製手
順は次のとおりである。先ず半絶縁性GaAs基板35上に
GaAs(バッファー)層54、p_GaAs層53、n_GaAs
(チャネル)層47、u_Al<0.3>Ga<0.7>As層46をエピタ
キシャル成長させる。各層の仕様は表2に示したとおり
である。
【0078】
【表2】
【0079】次にp_GaAs層53の途中までメサエッチ
ングを行なう。ここでW/WSiゲート44を形成する。次
に素子領域を限定するSiO2パターン52、ゲート電極側
壁SiO2膜51を形成する。この状態を示したのが図12
(b)である。そして、SiO2パターン52、ゲート電極側
壁SiO2膜51をマスクにしてu_Al<0.3>Ga<0.7>As層
46をエッチングする。本実施例は、このu_Al<0.3>Ga
<0.7>As層46のエッチングに本発明の選択エッチングの
方法は適用したものである。この後MOCVDでn+_G
aAs層50を選択成長させ、ソース電極・ドレイン電極49
をそれぞれリフトオフ法で形成してHIGFETが完成
する。
ングを行なう。ここでW/WSiゲート44を形成する。次
に素子領域を限定するSiO2パターン52、ゲート電極側
壁SiO2膜51を形成する。この状態を示したのが図12
(b)である。そして、SiO2パターン52、ゲート電極側
壁SiO2膜51をマスクにしてu_Al<0.3>Ga<0.7>As層
46をエッチングする。本実施例は、このu_Al<0.3>Ga
<0.7>As層46のエッチングに本発明の選択エッチングの
方法は適用したものである。この後MOCVDでn+_G
aAs層50を選択成長させ、ソース電極・ドレイン電極49
をそれぞれリフトオフ法で形成してHIGFETが完成
する。
【0080】図12(b)でu_Al<0.3>Ga<0.7>As層46
のエッチングにCCl4を用いたRIEで行うて、その下
のn_GaAs(チャネル)層47の表面でエッチングが止ま
らずオーバエッチングが生じる。このオーバエッチング
はu_Al<0.3>Ga<0.7>As層46を完全に除去するという
意味で不可欠でもある。しかしオーバエッチングは、n
_GaAs(チャネル)層47を薄くし、ソース抵抗、ドレイ
ン抵抗が高くなるので、HIGFETの特性を著しく低
下させる。そこで本発明の選択エッチングの方法を用い
れば、u_Al<0.3>Ga<0.7>As層46のみがエッチングさ
れ、オーバエッチングの問題が解決される。
のエッチングにCCl4を用いたRIEで行うて、その下
のn_GaAs(チャネル)層47の表面でエッチングが止ま
らずオーバエッチングが生じる。このオーバエッチング
はu_Al<0.3>Ga<0.7>As層46を完全に除去するという
意味で不可欠でもある。しかしオーバエッチングは、n
_GaAs(チャネル)層47を薄くし、ソース抵抗、ドレイ
ン抵抗が高くなるので、HIGFETの特性を著しく低
下させる。そこで本発明の選択エッチングの方法を用い
れば、u_Al<0.3>Ga<0.7>As層46のみがエッチングさ
れ、オーバエッチングの問題が解決される。
【0081】先ず、図12(b)まで工程の進んだウエー
ハを図9に示したエッチング装置のエッチング容器9内
にセットした。ここで、波長可変固体レーザ37の発振波
長は800nmに調整した。この波長の光はu_Al<0.3
>Ga<0.7>As層46には吸収されず、n_GaAs(チャネ
ル)層47でのみ吸収される。エッチングの手順は実施例
1と同様である。ただし、選択エッチングを終了する
際、波長可変固体レーザ37からレーザ光照射、TMG
a、AsH3の供給を先に停止し、通常のRIEを5秒間
だけ行った。これは、気相中の放電により表面全体、例
えばSiO2パターン52上に薄く形成されたGaAs膜を除
去するためである。その結果、図12(c)に示す様にu
_Al<0.3>Ga<0.7>As層46のみが選択的にエッチングさ
れた。
ハを図9に示したエッチング装置のエッチング容器9内
にセットした。ここで、波長可変固体レーザ37の発振波
長は800nmに調整した。この波長の光はu_Al<0.3
>Ga<0.7>As層46には吸収されず、n_GaAs(チャネ
ル)層47でのみ吸収される。エッチングの手順は実施例
1と同様である。ただし、選択エッチングを終了する
際、波長可変固体レーザ37からレーザ光照射、TMG
a、AsH3の供給を先に停止し、通常のRIEを5秒間
だけ行った。これは、気相中の放電により表面全体、例
えばSiO2パターン52上に薄く形成されたGaAs膜を除
去するためである。その結果、図12(c)に示す様にu
_Al<0.3>Ga<0.7>As層46のみが選択的にエッチングさ
れた。
【0082】この後、原料ガスにTMGaとAsH3を、
ドーピングガスとしてSi2H6を用いたMOCVDでn+
_GaAs層50を再成長させ、最後にソース電極・ドレイ
ン電極49をそれぞれリフトオフ法で形成した。
ドーピングガスとしてSi2H6を用いたMOCVDでn+
_GaAs層50を再成長させ、最後にソース電極・ドレイ
ン電極49をそれぞれリフトオフ法で形成した。
【0083】上記の方法で形成したHIGFETは、ソ
ース抵抗が0.5Ω・mmと従来の0.7Ω・mmと比べ
て著しく改善された。
ース抵抗が0.5Ω・mmと従来の0.7Ω・mmと比べ
て著しく改善された。
【0084】<実施例10>本実施例は、本発明の選択エ
ッチングの方法を2段リセスゲート構造のHEMT(Hig
h Electron Mobility Transistor)の製造プロセスに適
用した例である。図13にHEMTの断面構造を示し
た。各層の仕様は表3に示したとおりである。
ッチングの方法を2段リセスゲート構造のHEMT(Hig
h Electron Mobility Transistor)の製造プロセスに適
用した例である。図13にHEMTの断面構造を示し
た。各層の仕様は表3に示したとおりである。
【0085】
【表3】
【0086】通常のHEMTの構造は図13(a)の様に
なっている。HEMT素子の特性を大きく左右するの
は、ゲート電極45とn+_GaAs(キャップ)層28の間の目
あき部分の抵抗である。この目あき部分はゲート電極45
とn+_GaAs(キャップ)層28の間の絶縁耐圧を確保する
ために必要である。図では横方向の寸法を縮めて表示し
てあるが、通常目あき部分の距離は100〜300nm
あり、一方ゲート電極45からチャネル層までの深さは数
十nmである。そしてソース抵抗は目あき部分63の下の
チャネル層に溜まるキャリアの濃度に依存している。特
にn_Al<0.15>Ga<0.85>As(キャリア供給)層59の薄い
即ちしきい値の浅い素子に関しては、その影響が大き
い。このキャリア濃度を上げるためにu_GaAs(カバ
ー)層57を設けたのが、図13(b)に示した2段リセス
ゲート構造HEMTである。u_GaAs(カバー)層57
は、その下部のヘテロ構造全体の伝導帯のエネルギーを
下げるので、u_In<x>Ga<1-x>As(チャネル)層61に溜
まるキャリアの濃度を高くし、目あき部分の抵抗を低く
し、ソース抵抗の低減を図る。その結果、相互コンダク
タンスgmを向上でき、遮断周波数ft、最大発振周波数
fmax、雑音指数NF等の素子特性が改善される。
なっている。HEMT素子の特性を大きく左右するの
は、ゲート電極45とn+_GaAs(キャップ)層28の間の目
あき部分の抵抗である。この目あき部分はゲート電極45
とn+_GaAs(キャップ)層28の間の絶縁耐圧を確保する
ために必要である。図では横方向の寸法を縮めて表示し
てあるが、通常目あき部分の距離は100〜300nm
あり、一方ゲート電極45からチャネル層までの深さは数
十nmである。そしてソース抵抗は目あき部分63の下の
チャネル層に溜まるキャリアの濃度に依存している。特
にn_Al<0.15>Ga<0.85>As(キャリア供給)層59の薄い
即ちしきい値の浅い素子に関しては、その影響が大き
い。このキャリア濃度を上げるためにu_GaAs(カバ
ー)層57を設けたのが、図13(b)に示した2段リセス
ゲート構造HEMTである。u_GaAs(カバー)層57
は、その下部のヘテロ構造全体の伝導帯のエネルギーを
下げるので、u_In<x>Ga<1-x>As(チャネル)層61に溜
まるキャリアの濃度を高くし、目あき部分の抵抗を低く
し、ソース抵抗の低減を図る。その結果、相互コンダク
タンスgmを向上でき、遮断周波数ft、最大発振周波数
fmax、雑音指数NF等の素子特性が改善される。
【0087】2段リセスゲート構造HEMTのゲート部
分の通常の作製手順を図14に示した。先ずゲートレジ
ストパターン64をマスクにSiO2膜65をウエットエッチ
ングし、次にRIEによりn+_GaAs(キャップ)層28を
選択エッチングする。このときu_Al<0.3>Ga<0.7>As
(エッチングストップ)層56がエッチングを停止させる役
割を果たす。このエッチングは、若干のサイドエッチン
グを生じるので、少しオーバエッチングをすると横方向
へエッチングが進み、図14(a)の様に目あき部分を作
る。次にウエットエッチングによりu_Al<0.3>Ga<0.7
>As(エッチングストップ)層56を選択エッチングする。
この状態を示したのが図14(b)である。このエッチン
グが選択的に行われることは極めて重要である。u_Ga
As(カバー)層57がオーバエッチングされて薄くなる
と、チャネルに溜まるキャリアの濃度が低くなり、目あ
き部分の抵抗が高くなるからである。最後にゲートレジ
ストパターン64をマスクにして、u_GaAs(カバー)層5
7をRIEで選択的にエッチングして2段リセスゲート
部分が完成する。
分の通常の作製手順を図14に示した。先ずゲートレジ
ストパターン64をマスクにSiO2膜65をウエットエッチ
ングし、次にRIEによりn+_GaAs(キャップ)層28を
選択エッチングする。このときu_Al<0.3>Ga<0.7>As
(エッチングストップ)層56がエッチングを停止させる役
割を果たす。このエッチングは、若干のサイドエッチン
グを生じるので、少しオーバエッチングをすると横方向
へエッチングが進み、図14(a)の様に目あき部分を作
る。次にウエットエッチングによりu_Al<0.3>Ga<0.7
>As(エッチングストップ)層56を選択エッチングする。
この状態を示したのが図14(b)である。このエッチン
グが選択的に行われることは極めて重要である。u_Ga
As(カバー)層57がオーバエッチングされて薄くなる
と、チャネルに溜まるキャリアの濃度が低くなり、目あ
き部分の抵抗が高くなるからである。最後にゲートレジ
ストパターン64をマスクにして、u_GaAs(カバー)層5
7をRIEで選択的にエッチングして2段リセスゲート
部分が完成する。
【0088】本実施例では、u_Al<0.3>Ga<0.7>As
(エッチングストップ)層56のエッチングに本発明の選択
エッチングの方法を適用した。エッチングには図9のエ
ッチング装置を用い、波長可変固体レーザは800nm
に調整した。SiO2膜65のウエットエッチングまで終了
したウエーハをエッチング容器9内にセットし、CCl2
F2をエッチングガスに用いたRIEによりn+_GaAs
(キャップ)層28を選択エッチングした。次にエッチング
ガスをCCl4に切替え、同時にGaAsの原料ガスとして
TMGaとAsH3を導入し、u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エ
ッチングストップ)層56を本発明の光CVD反応を利用
した選択エッチング法でエッチングした。最後に再びエ
ッチングガスをCCl2F2に切替え、u_GaAs(カバー)
層58を選択的にエッチングした。
(エッチングストップ)層56のエッチングに本発明の選択
エッチングの方法を適用した。エッチングには図9のエ
ッチング装置を用い、波長可変固体レーザは800nm
に調整した。SiO2膜65のウエットエッチングまで終了
したウエーハをエッチング容器9内にセットし、CCl2
F2をエッチングガスに用いたRIEによりn+_GaAs
(キャップ)層28を選択エッチングした。次にエッチング
ガスをCCl4に切替え、同時にGaAsの原料ガスとして
TMGaとAsH3を導入し、u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エ
ッチングストップ)層56を本発明の光CVD反応を利用
した選択エッチング法でエッチングした。最後に再びエ
ッチングガスをCCl2F2に切替え、u_GaAs(カバー)
層58を選択的にエッチングした。
【0089】従来のプロセスでは、n+_GaAs(キャッ
プ)層28はRIE、u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エッチング
ストップ)層56はウエットエッチング、u_GaAs(カバ
ー)層57は再びRIEを用いてエッチングを行っていた
が、本発明の選択エッチングの方法を用いることで、一
つのエッチング装置内でガスを変えることで一貫して、
2段リセスゲート構造の加工が可能になった。
プ)層28はRIE、u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エッチング
ストップ)層56はウエットエッチング、u_GaAs(カバ
ー)層57は再びRIEを用いてエッチングを行っていた
が、本発明の選択エッチングの方法を用いることで、一
つのエッチング装置内でガスを変えることで一貫して、
2段リセスゲート構造の加工が可能になった。
【0090】
【本発明の効果】本発明によれば、特に電子帯の遷移型
が異なる物質間で、直接遷移型の物質に対して間接遷移
型の物質を選択的にエッチングする事が可能になった。
また、直接遷移型の半導体間でも、禁止帯幅の広い半導
体を選択的にエッチングする事が可能になる。
が異なる物質間で、直接遷移型の物質に対して間接遷移
型の物質を選択的にエッチングする事が可能になった。
また、直接遷移型の半導体間でも、禁止帯幅の広い半導
体を選択的にエッチングする事が可能になる。
【図1】本発明の原理図
【図2】本発明の実施例1で用いた装置の概略図
【図3】本発明の実施例2を説明する図
【図4】本発明の実施例2で用いた装置の概略図
【図5】本発明の実施例3で用いた装置の概略図
【図6】本発明の実施例4を説明する図
【図7】本発明の実施例5を説明する図
【図8】本発明の実施例6を説明する図
【図9】本発明の実施例6で用いた装置の概略図
【図10】本発明の実施例7を説明する図
【図11】本発明の実施例8を説明する図
【図12】本発明の実施例9を説明する図
【図13】2段リセスゲート構造HEMTを説明する図
【図14】本発明の実施例10を説明する図
【図15】Al<x>Ga<1-x>Asの禁止帯幅の組成比x依
存性を示す図
存性を示す図
1…Al<x>Ga<1-x>As、2…GaAs、3…GaAs基
板、4…GaAsのみが吸収可能な波長の光、5…光CV
D反応により形成されるGaAs、6…低圧水銀ランプ、
7…溶融石英製窓、8…網目状接地電極、9…エッチン
グ容器、10…ガス供給系、11…試料、12…高周波電極、
13…排気系、14…高周波電源、15…レジスト、16…Ar
イオンレーザ、17…光学系、18…XeFエキシマレー
ザ、19…基板ホルダー、20…ホット分子ビーム発生用ノ
ズル、21…Cl2ガス、22…Cl2ホット分子ビーム。23…
ホトレジストパターン、24…Si層、25…Si<4>/Ge<4>
超格子層、26…Si基板、27…エミッタ電極、28…n+_
GaAs(キャップ)層、29…n_Al<x>Ga<1-x>As(エミ
ッタ)層、30…ベース電極、31…p+_GaAs(ベース)
層、32…n_GaAs(コレクタ)層、33…コレクタ電極、3
4…n+_GaAs(サブコレクタ)層、35…半絶縁性GaAs
基板、36…傾斜組成を有するAl<x>Ga<1-x>As層、37
…波長可変固体レーザ、38…ヒータと水冷機構を備えた
高周波電極、39…p+_Al<X>Ga<1-X>As(傾斜組成ベー
ス)層、40…u_GaAs(コレクタ)層、41…レジストマス
ク、42…Al<x>Ga<1-x>As膜、43…GaAsウエーハ、4
4…W/WSiゲート、45…ゲート電極、46…u_Al<0.3>
Ga<0.7>As、47…n_GaAs(チャネル)層、48…SiO2
(平坦化)膜、49…ソース電極・ドレイン電極、50…n+_
GaAs層、51…ゲート電極側襞SiO2膜、52…SiO2パ
ターン、53…p_GaAs層、54…GaAs(バッファー)
層、55…SiN膜、56…u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エッチ
ングストップ)層、57…u_GaAs(カバー)層、58…u_
Al<0.15>Ga<0.85>As層、59…n_Al<0.15>Ga<0.85>
As(キャリア供給)層、60…u_Al<0.15>Ga<0.85>As
(スペーサ)層、61…u_In<x>Ga<1-x>As(チャネル)
層、62…u_GaAs(バッファー)層、63…目あき部分、6
4…ゲートレジストパターン、65…SiO2膜、66…光酸
化膜。
板、4…GaAsのみが吸収可能な波長の光、5…光CV
D反応により形成されるGaAs、6…低圧水銀ランプ、
7…溶融石英製窓、8…網目状接地電極、9…エッチン
グ容器、10…ガス供給系、11…試料、12…高周波電極、
13…排気系、14…高周波電源、15…レジスト、16…Ar
イオンレーザ、17…光学系、18…XeFエキシマレー
ザ、19…基板ホルダー、20…ホット分子ビーム発生用ノ
ズル、21…Cl2ガス、22…Cl2ホット分子ビーム。23…
ホトレジストパターン、24…Si層、25…Si<4>/Ge<4>
超格子層、26…Si基板、27…エミッタ電極、28…n+_
GaAs(キャップ)層、29…n_Al<x>Ga<1-x>As(エミ
ッタ)層、30…ベース電極、31…p+_GaAs(ベース)
層、32…n_GaAs(コレクタ)層、33…コレクタ電極、3
4…n+_GaAs(サブコレクタ)層、35…半絶縁性GaAs
基板、36…傾斜組成を有するAl<x>Ga<1-x>As層、37
…波長可変固体レーザ、38…ヒータと水冷機構を備えた
高周波電極、39…p+_Al<X>Ga<1-X>As(傾斜組成ベー
ス)層、40…u_GaAs(コレクタ)層、41…レジストマス
ク、42…Al<x>Ga<1-x>As膜、43…GaAsウエーハ、4
4…W/WSiゲート、45…ゲート電極、46…u_Al<0.3>
Ga<0.7>As、47…n_GaAs(チャネル)層、48…SiO2
(平坦化)膜、49…ソース電極・ドレイン電極、50…n+_
GaAs層、51…ゲート電極側襞SiO2膜、52…SiO2パ
ターン、53…p_GaAs層、54…GaAs(バッファー)
層、55…SiN膜、56…u_Al<0.3>Ga<0.7>As(エッチ
ングストップ)層、57…u_GaAs(カバー)層、58…u_
Al<0.15>Ga<0.85>As層、59…n_Al<0.15>Ga<0.85>
As(キャリア供給)層、60…u_Al<0.15>Ga<0.85>As
(スペーサ)層、61…u_In<x>Ga<1-x>As(チャネル)
層、62…u_GaAs(バッファー)層、63…目あき部分、6
4…ゲートレジストパターン、65…SiO2膜、66…光酸
化膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/205 7377−4M 21/331 29/73 21/338 29/812 (72)発明者 鈴木 敬三 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 重田 淳二 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 増田 宏 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森 光廣 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 谷本 琢磨 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中塚 慎一 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 三谷 克彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (10)
- 【請求項1】光吸収係数の異なる複数の物質からなる試
料のドライエッチングにおいて、光を試料に照射し、照
射する光に対する吸収係数が大きい物質のエッチング速
度を小さくする事を特徴とする選択エッチングの方法。 - 【請求項2】照射する光に対する吸収係数が大きい物質
の原料ガスをエッチング容器内に導入し、エッチング中
に光を試料に照射する事により、該吸収係数の大きい物
質のエッチング速度を小さくする事を特徴とする特許請
求項1の選択エッチングの方法。 - 【請求項3】酸化性のガスをエッチング容器内に導入
し、エッチング開始前、あるいはエッチング中に光を照
射する事で、光吸収係数が大きい物質のエッチング速度
を小さくする事を特徴とする特許請求項1の選択エッチ
ングの方法。 - 【請求項4】光を照射する事で、光吸収係数が大きい物
質の表面でのエッチングガス分子の脱離を促進し、該光
吸収係数が大きい物質のエッチング速度を小さくする事
を特徴とする特許請求項1の選択エッチングの方法。 - 【請求項5】直接遷移の禁止帯幅が深さ方向に連続して
減少する試料において、ある特定の深さにおける禁止帯
幅に対応する波長の光を照射することにより、該深さま
でエッチングをすることを特徴とする特許請求項1〜4
の選択エッチングの方法。 - 【請求項6】ドライエッチングの方法が、プラズマ中で
の物理過程、化学反応を利用したプラズマエッチングで
ある特許請求項1から5の選択エッチングの方法。 - 【請求項7】ドライエッチングの方法が、光励起反応を
利用した光エッチングである特許請求項1から5の選択
エッチングの方法。 - 【請求項8】ドライエッチングの方法が、エッチングガ
ス分子の振動状態を励起した所謂ホット分子ビームエッ
チングである特許請求項1から5の選択エッチングの方
法。 - 【請求項9】ドライエッチング装置において、エッチン
グ容器内の試料に光を照射できるようにした事を特徴と
する選択エッチングの装置。 - 【請求項10】平行平板構造の電極を有するドライエッ
チング装置において、一方の電極を網目状にして試料に
光を照射できるようにした事を特徴とする選択エッチン
グの装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3239242A JPH0582490A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 選択エツチングの方法、装置 |
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