JPH1083985A - 化合物半導体の選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体の選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH1083985A JPH1083985A JP8236440A JP23644096A JPH1083985A JP H1083985 A JPH1083985 A JP H1083985A JP 8236440 A JP8236440 A JP 8236440A JP 23644096 A JP23644096 A JP 23644096A JP H1083985 A JPH1083985 A JP H1083985A
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フッ素を使用せず酸素と塩素との混合ガスを
用いて、ＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行うの
際の、被加工物表面への反応生成物の堆積を防止すると
ともに、ＧaＡsのエッチング速度の安定化を図る。 【解決手段】 ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）層の上に
ＧaＡs層を積層したウエハを用い、ＧaＡs層上にエッチ
ングマスクを形成し、反応室に塩素ガスと酸素ガスと窒
素ガスとを含むエッチングガスを導入して、１０10ｃｍ
-3以上のプラズマ密度にプラズマ化し、上記ウエハのＡ
lxＧa1-xＡs層をエッチングストップ層として、ＧaＡs
層をエッチングする。またこの選択エッチング方法を化
合物半導体装置のゲートリセス構造の形成に適用する。
用いて、ＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行うの
際の、被加工物表面への反応生成物の堆積を防止すると
ともに、ＧaＡsのエッチング速度の安定化を図る。 【解決手段】 ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）層の上に
ＧaＡs層を積層したウエハを用い、ＧaＡs層上にエッチ
ングマスクを形成し、反応室に塩素ガスと酸素ガスと窒
素ガスとを含むエッチングガスを導入して、１０10ｃｍ
-3以上のプラズマ密度にプラズマ化し、上記ウエハのＡ
lxＧa1-xＡs層をエッチングストップ層として、ＧaＡs
層をエッチングする。またこの選択エッチング方法を化
合物半導体装置のゲートリセス構造の形成に適用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、化合物半導体の
選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装
置の製造方法に係り、特に化合物半導体の選択エッチン
グを行う際に被加工面上に反応生成物が堆積するのを防
止できる選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物
半導体装置の製造方法に関するものである。
選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装
置の製造方法に係り、特に化合物半導体の選択エッチン
グを行う際に被加工面上に反応生成物が堆積するのを防
止できる選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物
半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会の進展に伴って、各種通信機
器もマルチメディアへの対応が求められている。このた
めにこれら機器の高速大容量化が進められ、近年の、例
えばＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を用いた、ヘテロデ
バイスはその性能向上と相俟ってミリ波帯などの超高周
波帯域への適用が進められている。
器もマルチメディアへの対応が求められている。このた
めにこれら機器の高速大容量化が進められ、近年の、例
えばＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を用いた、ヘテロデ
バイスはその性能向上と相俟ってミリ波帯などの超高周
波帯域への適用が進められている。
【０００３】ミリ波帯に使用されるデバイスとしては、
ＧaＡs基板を用いたＨＥＭＴ（HighElectron Mobility
Transistor)やＨＦＥＴ（Hetrojunction Field Effect
Transistor）があり、これらデバイスの開発課題として
は、高利得・低雑音素子の開発、素子の電気的特性の安
定性の確保、歩留まりの向上つまり高い電気的特性を有
する素子の安定的製造などがある。
ＧaＡs基板を用いたＨＥＭＴ（HighElectron Mobility
Transistor)やＨＦＥＴ（Hetrojunction Field Effect
Transistor）があり、これらデバイスの開発課題として
は、高利得・低雑音素子の開発、素子の電気的特性の安
定性の確保、歩留まりの向上つまり高い電気的特性を有
する素子の安定的製造などがある。
【０００４】ＨＥＭＴは活性層としてのＧaＡs層もしく
はＩnＧaＡs層上に直接またはアンドープＡlＧaＡs層を
介してシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層を形成し、
このｎ型ＡlＧaＡs層上に直接またはアンドープＡlＧa
Ａs層を介してゲートを設けて活性層とＡlＧaＡs層との
ヘテロ界面に生じる二次元電子ガスを制御し、この二次
元電子ガスの高移動度によりミリ波帯でのデバイス動作
を行わせるものである。
はＩnＧaＡs層上に直接またはアンドープＡlＧaＡs層を
介してシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層を形成し、
このｎ型ＡlＧaＡs層上に直接またはアンドープＡlＧa
Ａs層を介してゲートを設けて活性層とＡlＧaＡs層との
ヘテロ界面に生じる二次元電子ガスを制御し、この二次
元電子ガスの高移動度によりミリ波帯でのデバイス動作
を行わせるものである。
【０００５】またＨＦＥＴは、活性層としてのシリコン
ドープしたｎ型ＧaＡs層の上に直接プレーナドープ層と
してのシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層を形成し、
このｎ型ＡlＧaＡs層に直接ゲートを設けてＦＥＴ動作
を行うものである。ミリ波帯ではその波長が１ｃｍ以下
と短く、波長の大きさに対して素子の寸法が無視できな
いために、素子は高精度の加工組み立てが必要となる。
そしてＨＥＭＴやＨＦＥＴにおいては、ＡlＧaＡs層が
その動作に深く関わっているために、ＡlＧaＡs層の層
厚みの微妙な変動がデバイスの特性に大きく影響を与え
る。
ドープしたｎ型ＧaＡs層の上に直接プレーナドープ層と
してのシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層を形成し、
このｎ型ＡlＧaＡs層に直接ゲートを設けてＦＥＴ動作
を行うものである。ミリ波帯ではその波長が１ｃｍ以下
と短く、波長の大きさに対して素子の寸法が無視できな
いために、素子は高精度の加工組み立てが必要となる。
そしてＨＥＭＴやＨＦＥＴにおいては、ＡlＧaＡs層が
その動作に深く関わっているために、ＡlＧaＡs層の層
厚みの微妙な変動がデバイスの特性に大きく影響を与え
る。
【０００６】特にＨＥＭＴではＡlＧaＡs層の層厚みの
微妙な変動が二次元電子ガス濃度に与える影響が大きい
ために、デバイスの製造に際してこのＡlＧaＡs層の層
厚みを精度よく制御することがデバイス特性を向上させ
ると共に歩留まりを向上させることに結びつく。
微妙な変動が二次元電子ガス濃度に与える影響が大きい
ために、デバイスの製造に際してこのＡlＧaＡs層の層
厚みを精度よく制御することがデバイス特性を向上させ
ると共に歩留まりを向上させることに結びつく。
【０００７】ＡlＧaＡs層の層厚みが影響を及ぼすデバ
イス特性としては、エッチングによりＡlＧaＡs層の層
厚みが薄くなった場合、二次元電子ガス濃度が低下し、
Ｉds（ソース−ドレイン電流）が低下したり、また閾値
電圧が低くなったりすることが挙げられる。
イス特性としては、エッチングによりＡlＧaＡs層の層
厚みが薄くなった場合、二次元電子ガス濃度が低下し、
Ｉds（ソース−ドレイン電流）が低下したり、また閾値
電圧が低くなったりすることが挙げられる。
【０００８】このために活性層とヘテロ界面を形成する
ＡlＧaＡs層の上に形成されたＧaＡs層に開口部を設け
るゲートリセス構造の形成に際しては、ＡlＧaＡs層と
ＧaＡs層との選択比の高い選択エッチングを行ってＡl
ＧaＡs層をエッチングしすぎないようにするとともに平
滑な被加工面を得ることによりＡlＧaＡs層の層厚みを
高精度に制御することが超高周波帯域のデバイスを製造
する上において重要事項となる。
ＡlＧaＡs層の上に形成されたＧaＡs層に開口部を設け
るゲートリセス構造の形成に際しては、ＡlＧaＡs層と
ＧaＡs層との選択比の高い選択エッチングを行ってＡl
ＧaＡs層をエッチングしすぎないようにするとともに平
滑な被加工面を得ることによりＡlＧaＡs層の層厚みを
高精度に制御することが超高周波帯域のデバイスを製造
する上において重要事項となる。
【０００９】従来、ＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造にお
いて、ＧaＡsを選択的にドライエッチングする場合に
は、フッ素系ガスと塩素系ガスとの混合ガスによるＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching）やＥＣＲ（Electron Cyclo
tron Resonance）エッチングによって行われてきた。こ
れらの方法は、エッチングガス中に含まれるフッ素とＡ
lＧaＡs中のＡlが反応した結果生じる、不揮発性のＡl
Ｆ3によって選択性を得る方法であり、このエッチング
ガスを使用したときのＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択比はお
よそ１００程度である。
いて、ＧaＡsを選択的にドライエッチングする場合に
は、フッ素系ガスと塩素系ガスとの混合ガスによるＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching）やＥＣＲ（Electron Cyclo
tron Resonance）エッチングによって行われてきた。こ
れらの方法は、エッチングガス中に含まれるフッ素とＡ
lＧaＡs中のＡlが反応した結果生じる、不揮発性のＡl
Ｆ3によって選択性を得る方法であり、このエッチング
ガスを使用したときのＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択比はお
よそ１００程度である。
【００１０】しかしながらこのエッチングガスを用いた
場合、このエッチングガスに含まれるフッ素がＡlＧaＡ
s結晶中に侵入し、このフッ素とＡlＧaＡs結晶中に含ま
れたドナーとしてのシリコンとが反応し、シリコンドナ
ーを不活性化する一つの原因となる。
場合、このエッチングガスに含まれるフッ素がＡlＧaＡ
s結晶中に侵入し、このフッ素とＡlＧaＡs結晶中に含ま
れたドナーとしてのシリコンとが反応し、シリコンドナ
ーを不活性化する一つの原因となる。
【００１１】このためにフッ素を使用しないで選択性を
得る方法として、例えば特開平３−２９１９３０号公報
に記載されるように、反応性ガスとしての塩素ガスに酸
素ガスを混合してガスエッチングをおこない、ＧaＡs／
ＡlＧaＡsのエッチングにおいての選択性を得る方法
や、マイクロ波励起電子サイクロトロン共鳴（以下、Ｅ
ＣＲという）プラズマ装置を用いて塩素ガスに酸素ガス
を混合してＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行う
方法がある。
得る方法として、例えば特開平３−２９１９３０号公報
に記載されるように、反応性ガスとしての塩素ガスに酸
素ガスを混合してガスエッチングをおこない、ＧaＡs／
ＡlＧaＡsのエッチングにおいての選択性を得る方法
や、マイクロ波励起電子サイクロトロン共鳴（以下、Ｅ
ＣＲという）プラズマ装置を用いて塩素ガスに酸素ガス
を混合してＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行う
方法がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】特にＥＣＲエッチング
装置を用いて、エッチングガスに酸素を使用してＧaＡs
／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行う場合、上記のよう
に酸素と塩素との混合ガスが使用されるが、このエッチ
ングガスにおいては塩素ラジカルがエッチングを促進さ
せるラジカルであることから、エッチング中の塩素ガス
の供給量が過剰になると、反応生成物の生成と離脱の平
衡が崩れ、被加工物であるＡlＧaＡsの表面に反応生成
物が激しく堆積し、被加工物表面の凹凸状態が悪くな
り、平滑な表面が得られなくなると共にＧaＡsのエッチ
ング速度も不安定になる。
装置を用いて、エッチングガスに酸素を使用してＧaＡs
／ＡlＧaＡsの選択エッチングを行う場合、上記のよう
に酸素と塩素との混合ガスが使用されるが、このエッチ
ングガスにおいては塩素ラジカルがエッチングを促進さ
せるラジカルであることから、エッチング中の塩素ガス
の供給量が過剰になると、反応生成物の生成と離脱の平
衡が崩れ、被加工物であるＡlＧaＡsの表面に反応生成
物が激しく堆積し、被加工物表面の凹凸状態が悪くな
り、平滑な表面が得られなくなると共にＧaＡsのエッチ
ング速度も不安定になる。
【００１３】このためにＡlＧaＡsの被加工表面が粗く
なり、ＡlＧaＡs層の層厚みを精度よく仕上げることが
できないので、塩素ガスの供給量を抑制する必要があ
る。これを行う方法としてはエッチングガスのガス圧力
やガス流量を低減することによってラジカルとしての塩
素を低減することが考えられるが、単にガス圧力やガス
流量を制御するのみでは、必ずしも塩素ラジカルを十分
低減することができずまた塩素ラジカルの量をきめ細か
く制御することも困難で、エッチングの際にそのエッチ
ング条件を正しく設定することが困難であった。
なり、ＡlＧaＡs層の層厚みを精度よく仕上げることが
できないので、塩素ガスの供給量を抑制する必要があ
る。これを行う方法としてはエッチングガスのガス圧力
やガス流量を低減することによってラジカルとしての塩
素を低減することが考えられるが、単にガス圧力やガス
流量を制御するのみでは、必ずしも塩素ラジカルを十分
低減することができずまた塩素ラジカルの量をきめ細か
く制御することも困難で、エッチングの際にそのエッチ
ング条件を正しく設定することが困難であった。
【００１４】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、その目的の一つは、Ａlを含む第
１のIII−Ｖ族系化合物半導体層の平滑な被加工表面が
得られ、実質的にＡlが除かれた第２のIII−Ｖ族系化合
物半導体層のエッチング速度も安定した、これらＡlが
除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導とＡlを含む第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層との選択エッチング方法
を得ることであり、更に他の目的はこの選択エッチング
方法をゲートリセス構造の形成に適用しシリコンドナー
の不活性化を防止することができかつ電気特性のよい化
合物半導体装置を形成するための化合物半導体装置の製
造方法を得ることである。
めになされたもので、その目的の一つは、Ａlを含む第
１のIII−Ｖ族系化合物半導体層の平滑な被加工表面が
得られ、実質的にＡlが除かれた第２のIII−Ｖ族系化合
物半導体層のエッチング速度も安定した、これらＡlが
除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導とＡlを含む第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層との選択エッチング方法
を得ることであり、更に他の目的はこの選択エッチング
方法をゲートリセス構造の形成に適用しシリコンドナー
の不活性化を防止することができかつ電気特性のよい化
合物半導体装置を形成するための化合物半導体装置の製
造方法を得ることである。
【００１５】なお、その他の公知文献として次のものが
ある。特開平７−６６１７５号公報にＩn系化合物半導
体のエッチングを表面モフォロジーが良好でダメージを
少なく行うために、プラズマエッチング装置を使用しハ
ロゲンガスと窒素ガスを混合して１０10ｃｍ-3以上のプ
ラズマ密度で行うことが記載されている。
ある。特開平７−６６１７５号公報にＩn系化合物半導
体のエッチングを表面モフォロジーが良好でダメージを
少なく行うために、プラズマエッチング装置を使用しハ
ロゲンガスと窒素ガスを混合して１０10ｃｍ-3以上のプ
ラズマ密度で行うことが記載されている。
【００１６】また特開平６−２２４１５８号公報に、Ｈ
ＥＭＴのゲートリセス加工においてＧaＡs／ＡlＧaＡs
の積層系のエッチングにおいて、ＲＦバイアス印加型の
有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置を使用し、Ｃ
l2／Ｎ2混合ガスを用いてエッチングを行うとＡlＧaＡs
の表面にＡlＮが生成されて下地選択性を得られること
が開示されている。
ＥＭＴのゲートリセス加工においてＧaＡs／ＡlＧaＡs
の積層系のエッチングにおいて、ＲＦバイアス印加型の
有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置を使用し、Ｃ
l2／Ｎ2混合ガスを用いてエッチングを行うとＡlＧaＡs
の表面にＡlＮが生成されて下地選択性を得られること
が開示されている。
【００１７】さらに、ＳＰＩＥ Vol.797 Advanced Proc
essing of Semiconductor Devices(1987) pages98〜10
9，Evelyn L.Hu et al.に、ＲＩＥにおいてＣl2／Ｏ2混
合ガスを使用し、Ａs中のＡlと反応させて、不揮発性の
酸化アルミニウムを生成させて、選択性を得る方法が報
告されている。この場合ＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70の選択
性は数１０で、フッ素系のエッチングガスを使用した場
合のエッチング速度が約１５〜２０Å／minであるのに
対して、Ｃl2／Ｏ2混合ガスを使用し場合にはフッ素系
のエッチングガスの場合よりも大きく５０Å／min以上
であったことが記載されている。
essing of Semiconductor Devices(1987) pages98〜10
9，Evelyn L.Hu et al.に、ＲＩＥにおいてＣl2／Ｏ2混
合ガスを使用し、Ａs中のＡlと反応させて、不揮発性の
酸化アルミニウムを生成させて、選択性を得る方法が報
告されている。この場合ＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70の選択
性は数１０で、フッ素系のエッチングガスを使用した場
合のエッチング速度が約１５〜２０Å／minであるのに
対して、Ｃl2／Ｏ2混合ガスを使用し場合にはフッ素系
のエッチングガスの場合よりも大きく５０Å／min以上
であったことが記載されている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る化合物半
導体の選択エッチング方法は、Ａlを含む第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層とこの上に積層された実質的にＡl
が除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有す
るウエハの、第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層上に所
定パターンのエッチングマスクを形成する第１の工程
と、エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口とエッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成されたウエハを支持す
る第２の工程と、導入口を介してフッ素を除くハロゲン
ガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチングガスを導
入し１０10ｃｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化する
とともにエッチングマスクが形成されたウエハの第１の
III−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングストップ層と
しプラズマ化されたエッチングガスによりウエハの第２
のIII−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングする第３の
工程と、を備えたものである。
導体の選択エッチング方法は、Ａlを含む第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層とこの上に積層された実質的にＡl
が除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有す
るウエハの、第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層上に所
定パターンのエッチングマスクを形成する第１の工程
と、エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口とエッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成されたウエハを支持す
る第２の工程と、導入口を介してフッ素を除くハロゲン
ガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチングガスを導
入し１０10ｃｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化する
とともにエッチングマスクが形成されたウエハの第１の
III−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングストップ層と
しプラズマ化されたエッチングガスによりウエハの第２
のIII−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングする第３の
工程と、を備えたものである。
【００１９】さらに、第１のIII−Ｖ族系化合物半導体
をＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とし、第２のIII−Ｖ族
系化合物半導体をＧaＡsとしたものである。
をＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とし、第２のIII−Ｖ族
系化合物半導体をＧaＡsとしたものである。
【００２０】さらに、エッチングガスに含まれる窒素ガ
スの濃度を５％以上としたものである。
スの濃度を５％以上としたものである。
【００２１】さらに、エッチングガスのガス圧を１ｍTo
rr以下としたものである。
rr以下としたものである。
【００２２】また、この発明に係る化合物半導体装置の
製造方法は、III−Ｖ族系化合物半導体基板上に順次積
層されたＡlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層と
この上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のIII−
Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハの、第２のIII
−Ｖ族系化合物半導体層上に所定のマスクパターンを形
成し、このマスクパターンをマスクとしてエッチングに
よりその底部に第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層が残
るようにリセスを形成する第１の工程と、リセスの底部
に所定の開口を有するように、第２のIII−Ｖ族系化合
物半導体層上にエッチングマスクを形成する第２の工程
と、エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口とエッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成されたウエハを支持す
る第２の工程と、導入口を介してフッ素を除くハロゲン
ガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチングガスを導
入し１０10ｃｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化する
とともにエッチングマスクが形成されたウエハの第１の
III−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングストップ層と
しプラズマ化されたエッチングガスによりエッチング
し、ウエハの第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層に第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層に達する開口部を形成す
る第３の工程と、リセス底部に露呈した第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層上に開口部を介して導電層を積層し
ゲートを形成する第４の工程と、を備えたものである。
製造方法は、III−Ｖ族系化合物半導体基板上に順次積
層されたＡlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層と
この上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のIII−
Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハの、第２のIII
−Ｖ族系化合物半導体層上に所定のマスクパターンを形
成し、このマスクパターンをマスクとしてエッチングに
よりその底部に第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層が残
るようにリセスを形成する第１の工程と、リセスの底部
に所定の開口を有するように、第２のIII−Ｖ族系化合
物半導体層上にエッチングマスクを形成する第２の工程
と、エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口とエッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成されたウエハを支持す
る第２の工程と、導入口を介してフッ素を除くハロゲン
ガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチングガスを導
入し１０10ｃｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化する
とともにエッチングマスクが形成されたウエハの第１の
III−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングストップ層と
しプラズマ化されたエッチングガスによりエッチング
し、ウエハの第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層に第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層に達する開口部を形成す
る第３の工程と、リセス底部に露呈した第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層上に開口部を介して導電層を積層し
ゲートを形成する第４の工程と、を備えたものである。
【００２３】さらに、第１のIII−Ｖ族系化合物半導体
をＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）、第２のIII−Ｖ族系化
合物半導体をＧaＡs、そしてIII−Ｖ族系化合物半導体
基板をＧaＡs基板としたものである。
をＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）、第２のIII−Ｖ族系化
合物半導体をＧaＡs、そしてIII−Ｖ族系化合物半導体
基板をＧaＡs基板としたものである。
【００２４】さらに、第１の工程においてＡlxＧa1-xＡ
s層に電子供給層としての導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成
するとともに、この導電性ＡlxＧa1-xＡs層を、活性層
としてのアンドープＩnＧaＡs層を介してＧaＡs基板上
に形成するものである。
s層に電子供給層としての導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成
するとともに、この導電性ＡlxＧa1-xＡs層を、活性層
としてのアンドープＩnＧaＡs層を介してＧaＡs基板上
に形成するものである。
【００２５】さらに、第１の工程においてＡlxＧa1-xＡ
s層に導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成するとともに、この
導電性ＡlxＧa1-xＡs層を、同じ導電型を有する活性層
としての導電性ＧaＡs層を介してＧaＡs基板上に形成す
るものである。
s層に導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成するとともに、この
導電性ＡlxＧa1-xＡs層を、同じ導電型を有する活性層
としての導電性ＧaＡs層を介してＧaＡs基板上に形成す
るものである。
【００２６】さらに、エッチングガスに含まれる窒素ガ
スの濃度を５％以上としたものである。
スの濃度を５％以上としたものである。
【００２７】さらに、エッチングガスのガス圧を１ｍTo
rr以下としたものである。
rr以下としたものである。
【００２８】
実施の形態１ この実施の形態１は、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
の選択エッチングに関するもので、ここではＡlを含む
第１のIII−Ｖ族系化合物半導体として例えばＡlxＧa
1-xＡs（０＜ｘ≦１）を、またＡlが除かれた第２のIII
−Ｖ族系化合物半導体としてＧaＡsを用いた場合につい
て説明する。
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
の選択エッチングに関するもので、ここではＡlを含む
第１のIII−Ｖ族系化合物半導体として例えばＡlxＧa
1-xＡs（０＜ｘ≦１）を、またＡlが除かれた第２のIII
−Ｖ族系化合物半導体としてＧaＡsを用いた場合につい
て説明する。
【００２９】図１はこの実施の形態１に使用した複合磁
場型電子サイクロトロンエッチング装置（以下、ＥＣＲ
エッチング装置という。ＥＣＲはElectron Cyclotron R
esonanceの略称である。）の断面図である。
場型電子サイクロトロンエッチング装置（以下、ＥＣＲ
エッチング装置という。ＥＣＲはElectron Cyclotron R
esonanceの略称である。）の断面図である。
【００３０】図１において、１は主磁場コイル、２は補
助磁場コイル、３は反応室としてのプラズマ生成室、４
はＲＦ発振器、５は石英窓、６はエッチングガスの導入
口、７は反応終了後の反応ガスの排出口、８はプラズマ
発光分析装置でここではＯＥＳ（Optical Emission Spe
ctroscopy)、９は導波管、１０は支持台としての基板ホ
ルダー、１１はウエハ、１２は冷却水の導入排出方向、
１３はエッチングガスの導入方向、１４は反応ガスの排
出方向，１５は基板ホルダー１０のウエハ載置面、１６
はＯＥＳ８の検出端である。
助磁場コイル、３は反応室としてのプラズマ生成室、４
はＲＦ発振器、５は石英窓、６はエッチングガスの導入
口、７は反応終了後の反応ガスの排出口、８はプラズマ
発光分析装置でここではＯＥＳ（Optical Emission Spe
ctroscopy)、９は導波管、１０は支持台としての基板ホ
ルダー、１１はウエハ、１２は冷却水の導入排出方向、
１３はエッチングガスの導入方向、１４は反応ガスの排
出方向，１５は基板ホルダー１０のウエハ載置面、１６
はＯＥＳ８の検出端である。
【００３１】プラズマ生成室３を中心にその周囲を主磁
場コイル１及び補助磁場コイル２が取り巻くように積層
して配置され、プラズマ生成室３の天井に配設された石
英窓５を介してマイクロ波を導入する導波管９が配置さ
れており、さらにこの導波管９を介してマイクロ波発振
器（図示せず）が接続されている。
場コイル１及び補助磁場コイル２が取り巻くように積層
して配置され、プラズマ生成室３の天井に配設された石
英窓５を介してマイクロ波を導入する導波管９が配置さ
れており、さらにこの導波管９を介してマイクロ波発振
器（図示せず）が接続されている。
【００３２】プラズマ生成室３の内部中央には石英窓５
に対向するようにウエハ１１の載置面１５を向けた基板
ホルダー１０が配置されている。基板ホルダー１０は冷
却水により冷却することができる。また基板ホルダー１
０にはウエハ１１に入射するイオンのエネルギーを変化
させるための１３．５６ＭＨzのＲＦバイアスを印加す
ることができるようにＲＦ発振器４が接続されている。
に対向するようにウエハ１１の載置面１５を向けた基板
ホルダー１０が配置されている。基板ホルダー１０は冷
却水により冷却することができる。また基板ホルダー１
０にはウエハ１１に入射するイオンのエネルギーを変化
させるための１３．５６ＭＨzのＲＦバイアスを印加す
ることができるようにＲＦ発振器４が接続されている。
【００３３】プラズマ生成室３にはエッチングガスの導
入口６と反応終了後の反応ガスの排出口７が、基板ホル
ダー１０のウエハ載置面１５近傍にエッチングガスの供
給と反応ガスの排出が遅滞なくできるように基板ホルダ
ー１０のウエハ載置面１５近傍中心として対称に配置さ
れている。
入口６と反応終了後の反応ガスの排出口７が、基板ホル
ダー１０のウエハ載置面１５近傍にエッチングガスの供
給と反応ガスの排出が遅滞なくできるように基板ホルダ
ー１０のウエハ載置面１５近傍中心として対称に配置さ
れている。
【００３４】導入口６の上流側には、この実施の形態１
では、塩素ガス、酸素ガス、窒素ガスそして必要に応じ
て希釈ガスとしての不活性ガス例えばヘリウムガスのガ
ス供給装置（図示せず）が設けられている。排出口７の
下流側には真空吸引装置（図示せず）が設けられてお
り、導入口６の上流側のガス供給装置と連動させること
により、反応ガスを速やかに排出すると共にプラズマ生
成室３の内部のガス圧力を制御している。
では、塩素ガス、酸素ガス、窒素ガスそして必要に応じ
て希釈ガスとしての不活性ガス例えばヘリウムガスのガ
ス供給装置（図示せず）が設けられている。排出口７の
下流側には真空吸引装置（図示せず）が設けられてお
り、導入口６の上流側のガス供給装置と連動させること
により、反応ガスを速やかに排出すると共にプラズマ生
成室３の内部のガス圧力を制御している。
【００３５】この実施の形態１に使用したプラズマ生成
室３の内径は２６０ｍｍ、基板ホルダー１０の直径は２
１０ｍｍ、基板ホルダー１０のウエハ載置面１５から石
英窓５までの距離は２２０ｍｍである。
室３の内径は２６０ｍｍ、基板ホルダー１０の直径は２
１０ｍｍ、基板ホルダー１０のウエハ載置面１５から石
英窓５までの距離は２２０ｍｍである。
【００３６】プラズマ生成室３のプラズマの状態を測定
するＯＥＳ８の検出端16が基板ホルダー１０のウエハ載
置面１５の上方に設けられている。更にこのＥＣＲエッ
チング装置には、被加工物であるウエハ11の供給・取り
出しを効率よく行うように、ロードロック室（図示せ
ず）が設けられている。
するＯＥＳ８の検出端16が基板ホルダー１０のウエハ載
置面１５の上方に設けられている。更にこのＥＣＲエッ
チング装置には、被加工物であるウエハ11の供給・取り
出しを効率よく行うように、ロードロック室（図示せ
ず）が設けられている。
【００３７】この実施の形態１においてはＥＣＲエッチ
ング装置は、反応室とプラズマ生成室を同じものにした
が、反応室とプラズマ生成室を分離し、エッチングガス
の導入側にプラズマ生成室を設けて、生成されたプラズ
マを反応室に導入する構成としてもよい。
ング装置は、反応室とプラズマ生成室を同じものにした
が、反応室とプラズマ生成室を分離し、エッチングガス
の導入側にプラズマ生成室を設けて、生成されたプラズ
マを反応室に導入する構成としてもよい。
【００３８】次にこのＥＣＲエッチング装置の動作につ
いて説明する。ロードロック室を介して基板ホルダー１
０のウエハ載置面１５にウエハ１１を載置しプラズマ生
成室３を密閉し、導入口６からエッチングガスを導入
し、導入口６の上流側のガス供給装置を反応ガスの排出
口７下流側の真空吸引装置と連動させることによりプラ
ズマ生成室３の内部のガス圧力を所定の圧力に制御す
る。
いて説明する。ロードロック室を介して基板ホルダー１
０のウエハ載置面１５にウエハ１１を載置しプラズマ生
成室３を密閉し、導入口６からエッチングガスを導入
し、導入口６の上流側のガス供給装置を反応ガスの排出
口７下流側の真空吸引装置と連動させることによりプラ
ズマ生成室３の内部のガス圧力を所定の圧力に制御す
る。
【００３９】次に主磁場コイル１及び補助磁場コイル２
を起動して複合磁場を発生させ、電力調整を行うことに
よりＥＣＲ共鳴磁場を８７５ガウス（Ｇ）、石英窓５を
介して導入されるマイクロ波を所定電力で発振周波数を
２．４５ＧＨzに調整することにより、ＥＣＲ共振面を
ウエハから１００ｍｍ程度の距離に設定し、サイクロト
ロン共鳴条件を満足させ、マイクロ波を最も効率よく電
子に吸収させて高効率でイオン化を行いエッチングガス
の電離プラズマを発生させる。
を起動して複合磁場を発生させ、電力調整を行うことに
よりＥＣＲ共鳴磁場を８７５ガウス（Ｇ）、石英窓５を
介して導入されるマイクロ波を所定電力で発振周波数を
２．４５ＧＨzに調整することにより、ＥＣＲ共振面を
ウエハから１００ｍｍ程度の距離に設定し、サイクロト
ロン共鳴条件を満足させ、マイクロ波を最も効率よく電
子に吸収させて高効率でイオン化を行いエッチングガス
の電離プラズマを発生させる。
【００４０】ＥＣＲ共振面からウエハまでの距離は複合
磁場の強度によって調整することができ、ＥＣＲ共振面
は主磁場の強度を高くするとウエハ１１に近づき、主磁
場の強度を低くすると石英窓５に近づく。ここでＲＦ発
振器４により１３．５６ＭＨzのＲＦバイアスを印加す
ることにより、イオンをウエハ11の方に加速して反応性
イオンビームをウエハ面まで引き出すことが可能とな
り、ＲＦバイアスを調整することによりウエハ１１に入
射するイオンのエネルギーを変化させる。
磁場の強度によって調整することができ、ＥＣＲ共振面
は主磁場の強度を高くするとウエハ１１に近づき、主磁
場の強度を低くすると石英窓５に近づく。ここでＲＦ発
振器４により１３．５６ＭＨzのＲＦバイアスを印加す
ることにより、イオンをウエハ11の方に加速して反応性
イオンビームをウエハ面まで引き出すことが可能とな
り、ＲＦバイアスを調整することによりウエハ１１に入
射するイオンのエネルギーを変化させる。
【００４１】ウエハ１１の温度は基板ホルダー１０の温
度を基板ホルダー１０内部にあるヒータで調整すること
により、常温から２５０℃まで調整可能で、所定の温度
に適宜調整しつつ、ウエハのエッチングを行う。
度を基板ホルダー１０内部にあるヒータで調整すること
により、常温から２５０℃まで調整可能で、所定の温度
に適宜調整しつつ、ウエハのエッチングを行う。
【００４２】次にＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチング
の方法について説明する。まずＧaＡs及びＡlxＧa1-xＡ
s（０＜ｘ≦１）のそれぞれの試料を用いて、エッチン
グ条件を設定するためのエッチング試験を行った。
の方法について説明する。まずＧaＡs及びＡlxＧa1-xＡ
s（０＜ｘ≦１）のそれぞれの試料を用いて、エッチン
グ条件を設定するためのエッチング試験を行った。
【００４３】エッチング試験のためのエッチング試料
は、ＧaＡsについては半絶縁性のＧaＡs基板、ＡlxＧa
1-xＡsについては半絶縁性のＧaＡs基板上に５０００Å
のＡlxＧa1-xＡsを積層し、さらにその上にキャップ層
として１００ÅのＧaＡsを積層したものを使用した。こ
のＧaＡsキャップ層を設けたのは、ＡlxＧa1-xＡsを最
表層とすると、酸化されてエッチングが行われにくくな
るので、これを防止するためのものである。
は、ＧaＡsについては半絶縁性のＧaＡs基板、ＡlxＧa
1-xＡsについては半絶縁性のＧaＡs基板上に５０００Å
のＡlxＧa1-xＡsを積層し、さらにその上にキャップ層
として１００ÅのＧaＡsを積層したものを使用した。こ
のＧaＡsキャップ層を設けたのは、ＡlxＧa1-xＡsを最
表層とすると、酸化されてエッチングが行われにくくな
るので、これを防止するためのものである。
【００４４】図１に示されたＥＣＲエッチング装置に、
それぞれのエッチング試料を装着し、上述したＥＣＲエ
ッチング装置の動作に従って、エッチングガスのプラズ
マ密度を１０10ｃｍ-3以上に設定し、エッチングを行っ
た。
それぞれのエッチング試料を装着し、上述したＥＣＲエ
ッチング装置の動作に従って、エッチングガスのプラズ
マ密度を１０10ｃｍ-3以上に設定し、エッチングを行っ
た。
【００４５】エッチング中はＯＥＳ８を用いて、プラズ
マ発光分析を行いながら、エッチングの様子を監視し
た。このＯＥＳ８の測定可能な波長範囲は２５０ｎｍ〜
１２００ｎｍの範囲で、特にＣlラジカルの発光をモニ
ターしてプラズマ中のＣlラジカルの密度を監視する。
表１はこのエッチング試験のエッチング条件を示す一覧
表である。
マ発光分析を行いながら、エッチングの様子を監視し
た。このＯＥＳ８の測定可能な波長範囲は２５０ｎｍ〜
１２００ｎｍの範囲で、特にＣlラジカルの発光をモニ
ターしてプラズマ中のＣlラジカルの密度を監視する。
表１はこのエッチング試験のエッチング条件を示す一覧
表である。
【００４６】
【表１】
【００４７】エッチングガスのうち、Ｎ2ガスの必要濃
度はエッチング中のＣl原子の発光強度を観測すること
により決められる。Ｎ2ガスの濃度が５％程度で、Ｃl原
子の発光強度は大幅に低下し、この後はＮ2ガスの濃度
を増加するに従って、徐々に低下するだけでそれほど大
きくは低下しない。従って、Ｎ2ガスの濃度が５％以上
であれば、十分である。
度はエッチング中のＣl原子の発光強度を観測すること
により決められる。Ｎ2ガスの濃度が５％程度で、Ｃl原
子の発光強度は大幅に低下し、この後はＮ2ガスの濃度
を増加するに従って、徐々に低下するだけでそれほど大
きくは低下しない。従って、Ｎ2ガスの濃度が５％以上
であれば、十分である。
【００４８】図２はこの発明のエッチング方法と比較す
るための、Ｃl2、Ｈe及びＯ2の混合ガスにおけるＧaＡs
とＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度を示すグラフで
ある。図２のエッチング条件は、ガス圧力が０．５ｍTo
rr、ガス流量は２SCCM、で希釈ガスとしてＨeが使用さ
れた。ＲＦ出力は３０Ｗ一定である。
るための、Ｃl2、Ｈe及びＯ2の混合ガスにおけるＧaＡs
とＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度を示すグラフで
ある。図２のエッチング条件は、ガス圧力が０．５ｍTo
rr、ガス流量は２SCCM、で希釈ガスとしてＨeが使用さ
れた。ＲＦ出力は３０Ｗ一定である。
【００４９】図２に示されるように、酸素ガスが無けれ
ばＧaＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａsは同じエッチング速度で
エッチングされ、酸素ガス濃度が増加するに伴ってＧa
ＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度は減少する。
特にＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度は、酸素ガス
濃度が２％近傍で、酸化アルミニウムの形成により、急
激に減少する。このＡl0.30Ｇa0.70ＡsとＧaＡsとのエ
ッチング速度の差異によってＧaＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａ
sの選択性を得ることができる。しかしながら、酸素ガ
ス濃度が３％を越えるとエッチング表面に反応生成物が
堆積して、ＧaＡsのエッチング速度が不安定になった。
ばＧaＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａsは同じエッチング速度で
エッチングされ、酸素ガス濃度が増加するに伴ってＧa
ＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度は減少する。
特にＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度は、酸素ガス
濃度が２％近傍で、酸化アルミニウムの形成により、急
激に減少する。このＡl0.30Ｇa0.70ＡsとＧaＡsとのエ
ッチング速度の差異によってＧaＡsとＡl0.30Ｇa0.70Ａ
sの選択性を得ることができる。しかしながら、酸素ガ
ス濃度が３％を越えるとエッチング表面に反応生成物が
堆積して、ＧaＡsのエッチング速度が不安定になった。
【００５０】図３はこの発明のエッチング方法の、Ｇa
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＲＦ電力依存性を示
すグラフである。図３のグラフは、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2及び
Ｎ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッチングを行
い、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及びＮ2のプラズマ中でＲＦ電力
を変化させた場合の、ＧaＡs、Ａl0.30Ｇa0.70Ａsそれ
ぞれのエッチング速度のデータに基づいて得られたもの
である。
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＲＦ電力依存性を示
すグラフである。図３のグラフは、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2及び
Ｎ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッチングを行
い、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及びＮ2のプラズマ中でＲＦ電力
を変化させた場合の、ＧaＡs、Ａl0.30Ｇa0.70Ａsそれ
ぞれのエッチング速度のデータに基づいて得られたもの
である。
【００５１】図４、図５は図３の元になったＧaＡs、Ａ
l0.30Ｇa0.70Ａsそれぞれのエッチング速度のＲＦ電力
依存性を示すグラフである。図４、図５のＧaＡsおよび
Ａl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング試験ではＣl2とＮ2のガ
ス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス濃度は３％一
定、エッチングガス圧力は０．５ｍTorrとした。ＧaＡs
とＡl0.30Ｇa0.70ＡsはＣl2，Ｈe及びＯ2の混合ガスに
Ｎ2を添加することによって、より低いＲＦ電力でエッ
チングされた。さらにエッチングの際の反応生成物の堆
積はＲＦ電力が６Ｗ〜２０Ｗの範囲では発生しなかっ
た。
l0.30Ｇa0.70Ａsそれぞれのエッチング速度のＲＦ電力
依存性を示すグラフである。図４、図５のＧaＡsおよび
Ａl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング試験ではＣl2とＮ2のガ
ス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス濃度は３％一
定、エッチングガス圧力は０．５ｍTorrとした。ＧaＡs
とＡl0.30Ｇa0.70ＡsはＣl2，Ｈe及びＯ2の混合ガスに
Ｎ2を添加することによって、より低いＲＦ電力でエッ
チングされた。さらにエッチングの際の反応生成物の堆
積はＲＦ電力が６Ｗ〜２０Ｗの範囲では発生しなかっ
た。
【００５２】図３において示されているように、１０Ｗ
のＲＦ電力において２５の選択比が得られた。選択比は
フッ素系エッチングガスでのエッチングにくらべてずっ
と小さいが、Ａl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度はフ
ッ素系エッチングガスでのそれと同程度に低く得られ
た。
のＲＦ電力において２５の選択比が得られた。選択比は
フッ素系エッチングガスでのエッチングにくらべてずっ
と小さいが、Ａl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度はフ
ッ素系エッチングガスでのそれと同程度に低く得られ
た。
【００５３】図６はこの発明のエッチング方法の、Ｇa
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＣl2濃度依存性を示
すグラフである。図６のエッチング条件は、エッチング
ガス圧力は０．５ｍTorr、酸素ガス濃度は３％、Ｎ2の
ガス流量は２SCCM、ＲＦ電力は１０Ｗとし、総ガス流量
における塩素ガスは１０〜３０％で変化させた。図６に
示されるように、総ガス流量における塩素ガス濃度が変
化してもそれほど選択比は変化しなかった。ただ塩素ガ
ス濃度が３０％以上になると、エッチング表面に反応生
成物の堆積が発生した。
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＣl2濃度依存性を示
すグラフである。図６のエッチング条件は、エッチング
ガス圧力は０．５ｍTorr、酸素ガス濃度は３％、Ｎ2の
ガス流量は２SCCM、ＲＦ電力は１０Ｗとし、総ガス流量
における塩素ガスは１０〜３０％で変化させた。図６に
示されるように、総ガス流量における塩素ガス濃度が変
化してもそれほど選択比は変化しなかった。ただ塩素ガ
ス濃度が３０％以上になると、エッチング表面に反応生
成物の堆積が発生した。
【００５４】図７はこの発明のエッチング方法の、Ｇa
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のエッチングガス圧力
依存性を示すグラフである。図７のエッチング条件は、
Ｃl2とＮ2のガス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス
濃度は３％一定、ＲＦ電力は１０Ｗとし、エッチングガ
ス圧力を変化させた。図７に示されるように、エッチン
グガス圧力を増加するに伴って、選択比は徐々に減少
し、加えてエッチングガス圧力が０．８ｍTorr以上にな
ると、反応生成物の堆積が発生した。ただ実用上、若干
の被加工表面への堆積物を許容する場合には、１ｍTorr
以下ならば構わない。
Ａs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のエッチングガス圧力
依存性を示すグラフである。図７のエッチング条件は、
Ｃl2とＮ2のガス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス
濃度は３％一定、ＲＦ電力は１０Ｗとし、エッチングガ
ス圧力を変化させた。図７に示されるように、エッチン
グガス圧力を増加するに伴って、選択比は徐々に減少
し、加えてエッチングガス圧力が０．８ｍTorr以上にな
ると、反応生成物の堆積が発生した。ただ実用上、若干
の被加工表面への堆積物を許容する場合には、１ｍTorr
以下ならば構わない。
【００５５】これらの結果から、エッチングの際の反応
生成物の堆積を無くしてＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの
選択比を高くするには、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及びＮ2のプ
ラズマ中でＣlラジカルの濃度を低くすることが必要で
ある。
生成物の堆積を無くしてＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａsの
選択比を高くするには、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及びＮ2のプ
ラズマ中でＣlラジカルの濃度を低くすることが必要で
ある。
【００５６】図８はこの発明のエッチング方法の、Ａlx
Ｇa1-xＡs（０＜ｘ≦１）のエッチング速度の、Ａl組成
依存性を示すグラフである。図８のエッチング条件は、
Ｃl2とＮ2のガス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス
濃度は３％一定、ＲＦ電力は１０Ｗとし、エッチングガ
ス圧力は０．５ｍTorrとした。このエッチング条件で、
ＧaＡsのエッチング速度は５００Å／minであった。図
８に示されるように、ＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度
はＡlの組成ｘに依存し、Ａlの組成ｘが増加するに従っ
てＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度は減少する。
Ｇa1-xＡs（０＜ｘ≦１）のエッチング速度の、Ａl組成
依存性を示すグラフである。図８のエッチング条件は、
Ｃl2とＮ2のガス流量はともに２SCCMとした。酸素ガス
濃度は３％一定、ＲＦ電力は１０Ｗとし、エッチングガ
ス圧力は０．５ｍTorrとした。このエッチング条件で、
ＧaＡsのエッチング速度は５００Å／minであった。図
８に示されるように、ＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度
はＡlの組成ｘに依存し、Ａlの組成ｘが増加するに従っ
てＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度は減少する。
【００５７】図９はこの発明のエッチング方法の、Ｇa
Ａs／ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）の選択比の、Ａl組
成依存性を示すグラフである。図９は図８のデータに基
づいて換算されたものである。Ａlの組成ｘが０．３０
から０．２４に減少すると、選択比は約半分になる。し
かしながら、Ａl0.24Ｇa0.76Ａsのエッチング速度はほ
ぼ４０Å／minであった。従って、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及
びＮ2のプラズマを使用した選択エッチングは、選択比
は数十であるけれども、フッ素系エッチングガスと同様
に低いＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度を得ることがで
きる。
Ａs／ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）の選択比の、Ａl組
成依存性を示すグラフである。図９は図８のデータに基
づいて換算されたものである。Ａlの組成ｘが０．３０
から０．２４に減少すると、選択比は約半分になる。し
かしながら、Ａl0.24Ｇa0.76Ａsのエッチング速度はほ
ぼ４０Å／minであった。従って、Ｃl2，Ｈe，Ｏ2，及
びＮ2のプラズマを使用した選択エッチングは、選択比
は数十であるけれども、フッ素系エッチングガスと同様
に低いＡlxＧa1-xＡsのエッチング速度を得ることがで
きる。
【００５８】以上の結果に基づき、エッチング条件を表
１に示すものとし、さらに細かい条件は、Ｃl2とＮ2の
ガス流量はともに２SCCM、酸素ガス濃度は３％一定、Ｒ
Ｆ電力は１０Ｗとし、エッチングガス圧力は０．５ｍTo
rrとして、選択エッチングを行った。
１に示すものとし、さらに細かい条件は、Ｃl2とＮ2の
ガス流量はともに２SCCM、酸素ガス濃度は３％一定、Ｒ
Ｆ電力は１０Ｗとし、エッチングガス圧力は０．５ｍTo
rrとして、選択エッチングを行った。
【００５９】図１０はこの発明に係る選択エッチング方
法に使用したＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を有するエ
ッチング試料である。図１０において２１はエッチング
試料、２２は３インチ直径の（１００）面半絶縁性Ｇa
Ａs基板で、このＧaＡs基板２２上に、ＧaＡs基板２２
とヘテロ構造を有する厚さ５００Åの、Ａlを含む第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層としてのアンドープＡl
0.24Ｇa0.76Ａs層２３が、さらにその上に実質的にＡl
が除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層としての
厚さ３５００ÅのＳiドープのＧaＡs層２４が順次ＭＢ
Ｅ（Molecular Beam Epitaxy）により形成され、更にこ
のＧaＡｓ層２４の表面上にエッチングマスクとしての
ＳｉＯ膜２５（厚さ３０００Å）が設けられている。
法に使用したＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を有するエ
ッチング試料である。図１０において２１はエッチング
試料、２２は３インチ直径の（１００）面半絶縁性Ｇa
Ａs基板で、このＧaＡs基板２２上に、ＧaＡs基板２２
とヘテロ構造を有する厚さ５００Åの、Ａlを含む第１
のIII−Ｖ族系化合物半導体層としてのアンドープＡl
0.24Ｇa0.76Ａs層２３が、さらにその上に実質的にＡl
が除かれた第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層としての
厚さ３５００ÅのＳiドープのＧaＡs層２４が順次ＭＢ
Ｅ（Molecular Beam Epitaxy）により形成され、更にこ
のＧaＡｓ層２４の表面上にエッチングマスクとしての
ＳｉＯ膜２５（厚さ３０００Å）が設けられている。
【００６０】図１１はこの発明の選択エッチング方法を
用いて行った結果の一例を示す電子顕微鏡写真を示す図
である。図１１に示されるように、ＧaＡs／Ａl0.24Ｇa
0.76Ａsの選択比が１３、Ａl0. 24Ｇa0.76Ａsのエッチン
グ速度が４０Å／minという十分な選択性を有するエッ
チングの状況の下で、優れたエッチング特性、すなわち
滑らかなエッチング表面、そしてエッチングマスクとし
てのＳiＯ膜２４下のアンダーカットのない加工形状が
得られた。
用いて行った結果の一例を示す電子顕微鏡写真を示す図
である。図１１に示されるように、ＧaＡs／Ａl0.24Ｇa
0.76Ａsの選択比が１３、Ａl0. 24Ｇa0.76Ａsのエッチン
グ速度が４０Å／minという十分な選択性を有するエッ
チングの状況の下で、優れたエッチング特性、すなわち
滑らかなエッチング表面、そしてエッチングマスクとし
てのＳiＯ膜２４下のアンダーカットのない加工形状が
得られた。
【００６１】この実施の形態１に係る選択エッチング方
法では、ＥＣＲエッチング装置を用いて、Ｃl2，Ｈe及
びＯ2にＮ2を混合したエッチングガスを１ｍTorr以下の
エッチングガス圧力で、高密度プラズマ、例えばプラズ
マ密度を１０10ｃｍ-3以上に設定してエッチングを行う
と、エッチングガスのプラズマ中にはＣlラジカルやＮ
ラジカル等が発生する。
法では、ＥＣＲエッチング装置を用いて、Ｃl2，Ｈe及
びＯ2にＮ2を混合したエッチングガスを１ｍTorr以下の
エッチングガス圧力で、高密度プラズマ、例えばプラズ
マ密度を１０10ｃｍ-3以上に設定してエッチングを行う
と、エッチングガスのプラズマ中にはＣlラジカルやＮ
ラジカル等が発生する。
【００６２】このエッチングガスのプラズマ中でＣlラ
ジカルはＮラジカルと反応し揮発性のＮＣlが形成され
て、Ｃlラジカルが減少する。すなわちＮ2ガスの添加に
よってプラズマ中のＣlラジカルが大幅に低減する。
ジカルはＮラジカルと反応し揮発性のＮＣlが形成され
て、Ｃlラジカルが減少する。すなわちＮ2ガスの添加に
よってプラズマ中のＣlラジカルが大幅に低減する。
【００６３】ＧaＡsのエッチング中に反応生成物をエッ
チング表面に堆積しないためには、反応生成物のエッチ
ング表面での形成と離脱との間の反応の平衡を安定的に
保つことが必要で、このためにはＧaＡs基板上に積層さ
れたＡl0.24Ｇa0.76Ａs層やＧaＡs層に供給されるＣlラ
ジカルを減少させることが重要となる。従って、この実
施の形態１の選択エッチング方法は、エッチングガスと
してＣl2，Ｈe，Ｏ2にＮ2を混合して高密度プラズマ中
にＮラジカルを形成し、単にＣl2の流量を減少させるの
みでは制御し難いＣlラジカルの減少を、Ｃlラジカルと
Ｎラジカルとを反応させて、揮発性のＮＣlを効果的に
形成し、Ｃlラジカルを総体的に減少させる。
チング表面に堆積しないためには、反応生成物のエッチ
ング表面での形成と離脱との間の反応の平衡を安定的に
保つことが必要で、このためにはＧaＡs基板上に積層さ
れたＡl0.24Ｇa0.76Ａs層やＧaＡs層に供給されるＣlラ
ジカルを減少させることが重要となる。従って、この実
施の形態１の選択エッチング方法は、エッチングガスと
してＣl2，Ｈe，Ｏ2にＮ2を混合して高密度プラズマ中
にＮラジカルを形成し、単にＣl2の流量を減少させるの
みでは制御し難いＣlラジカルの減少を、Ｃlラジカルと
Ｎラジカルとを反応させて、揮発性のＮＣlを効果的に
形成し、Ｃlラジカルを総体的に減少させる。
【００６４】この結果、ＧaＡs基板上に積層されたＡl
ＧaＡs層やＧaＡs層に供給されるＣlラジカルが減少し
反応生成物の過剰な生成が抑制され、反応生成物のエッ
チング表面での生成と離脱との間の反応の平衡が安定的
に保たれ、ＧaＡs層のエッチング速度が安定すると共に
エッチング表面での反応生成物の堆積が防止される。延
いては、このＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングは、
優れたエッチング特性、すなわち滑らかなエッチング表
面、そしてエッチングマスクとしてのＳiＯ膜２４下の
アンダーカットのないマスクに忠実な加工形状が得られ
るという優れた効果を有する。
ＧaＡs層やＧaＡs層に供給されるＣlラジカルが減少し
反応生成物の過剰な生成が抑制され、反応生成物のエッ
チング表面での生成と離脱との間の反応の平衡が安定的
に保たれ、ＧaＡs層のエッチング速度が安定すると共に
エッチング表面での反応生成物の堆積が防止される。延
いては、このＧaＡs／ＡlＧaＡsの選択エッチングは、
優れたエッチング特性、すなわち滑らかなエッチング表
面、そしてエッチングマスクとしてのＳiＯ膜２４下の
アンダーカットのないマスクに忠実な加工形状が得られ
るという優れた効果を有する。
【００６５】実施の形態２ この実施の形態２は化合物半導体装置の製造方法、特に
ＨＥＭＴの製造方法に関するものである。ここではＨＥ
ＭＴの一例としてＡl0.24Ｇa0.76Ａs層とこの上にＧaＡ
s層を有するｐ−ＨＥＭＴｓ（pseudoumorphic high ele
ctron mobility transistors)について、特にゲートリ
セス構造の形成に、実施の形態１の選択エッチングを使
用し製造方法を例として説明する。
ＨＥＭＴの製造方法に関するものである。ここではＨＥ
ＭＴの一例としてＡl0.24Ｇa0.76Ａs層とこの上にＧaＡ
s層を有するｐ−ＨＥＭＴｓ（pseudoumorphic high ele
ctron mobility transistors)について、特にゲートリ
セス構造の形成に、実施の形態１の選択エッチングを使
用し製造方法を例として説明する。
【００６６】図12はこの発明に係るｐ−ＨＥＭＴｓの断
面構造図である。図12において、31はIII−Ｖ族系化合
物半導体基板としての半絶縁性ＧaＡs基板、32はバッフ
ァ層、33はｎ−ＡlＧaＡs層、34はアンドープＡlＧaＡs
層、35は活性層、36はアンドープＡlＧaＡs層、37は電
子供給層、38はアンドープＡlＧaＡs層、39はｎ-−Ｇa
Ａs層、40はｎ+−ＧaＡs層である。
面構造図である。図12において、31はIII−Ｖ族系化合
物半導体基板としての半絶縁性ＧaＡs基板、32はバッフ
ァ層、33はｎ−ＡlＧaＡs層、34はアンドープＡlＧaＡs
層、35は活性層、36はアンドープＡlＧaＡs層、37は電
子供給層、38はアンドープＡlＧaＡs層、39はｎ-−Ｇa
Ａs層、40はｎ+−ＧaＡs層である。
【００６７】バッファ層32、ｎ−ＡlＧaＡs層33、アン
ドープＡlＧaＡs層34、活性層35、アンドープＡlＧaＡs
層36、電子供給層37、アンドープＡlＧaＡs層38、ｎ-−
ＧaＡs層39及びｎ+−ＧaＡs層40は、半絶縁性ＧaＡs基
板31上にＭＢＥにより順次積層されている。ｎ+−ＧaＡ
s層40とｎ-−ＧaＡs層39には湿式エッチングにより形成
されたアンドープＡlＧaＡs層38に貫通しないリセス41
が配設され、このリセス41の底面の中央部にアンドープ
ＡlＧaＡs層38に達する開口部としての貫通穴42が配設
されている。このリセス41と貫通穴42とでゲートリセス
構造が構成されている。
ドープＡlＧaＡs層34、活性層35、アンドープＡlＧaＡs
層36、電子供給層37、アンドープＡlＧaＡs層38、ｎ-−
ＧaＡs層39及びｎ+−ＧaＡs層40は、半絶縁性ＧaＡs基
板31上にＭＢＥにより順次積層されている。ｎ+−ＧaＡ
s層40とｎ-−ＧaＡs層39には湿式エッチングにより形成
されたアンドープＡlＧaＡs層38に貫通しないリセス41
が配設され、このリセス41の底面の中央部にアンドープ
ＡlＧaＡs層38に達する開口部としての貫通穴42が配設
されている。このリセス41と貫通穴42とでゲートリセス
構造が構成されている。
【００６８】43はＴ型ゲート電極で、このＴ型ゲート電
極43は下層のＷＳi層44と上層のＡu層45とで構成されて
いて、貫通穴42を介してアンドープＡlＧaＡs層38と接
触している。46はドレイン電極、47はソース電極で、Ｔ
型ゲート電極43を介して互いに対向するように、ｎ+−
ＧaＡs層40に配設されている。48は二次元電子ガス層
で、活性層35とアンドープＡlＧaＡs層34及びアンドー
プＡlＧaＡs層36それぞれとの境界面の活性層35側に形
成される。
極43は下層のＷＳi層44と上層のＡu層45とで構成されて
いて、貫通穴42を介してアンドープＡlＧaＡs層38と接
触している。46はドレイン電極、47はソース電極で、Ｔ
型ゲート電極43を介して互いに対向するように、ｎ+−
ＧaＡs層40に配設されている。48は二次元電子ガス層
で、活性層35とアンドープＡlＧaＡs層34及びアンドー
プＡlＧaＡs層36それぞれとの境界面の活性層35側に形
成される。
【００６９】この構成においてゲート長は１．０μｍ、
ゲート幅は１５０μｍである。またｎ型ドーパントはＳ
iである。表２はこの実施の形態に係るｐ−ＨＥＭＴｓ
各層の仕様表である。
ゲート幅は１５０μｍである。またｎ型ドーパントはＳ
iである。表２はこの実施の形態に係るｐ−ＨＥＭＴｓ
各層の仕様表である。
【００７０】
【表２】
【００７１】またリセス41の底面のｎ-−ＧaＡs層39の
厚みは５００Åである。このｐ−ＨＥＭＴｓは、活性層
35としてのアンドープＩnＧaＡs層の上にアンドープＡl
ＧaＡs層36が配設され、このアンドープＡlＧaＡs層36
を介してシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層の電子供
給層37が形成されることにより、アンドープＡlＧaＡs
層36と活性層35とのヘテロ界面の活性層35側に二次元電
子ガス層48が形成される。このとき電子供給層37は空乏
化した状態になっているため、電子供給層37上にアンド
ープＡlＧaＡs層38を介してＴ型ゲート電極43と二次元
電子ガス層48とはアンドープＡlＧaＡs層36、電子供給
層37及びアンドープＡlＧaＡs層38を介して静電的に結
合しており、ドレイン電極46とソース電極47との間に電
圧を印加するとともにＴ型ゲート電極43に電圧を印加す
ることにより、ＭＯＳＦＥＴと同様の動作を高速かつ低
消費電力で行わせることができる。
厚みは５００Åである。このｐ−ＨＥＭＴｓは、活性層
35としてのアンドープＩnＧaＡs層の上にアンドープＡl
ＧaＡs層36が配設され、このアンドープＡlＧaＡs層36
を介してシリコンドープしたｎ型ＡlＧaＡs層の電子供
給層37が形成されることにより、アンドープＡlＧaＡs
層36と活性層35とのヘテロ界面の活性層35側に二次元電
子ガス層48が形成される。このとき電子供給層37は空乏
化した状態になっているため、電子供給層37上にアンド
ープＡlＧaＡs層38を介してＴ型ゲート電極43と二次元
電子ガス層48とはアンドープＡlＧaＡs層36、電子供給
層37及びアンドープＡlＧaＡs層38を介して静電的に結
合しており、ドレイン電極46とソース電極47との間に電
圧を印加するとともにＴ型ゲート電極43に電圧を印加す
ることにより、ＭＯＳＦＥＴと同様の動作を高速かつ低
消費電力で行わせることができる。
【００７２】このようなＴ型ゲート電極43を貫通穴42を
介してアンドープＡlＧaＡs層38と接触させる構造であ
るため、リセス41の底面のｎ-−ＧaＡs層39に貫通穴42
を形成するときに、貫通穴42のエッチング深さが精度よ
く形成されるようにエッチングを制御して、アンドープ
ＡlＧaＡs層36、電子供給層37及びアンドープＡlＧaＡs
層38からなるＡlＧaＡs層の層厚さのばらつきが二次元
電子ガス濃度に与える影響をできるだけ少なくし、デバ
イスのＦＥＴ動作特性のばらつきを少なくすることが大
切である。
介してアンドープＡlＧaＡs層38と接触させる構造であ
るため、リセス41の底面のｎ-−ＧaＡs層39に貫通穴42
を形成するときに、貫通穴42のエッチング深さが精度よ
く形成されるようにエッチングを制御して、アンドープ
ＡlＧaＡs層36、電子供給層37及びアンドープＡlＧaＡs
層38からなるＡlＧaＡs層の層厚さのばらつきが二次元
電子ガス濃度に与える影響をできるだけ少なくし、デバ
イスのＦＥＴ動作特性のばらつきを少なくすることが大
切である。
【００７３】次にｐ−ＨＥＭＴｓの製造工程について説
明する。図13、図14、図15及び図16は、この発明に係る
半導体装置の製造方法の各工程段階のウエハを示す断面
図である。まず、半絶縁性ＧaＡs基板31上に、バッファ
層32、ｎ−ＡlＧaＡs層33、アンドープＡlＧaＡs層34、
活性層35、アンドープＡlＧaＡs層36、電子供給層37、
アンドープＡlＧaＡs層38、ｎ-−ＧaＡs層39及びｎ+−
ＧaＡs層40をＭＢＥによるエピタキシー成長により順次
積層したウエハ60を形成する。この各層の仕様は表２に
示すものである。
明する。図13、図14、図15及び図16は、この発明に係る
半導体装置の製造方法の各工程段階のウエハを示す断面
図である。まず、半絶縁性ＧaＡs基板31上に、バッファ
層32、ｎ−ＡlＧaＡs層33、アンドープＡlＧaＡs層34、
活性層35、アンドープＡlＧaＡs層36、電子供給層37、
アンドープＡlＧaＡs層38、ｎ-−ＧaＡs層39及びｎ+−
ＧaＡs層40をＭＢＥによるエピタキシー成長により順次
積層したウエハ60を形成する。この各層の仕様は表２に
示すものである。
【００７４】次にウエハ60のｎ+−ＧaＡs層40表面にレ
ジストを塗布し、リセス41を形成するための開口61を有
するマスクパターンとしてのレジストパターン62を形成
する。この段階でのウエハが図13により示されている。
ジストを塗布し、リセス41を形成するための開口61を有
するマスクパターンとしてのレジストパターン62を形成
する。この段階でのウエハが図13により示されている。
【００７５】次いで、レジストパターン62が形成された
ウエハ60を、レジストパターン62をマスクとして酒石酸
を用いてエッチングし、ｎ+−ＧaＡs層40を貫通し、ｎ-
−ＧaＡs層39の一部を底面に残したリセス41を形成し、
その後レジストを除去する。リセス41の底面に残された
ｎ-−ＧaＡs層39の厚みは５００Å程度である。この段
階でのウエハが図14により示されている。
ウエハ60を、レジストパターン62をマスクとして酒石酸
を用いてエッチングし、ｎ+−ＧaＡs層40を貫通し、ｎ-
−ＧaＡs層39の一部を底面に残したリセス41を形成し、
その後レジストを除去する。リセス41の底面に残された
ｎ-−ＧaＡs層39の厚みは５００Å程度である。この段
階でのウエハが図14により示されている。
【００７６】この後、ウエハ60表面にＳiＯ膜63を被着
し、ＳiＯ膜63上にレジストを塗布し、リセス41の底面
中央部に対応した開口64を有するレジストパターン65を
形成する。次いでレジストパターン65をマスクとしてウ
エットエッチングによりＳiＯ膜63にｎ-−ＧaＡs層39に
達する開口66を形成しエッチングマスクとしてのＳiＯ
膜63とし、その後レジストを除去する。この段階でのウ
エハが図15により示されている。
し、ＳiＯ膜63上にレジストを塗布し、リセス41の底面
中央部に対応した開口64を有するレジストパターン65を
形成する。次いでレジストパターン65をマスクとしてウ
エットエッチングによりＳiＯ膜63にｎ-−ＧaＡs層39に
達する開口66を形成しエッチングマスクとしてのＳiＯ
膜63とし、その後レジストを除去する。この段階でのウ
エハが図15により示されている。
【００７７】次に、実施の形態１で記載した選択エッチ
ング方法で、ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃl2，Ｈ
e，Ｏ2及びＮ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッ
チングを行ない、ｎ-−ＧaＡs層39に開口部としての貫
通穴42を形成する。すなわち、開口66を有するＳiＯ膜6
3を残したウエハ60を、実施の形態１の図１に示された
ＥＣＲエッチング装置に装着し、実施の形態１の表１の
エッチング条件、選択エッチング方法のもとで、エッチ
ングガスのプラズマ密度は１０10ｃｍ-3以上に設定し、
エッチングを行なう。表１のエッチング条件のうち、Ｃ
l2とＮ2のガス流量はともに２SCCM、酸素ガス濃度は３
％一定、エッチングガス圧力は０．５ｍTorr、とする。
この段階でのウエハが図16により示されている。
ング方法で、ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃl2，Ｈ
e，Ｏ2及びＮ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッ
チングを行ない、ｎ-−ＧaＡs層39に開口部としての貫
通穴42を形成する。すなわち、開口66を有するＳiＯ膜6
3を残したウエハ60を、実施の形態１の図１に示された
ＥＣＲエッチング装置に装着し、実施の形態１の表１の
エッチング条件、選択エッチング方法のもとで、エッチ
ングガスのプラズマ密度は１０10ｃｍ-3以上に設定し、
エッチングを行なう。表１のエッチング条件のうち、Ｃ
l2とＮ2のガス流量はともに２SCCM、酸素ガス濃度は３
％一定、エッチングガス圧力は０．５ｍTorr、とする。
この段階でのウエハが図16により示されている。
【００７８】さらにこの後ＳiＯ膜63を除去し、公知の
方法により、ゲートとしてのＴ型ゲート電極43、ドレイ
ン電極46及びソース電極47を形成し、図12に示された構
造のｐ−ＨＥＭＴｓが製造される。
方法により、ゲートとしてのＴ型ゲート電極43、ドレイ
ン電極46及びソース電極47を形成し、図12に示された構
造のｐ−ＨＥＭＴｓが製造される。
【００７９】図17はこの発明に係る半導体装置の製造方
法によって製造したｐ−ＨＥＭＴｓのドレイン− ソー
ス電流（Ids）を示すグラフである。図17は、この実施
の形態２のｐ−ＨＥＭＴの製造方法により誘起される損
傷の回復するアニール温度を検討したもので、エッチン
グ後、所定のアニール温度で３分間のアニーリングを行
った場合のIdsである。白丸（○）はこの実施の形態２
により製造されたｐ−ＨＥＭＴｓのIdsで、黒丸（●）
は比較のために選択ウエットエッチングにより製造され
たｐ−ＨＥＭＴｓのIdsである。
法によって製造したｐ−ＨＥＭＴｓのドレイン− ソー
ス電流（Ids）を示すグラフである。図17は、この実施
の形態２のｐ−ＨＥＭＴの製造方法により誘起される損
傷の回復するアニール温度を検討したもので、エッチン
グ後、所定のアニール温度で３分間のアニーリングを行
った場合のIdsである。白丸（○）はこの実施の形態２
により製造されたｐ−ＨＥＭＴｓのIdsで、黒丸（●）
は比較のために選択ウエットエッチングにより製造され
たｐ−ＨＥＭＴｓのIdsである。
【００８０】図17に示されるように、アニール温度が38
0℃以上になると、Idsの値は選択ウエットエッチングの
それと同等になることが分かる。この結果からこの実施
の形態２においては、選択エッチングによる損傷は380
℃以上の温度でアニールすることによりほとんど回復さ
せることができる。
0℃以上になると、Idsの値は選択ウエットエッチングの
それと同等になることが分かる。この結果からこの実施
の形態２においては、選択エッチングによる損傷は380
℃以上の温度でアニールすることによりほとんど回復さ
せることができる。
【００８１】図18はこの発明に係る半導体装置の製造方
法によって製造したｐ−ＨＥＭＴｓの閾値電圧のばらつ
きを示すヒストグラムである。図18はこの選択エッチン
グ方法を使用したゲートリセス構造の貫通穴42の深さの
均一性を評価するために３インチの同一ウエハの面内の
54点について測定した閾値電圧Ｖthの結果である。この
結果によると、Ｖthの平均値は−1．32Ｖで、このＶth
値における標準偏差σＶthは30ｍＶのきわめて均一な特
性が得られた。この特性はフッ素系ガスをエッチングガ
スとしてｐ−ＨＥＭＴｓの選択エッチングを行った場合
のばらつきと同等のエッチング特性を示している。
法によって製造したｐ−ＨＥＭＴｓの閾値電圧のばらつ
きを示すヒストグラムである。図18はこの選択エッチン
グ方法を使用したゲートリセス構造の貫通穴42の深さの
均一性を評価するために３インチの同一ウエハの面内の
54点について測定した閾値電圧Ｖthの結果である。この
結果によると、Ｖthの平均値は−1．32Ｖで、このＶth
値における標準偏差σＶthは30ｍＶのきわめて均一な特
性が得られた。この特性はフッ素系ガスをエッチングガ
スとしてｐ−ＨＥＭＴｓの選択エッチングを行った場合
のばらつきと同等のエッチング特性を示している。
【００８２】上述のように、ｐ−ＨＥＭＴｓのゲートリ
セス構造の形成に実施の形態１の選択エッチングを行っ
た場合、ｐ−ＨＥＭＴｓにフッ素によるＡlＧaＡs結晶
中のシリコンドナーの不活性化が発生せず、二次元電子
ガス濃度を高くすることができIdsを大きくすることが
できるという効果に加えて、エッチングガスの高密度プ
ラズマ中にＮラジカルを形成し、Ｃlラジカルを効果的
に減少させることにより、反応生成物の過剰な生成を抑
制し、ＧaＡs層のエッチング速度を安定にすると共にエ
ッチング表面での反応生成物の堆積を防止して、膜厚さ
の寸法精度の揃ったかつ滑らかなエッチング表面を有す
るＡlＧaＡs層が形成され、二次元電子ガス濃度の揃っ
たｐ−ＨＥＭＴｓが得られる。このためドレイン− ソ
ース電流（Ids）が高く、閾値電圧Ｖthの揃ったｐ−Ｈ
ＥＭＴｓを簡単な製造方法により得ることができる。
セス構造の形成に実施の形態１の選択エッチングを行っ
た場合、ｐ−ＨＥＭＴｓにフッ素によるＡlＧaＡs結晶
中のシリコンドナーの不活性化が発生せず、二次元電子
ガス濃度を高くすることができIdsを大きくすることが
できるという効果に加えて、エッチングガスの高密度プ
ラズマ中にＮラジカルを形成し、Ｃlラジカルを効果的
に減少させることにより、反応生成物の過剰な生成を抑
制し、ＧaＡs層のエッチング速度を安定にすると共にエ
ッチング表面での反応生成物の堆積を防止して、膜厚さ
の寸法精度の揃ったかつ滑らかなエッチング表面を有す
るＡlＧaＡs層が形成され、二次元電子ガス濃度の揃っ
たｐ−ＨＥＭＴｓが得られる。このためドレイン− ソ
ース電流（Ids）が高く、閾値電圧Ｖthの揃ったｐ−Ｈ
ＥＭＴｓを簡単な製造方法により得ることができる。
【００８３】実施の形態３ この実施の形態３は半導体装置の製造方法、特にＨＦＥ
Ｔの製造方法に関するものである。図19はこの発明に係
るＨＦＥＴの断面構造図である。図19において、71は半
絶縁性ＧaＡs基板、72はバッファ層、73はアンドープＧ
aＡs層、74は活性層でｎ−ＧaＡs層からなる。75はｎ−
ＡlＧaＡs層、76はｎ-−ＧaＡs層、77はｎ+−ＧaＡs層
である。
Ｔの製造方法に関するものである。図19はこの発明に係
るＨＦＥＴの断面構造図である。図19において、71は半
絶縁性ＧaＡs基板、72はバッファ層、73はアンドープＧ
aＡs層、74は活性層でｎ−ＧaＡs層からなる。75はｎ−
ＡlＧaＡs層、76はｎ-−ＧaＡs層、77はｎ+−ＧaＡs層
である。
【００８４】78はプレーナドープ層で、ｎ−ＡlＧaＡs
層75と活性層74およびｎ-−ＧaＡs層76それぞれとの界
面のｎ−ＡlＧaＡs層75側に、それぞれの境界面から20
Åの距離に設けられている。このプレーナドープ層78は
ＡlＧaＡs層とＧaＡs層との間の界面のバンド障壁を緩
和するためのものである。
層75と活性層74およびｎ-−ＧaＡs層76それぞれとの界
面のｎ−ＡlＧaＡs層75側に、それぞれの境界面から20
Åの距離に設けられている。このプレーナドープ層78は
ＡlＧaＡs層とＧaＡs層との間の界面のバンド障壁を緩
和するためのものである。
【００８５】バッファ層72、アンドープＧaＡs層73、活
性層74、ｎ−ＡlＧaＡs層75、ｎ-−ＧaＡs層76及びｎ+
−ＧaＡs層77は、プレーナドープ層78も含めて半絶縁性
ＧaＡs基板71上にＭＢＥにより順次積層される。ｎ-−
ＧaＡs層76及びｎ+−ＧaＡs層77には湿式エッチングに
より形成されたｎ−ＡlＧaＡs層75に貫通しないリセス7
9が配設され、このリセス79の底面の中央部にｎ−ＡlＧ
aＡs層75に達する開口部としての貫通穴80が配設されて
いる。81はＴ型ゲート電極で、このＴ型ゲート電極81は
下層のＷＳi層82と上層のＡu層83とで構成されていて、
貫通穴80を介してアンドープｎ−ＡlＧaＡs層75と接触
している。
性層74、ｎ−ＡlＧaＡs層75、ｎ-−ＧaＡs層76及びｎ+
−ＧaＡs層77は、プレーナドープ層78も含めて半絶縁性
ＧaＡs基板71上にＭＢＥにより順次積層される。ｎ-−
ＧaＡs層76及びｎ+−ＧaＡs層77には湿式エッチングに
より形成されたｎ−ＡlＧaＡs層75に貫通しないリセス7
9が配設され、このリセス79の底面の中央部にｎ−ＡlＧ
aＡs層75に達する開口部としての貫通穴80が配設されて
いる。81はＴ型ゲート電極で、このＴ型ゲート電極81は
下層のＷＳi層82と上層のＡu層83とで構成されていて、
貫通穴80を介してアンドープｎ−ＡlＧaＡs層75と接触
している。
【００８６】84はドレイン電極、85はソース電極で、Ｔ
型ゲート電極81を介して互いに対向するように、ｎ+−
ＧaＡs層77に配設されている。この構成においてＴ型ゲ
ート電極81のゲート長は０．５μｍ、ゲート幅は１５０
μｍである。またｎ型ドーパントはＳiである。表３は
この実施の形態に係るＨＦＥＴ各層の仕様表である。
型ゲート電極81を介して互いに対向するように、ｎ+−
ＧaＡs層77に配設されている。この構成においてＴ型ゲ
ート電極81のゲート長は０．５μｍ、ゲート幅は１５０
μｍである。またｎ型ドーパントはＳiである。表３は
この実施の形態に係るＨＦＥＴ各層の仕様表である。
【００８７】
【表３】
【００８８】またリセス79の底面のｎ-−ＧaＡs層76の
厚みは５００Åである。このＨＦＥＴは、活性層74とし
てｎ−ＧaＡs層の上にｎ−ＡlＧaＡs層75を配設し、こ
のｎ−ＡlＧaＡs層75をゲートのショットキー面とする
ことにより、通常のＭＥＳＦＥＴより、最大ドレイン電
流を増大させ、高電力密度を達成したもので、このデバ
イスにより高出力ＦＥＴ動作が可能となったものであ
る。
厚みは５００Åである。このＨＦＥＴは、活性層74とし
てｎ−ＧaＡs層の上にｎ−ＡlＧaＡs層75を配設し、こ
のｎ−ＡlＧaＡs層75をゲートのショットキー面とする
ことにより、通常のＭＥＳＦＥＴより、最大ドレイン電
流を増大させ、高電力密度を達成したもので、このデバ
イスにより高出力ＦＥＴ動作が可能となったものであ
る。
【００８９】このようなＴ型ゲート電極81を貫通穴80を
介してｎ−ＡlＧaＡs層75とショットキー接合させる構
造であるため、リセス79の底面のｎ-−ＧaＡs層76に貫
通穴80を形成するときに、貫通穴42のエッチング深さが
精度よく形成されるようにエッチングを制御して、ｎ−
ＡlＧaＡs層75の層厚さのばらつきを少なくし、デバイ
スのＦＥＴ動作特性のばらつきを少なくすることが大切
である。ＨＦＥＴの製造工程は、実施の形態２のｐ−Ｈ
ＥＭＴの製造工程とほぼ同じで、ウエハの形成工程が異
なり、ゲートリセス構造の製造工程はｐ−ＨＥＭＴと同
じである。
介してｎ−ＡlＧaＡs層75とショットキー接合させる構
造であるため、リセス79の底面のｎ-−ＧaＡs層76に貫
通穴80を形成するときに、貫通穴42のエッチング深さが
精度よく形成されるようにエッチングを制御して、ｎ−
ＡlＧaＡs層75の層厚さのばらつきを少なくし、デバイ
スのＦＥＴ動作特性のばらつきを少なくすることが大切
である。ＨＦＥＴの製造工程は、実施の形態２のｐ−Ｈ
ＥＭＴの製造工程とほぼ同じで、ウエハの形成工程が異
なり、ゲートリセス構造の製造工程はｐ−ＨＥＭＴと同
じである。
【００９０】すなわち、バッファ層72、アンドープＧa
Ａs層73、活性層74、ｎ−ＡlＧaＡs層75、ｎ-−ＧaＡs
層76及びｎ+−ＧaＡs層77がプレーナドープ層78を含め
て半絶縁性ＧaＡs基板71上にＭＢＥにより順次積層され
たウエハを、酒石酸を用いてエッチングし、ｎ+−ＧaＡ
s層77を貫通し、ｎ-−ＧaＡs層76の一部を底面に残した
リセス79を形成し、ウエハ表面にＳiＯ膜を被着し、リ
セス79の底面中央部に対応した開口を有するレジストパ
ターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして
ウエットエッチングによりＳiＯ膜にｎ-−ＧaＡs層76に
達する開口を形成する。
Ａs層73、活性層74、ｎ−ＡlＧaＡs層75、ｎ-−ＧaＡs
層76及びｎ+−ＧaＡs層77がプレーナドープ層78を含め
て半絶縁性ＧaＡs基板71上にＭＢＥにより順次積層され
たウエハを、酒石酸を用いてエッチングし、ｎ+−ＧaＡ
s層77を貫通し、ｎ-−ＧaＡs層76の一部を底面に残した
リセス79を形成し、ウエハ表面にＳiＯ膜を被着し、リ
セス79の底面中央部に対応した開口を有するレジストパ
ターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして
ウエットエッチングによりＳiＯ膜にｎ-−ＧaＡs層76に
達する開口を形成する。
【００９１】次に、実施の形態１で記載した選択エッチ
ング方法で、ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃl2，Ｈ
e，Ｏ2及びＮ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッ
チングを行ない、ｎ-−ＧaＡs層76に貫通穴を形成す
る。さらにこの後ＳiＯ膜を除去し、公知の方法によ
り、Ｔ型ゲート電極43、ドレイン電極46及びソース電極
47を形成し、図18に示された構造のＨＦＥＴが製造され
る。
ング方法で、ＥＣＲエッチング装置を用い、Ｃl2，Ｈ
e，Ｏ2及びＮ2の混合ガスをエッチングガスとしてエッ
チングを行ない、ｎ-−ＧaＡs層76に貫通穴を形成す
る。さらにこの後ＳiＯ膜を除去し、公知の方法によ
り、Ｔ型ゲート電極43、ドレイン電極46及びソース電極
47を形成し、図18に示された構造のＨＦＥＴが製造され
る。
【００９２】図20はこの発明に係る半導体装置の製造方
法によって製造したＨＦＥＴの閾値電圧Ｖthのばらつき
を示すヒストグラムである。図20はこの選択エッチング
方法を使用したゲートリセス構造の貫通穴80の深さの均
一性を評価するために同一ウエハの面内の点について測
定した閾値電圧Ｖthの結果である。この結果によると、
Ｖth値における標準偏差σＶthは50ｍＶの均一な特性が
得られた。
法によって製造したＨＦＥＴの閾値電圧Ｖthのばらつき
を示すヒストグラムである。図20はこの選択エッチング
方法を使用したゲートリセス構造の貫通穴80の深さの均
一性を評価するために同一ウエハの面内の点について測
定した閾値電圧Ｖthの結果である。この結果によると、
Ｖth値における標準偏差σＶthは50ｍＶの均一な特性が
得られた。
【００９３】上述のように、ＨＦＥＴのゲートリセス構
造の形成に実施の形態１の選択エッチングを行った場
合、ＨＦＥＴにフッ素によるＡlＧaＡs結晶中のシリコ
ンドナーの不活性化が発生せず、最大ドレイン電流を大
きくすることができるという効果に加えて、エッチング
ガスの高密度プラズマ中にＮラジカルを形成し、Ｃlラ
ジカルを効果的に減少させることにより、反応生成物の
過剰な生成を抑制し、ＧaＡs層のエッチング速度を安定
にすると共にエッチング表面での反応生成物の堆積を防
止して、膜厚さの寸法精度の揃ったかつ滑らかなエッチ
ング表面を有するＡlＧaＡs層が形成され、閾値電圧Ｖt
hの揃ったＨＦＥＴを簡単な製造方法により得ることが
できる
造の形成に実施の形態１の選択エッチングを行った場
合、ＨＦＥＴにフッ素によるＡlＧaＡs結晶中のシリコ
ンドナーの不活性化が発生せず、最大ドレイン電流を大
きくすることができるという効果に加えて、エッチング
ガスの高密度プラズマ中にＮラジカルを形成し、Ｃlラ
ジカルを効果的に減少させることにより、反応生成物の
過剰な生成を抑制し、ＧaＡs層のエッチング速度を安定
にすると共にエッチング表面での反応生成物の堆積を防
止して、膜厚さの寸法精度の揃ったかつ滑らかなエッチ
ング表面を有するＡlＧaＡs層が形成され、閾値電圧Ｖt
hの揃ったＨＦＥＴを簡単な製造方法により得ることが
できる
【００９４】以上の説明において、Ａlを含む第１のIII
−Ｖ族系化合物半導体として、ＡlＧaＡs系の材料につ
いて説明したが、この他に例えばＡlＧaＩnＡs系の材料
を用いても同様の効果がある。また、フッ素を除くハロ
ゲンガスとして、塩素について説明したが、例えば臭素
についても、塩素と同様に窒素と反応してＮＢr形成す
るので、同様の効果がある。さらにまた、プラズマエッ
チング装置として、ＥＣＲエッチング装置を使用した場
合について説明したが、誘導カップルプラズマエッチン
グ装置（ＩＣＰエッチング装置、ＩＣＰはInductive co
upling plasmaの略称である）を使用してもよい。
−Ｖ族系化合物半導体として、ＡlＧaＡs系の材料につ
いて説明したが、この他に例えばＡlＧaＩnＡs系の材料
を用いても同様の効果がある。また、フッ素を除くハロ
ゲンガスとして、塩素について説明したが、例えば臭素
についても、塩素と同様に窒素と反応してＮＢr形成す
るので、同様の効果がある。さらにまた、プラズマエッ
チング装置として、ＥＣＲエッチング装置を使用した場
合について説明したが、誘導カップルプラズマエッチン
グ装置（ＩＣＰエッチング装置、ＩＣＰはInductive co
upling plasmaの略称である）を使用してもよい。
【００９５】
【発明の効果】この発明に係る化合物半導体の選択エッ
チング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造
方法以上に説明したような工程を備えているので、以下
のような効果を有する。
チング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造
方法以上に説明したような工程を備えているので、以下
のような効果を有する。
【００９６】この発明に係る化合物半導体の選択エッチ
ング方法は、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体
層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のI
II−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハを、Ａlを
含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングス
トップ層として選択エッチングを行う場合に、１０10ｃ
ｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化された、フッ素を
除くハロゲンガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチ
ングガスによりエッチングしたので、十分な選択性を有
するとともに、滑らかなエッチング表面とエッチングマ
スクに忠実な加工形状が得られるという効果を有する。
ング方法は、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体
層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のI
II−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハを、Ａlを
含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングス
トップ層として選択エッチングを行う場合に、１０10ｃ
ｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化された、フッ素を
除くハロゲンガスと酸素ガスと窒素ガスとを含むエッチ
ングガスによりエッチングしたので、十分な選択性を有
するとともに、滑らかなエッチング表面とエッチングマ
スクに忠実な加工形状が得られるという効果を有する。
【００９７】さらに、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）と
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを、ＡlxＧ
a1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層として
選択エッチングを行う場合に、十分な選択性を有すると
ともに、滑らかなエッチング表面とエッチングマスクに
忠実な加工形状が得られるという効果を有する。
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを、ＡlxＧ
a1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層として
選択エッチングを行う場合に、十分な選択性を有すると
ともに、滑らかなエッチング表面とエッチングマスクに
忠実な加工形状が得られるという効果を有する。
【００９８】さらに、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
またはＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とこの上に積層さ
れたＧaＡsとを有するウエハの選択エッチングを行う場
合に、エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃度を５％
以上にすることにより、エッチング表面の反応生成物の
堆積を効果的に防止することができる。
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
またはＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とこの上に積層さ
れたＧaＡsとを有するウエハの選択エッチングを行う場
合に、エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃度を５％
以上にすることにより、エッチング表面の反応生成物の
堆積を効果的に防止することができる。
【００９９】さらに、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
またはＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とこの上に積層さ
れたＧaＡsとを有するウエハの選択エッチングを行う場
合に、エッチングガスのガス圧を１ｍTorr以下にするこ
とにより、エッチング表面の反応生成物の堆積を効果的
に防止することができる。
物半導体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれ
た第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハ
またはＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とこの上に積層さ
れたＧaＡsとを有するウエハの選択エッチングを行う場
合に、エッチングガスのガス圧を１ｍTorr以下にするこ
とにより、エッチング表面の反応生成物の堆積を効果的
に防止することができる。
【０１００】また、この発明に係る化合物半導体装置の
製造方法は、III−Ｖ族系化合物半導体基板上に順次積
層されたＡlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層と
この上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のIII−
Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハを用いた化合物
半導体装置の、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導
体層をエッチングストップ層としてゲートリセス構造を
形成する際に、１０10cm-3以上のプラズマ密度にプラズ
マ化された、フッ素を除くハロゲンガスと酸素ガスと窒
素ガスとを含むエッチングガスによりエッチングしたの
で、ドレイン− ソース電流（Ids）が高く、閾値電圧Ｖ
thの揃った化合物半導体装置を簡単な製造方法により得
ることができる。
製造方法は、III−Ｖ族系化合物半導体基板上に順次積
層されたＡlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層と
この上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のIII−
Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハを用いた化合物
半導体装置の、Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導
体層をエッチングストップ層としてゲートリセス構造を
形成する際に、１０10cm-3以上のプラズマ密度にプラズ
マ化された、フッ素を除くハロゲンガスと酸素ガスと窒
素ガスとを含むエッチングガスによりエッチングしたの
で、ドレイン− ソース電流（Ids）が高く、閾値電圧Ｖ
thの揃った化合物半導体装置を簡単な製造方法により得
ることができる。
【０１０１】さらに、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）と
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いた化
合物半導体装置の、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエ
ッチングストップ層としてゲートリセス構造を形成する
製造方法に適用し、ドレイン−ソース電流（Ids）が高
く、閾値電圧Ｖthの揃った化合物半導体装置を簡単な製
造方法により得ることができる。
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いた化
合物半導体装置の、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエ
ッチングストップ層としてゲートリセス構造を形成する
製造方法に適用し、ドレイン−ソース電流（Ids）が高
く、閾値電圧Ｖthの揃った化合物半導体装置を簡単な製
造方法により得ることができる。
【０１０２】さらに、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）と
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いて、
ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層
としてゲートリセス構造を形成するＨＥＭＴの製造方法
に適用し、ドレイン−ソース電流（Ids）が高く、閾値
電圧Ｖthの揃ったＨＥＭＴを簡単な製造方法により得る
ことができる。
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いて、
ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層
としてゲートリセス構造を形成するＨＥＭＴの製造方法
に適用し、ドレイン−ソース電流（Ids）が高く、閾値
電圧Ｖthの揃ったＨＥＭＴを簡単な製造方法により得る
ことができる。
【０１０３】さらに、ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）と
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いて、
ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層
としてゲートリセス構造を形成するＨＦＥＴの製造方法
に適用し、閾値電圧Ｖthの揃ったＨＦＥＴを簡単な製造
方法により得ることができる。
この上に積層されたＧaＡsとを有するウエハを用いて、
ＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦１）をエッチングストップ層
としてゲートリセス構造を形成するＨＦＥＴの製造方法
に適用し、閾値電圧Ｖthの揃ったＨＦＥＴを簡単な製造
方法により得ることができる。
【０１０４】さらに、ゲートリセス構造の形成に際して
エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃度を５％以上に
することにより、エッチング表面の反応生成物の堆積が
効果的に防止され、ドレイン−ソース電流（Ids）が高
く、また或いは閾値電圧Ｖthのより揃った化合物半導体
装置、ＨＥＭＴまたはＨＦＥＴを簡単な製造方法により
得ることができる。
エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃度を５％以上に
することにより、エッチング表面の反応生成物の堆積が
効果的に防止され、ドレイン−ソース電流（Ids）が高
く、また或いは閾値電圧Ｖthのより揃った化合物半導体
装置、ＨＥＭＴまたはＨＦＥＴを簡単な製造方法により
得ることができる。
【０１０５】さらに、ゲートリセス構造の形成に際して
エッチングガスのガス圧を１ｍＴｏｒｒ以下にすること
により、エッチング表面の反応生成物の堆積が効果的に
防止され、ドレイン−ソース電流（Ｉｄｓ）が高く、ま
た或いは閾値電圧Ｖthのより揃った化合物半導体装置、
ＨＥＭＴまたはＨＦＥＴを簡単な製造方法により得るこ
とができる。
エッチングガスのガス圧を１ｍＴｏｒｒ以下にすること
により、エッチング表面の反応生成物の堆積が効果的に
防止され、ドレイン−ソース電流（Ｉｄｓ）が高く、ま
た或いは閾値電圧Ｖthのより揃った化合物半導体装置、
ＨＥＭＴまたはＨＦＥＴを簡単な製造方法により得るこ
とができる。
【図１】 この発明に係る複合磁場型電子サイクロトロ
ンエッチング装置の断面図である。
ンエッチング装置の断面図である。
【図２】 この発明のエッチング方法と比較するため
の、Ｃl2、Ｈe及びＯ2の混合ガスにおけるＧaＡsとＡl
0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度を示すグラフである。
の、Ｃl2、Ｈe及びＯ2の混合ガスにおけるＧaＡsとＡl
0.30Ｇa0.70Ａsのエッチング速度を示すグラフである。
【図３】 この発明のエッチング方法の、ＧaＡs／Ａl
0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＲＦ電力依存性を示すグラフ
である。
0.30Ｇa0.70Ａsの選択比のＲＦ電力依存性を示すグラフ
である。
【図４】 この発明に係るＧaＡsのエッチング速度のＲ
Ｆ電力依存性を示すグラフである。
Ｆ電力依存性を示すグラフである。
【図５】 この発明に係るＡl0.30Ｇa0.70Ａsのエッチ
ング速度のＲＦ電力依存性を示すグラフである。アッシ
ング方法の一工程を示すウエハの断面図である。
ング速度のＲＦ電力依存性を示すグラフである。アッシ
ング方法の一工程を示すウエハの断面図である。
【図６】 この発明に係るＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａs
の選択比のＣl2濃度依存性を示すグラフである。
の選択比のＣl2濃度依存性を示すグラフである。
【図７】 この発明に係るＧaＡs／Ａl0.30Ｇa0.70Ａs
の選択比のエッチングガス圧力依存性を示すグラフであ
る。
の選択比のエッチングガス圧力依存性を示すグラフであ
る。
【図８】 この発明に係るＡlxＧa1-xＡs（０＜ｘ≦
１）のエッチング速度の、Ａl組成依存性を示すグラフ
である。
１）のエッチング速度の、Ａl組成依存性を示すグラフ
である。
【図９】 この発明に係るＧaＡs／ＡlxＧa1-xＡs（０
＜ｘ≦１）の選択比の、Ａl組成依存性を示すグラフで
ある。
＜ｘ≦１）の選択比の、Ａl組成依存性を示すグラフで
ある。
【図１０】 この発明に係る選択エッチング方法に使用
したＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を有するエッチング
試料である。
したＧaＡs／ＡlＧaＡsヘテロ構造を有するエッチング
試料である。
【図１１】 この発明に係る選択エッチング方法を用い
て行った結果の一例を示す電子顕微鏡写真を示す図であ
る。
て行った結果の一例を示す電子顕微鏡写真を示す図であ
る。
【図１２】 この発明に係るｐ−ＨＥＭＴｓの断面構造
図である。
図である。
【図１３】 この発明に係る半導体装置の製造方法の一
工程段階のウエハを示す断面図である。
工程段階のウエハを示す断面図である。
【図１４】 この発明に係る半導体装置の製造方法の一
工程段階のウエハを示す断面図である。
工程段階のウエハを示す断面図である。
【図１５】 この発明に係る半導体装置の製造方法の一
工程段階のウエハを示す断面図である。
工程段階のウエハを示す断面図である。
【図１６】 この発明に係る半導体装置の製造方法の一
工程段階のウエハを示す断面図である。
工程段階のウエハを示す断面図である。
【図１７】 この発明に係るｐ−ＨＥＭＴｓのドレイン
− ソース電流（Ids）を示すグラフである。
− ソース電流（Ids）を示すグラフである。
【図１８】 この発明に係るｐ−ＨＥＭＴｓの閾値電圧
のばらつきを示すヒストグラムである。
のばらつきを示すヒストグラムである。
【図１９】 この発明に係るＨＦＥＴの断面構造図であ
る。
る。
【図２０】 この発明に係るＨＦＥＴの閾値電圧のばら
つきを示すヒストグラムである。
つきを示すヒストグラムである。
２３ アンドープＡl0.24Ｇa0.76Ａs層、 ２４ Ｇa
Ａs層、 １１ ウエハ、 ２５ ＳiＯ膜、 ６
導入口、 ７ 排出口、 １ 主磁場コイル、
２ 補助磁場コイル、 ９ 導波管、 ４ ＲＦ
発振器、３ プラズマ生成室、 １０ 基板ホルダ
ー、 ３１ 半絶縁性ＧaＡs基板、 ６２ レジス
トパターン、 ４１ リセス、 ６３ ＳiＯ膜、
４２ 貫通穴、 ４３ Ｔ型ゲート電極、 ３７
電子供給層、 ３５活性層、 ７４ 活性層
Ａs層、 １１ ウエハ、 ２５ ＳiＯ膜、 ６
導入口、 ７ 排出口、 １ 主磁場コイル、
２ 補助磁場コイル、 ９ 導波管、 ４ ＲＦ
発振器、３ プラズマ生成室、 １０ 基板ホルダ
ー、 ３１ 半絶縁性ＧaＡs基板、 ６２ レジス
トパターン、 ４１ リセス、 ６３ ＳiＯ膜、
４２ 貫通穴、 ４３ Ｔ型ゲート電極、 ３７
電子供給層、 ３５活性層、 ７４ 活性層
Claims (10)
- 【請求項１】 Ａlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導
体層とこの上に積層された実質的にＡlが除かれた第２
のIII−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハの、前
記第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層上に所定パターン
のエッチングマスクを形成する第１の工程と、 エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口と前記エッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成された前記ウエハを支
持する第２の工程と、 前記導入口を介してフッ素を除くハロゲンガスと酸素ガ
スと窒素ガスとを含むエッチングガスを導入し１０10ｃ
ｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化するとともにエッ
チングマスクが形成された前記ウエハの第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層をエッチングストップ層としプラズ
マ化された前記エッチングガスにより前記ウエハの第２
のIII−Ｖ族系化合物半導体層をエッチングする第３の
工程と、を備えた化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項２】 第１のIII−Ｖ族系化合物半導体をＡlx
Ｇa1-xＡs（０＜ｘ≦１）とし、第２のIII−Ｖ族系化合
物半導体をＧaＡsとしたことを特徴とする請求項１記載
の化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項３】 エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃
度が５％以上であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項４】 エッチングガスのガス圧が１ｍTorr以下
であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいづ
れか一項に記載の化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項５】 III−Ｖ族系化合物半導体基板上に順次
積層されたＡlを含む第１のIII−Ｖ族系化合物半導体層
とこの上に積層された実質的にＡlが除かれた第２のIII
−Ｖ族系化合物半導体層とを有するウエハの、前記第２
のIII−Ｖ族系化合物半導体層上に所定のマスクパター
ンを形成し、このマスクパターンをマスクとしてエッチ
ングによりその底部に第２のIII−Ｖ族系化合物半導体
層が残るようにリセスを形成する第１の工程と、 前記リセスの底部に所定の開口を有するように、前記第
２のIII−Ｖ族系化合物半導体層上にエッチングマスク
を形成する第２の工程と、 エッチングガスの導入口と反応ガスの排出口と前記エッ
チングガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを有し
外部雰囲気からの密閉が可能な反応室内に配設された支
持台に、エッチングマスクが形成された前記ウエハを支
持する第２の工程と、 前記導入口を介してフッ素を除くハロゲンガスと酸素ガ
スと窒素ガスとを含むエッチングガスを導入し１０10ｃ
ｍ-3以上のプラズマ密度にプラズマ化するとともにエッ
チングマスクが形成された前記ウエハの第１のIII−Ｖ
族系化合物半導体層をエッチングストップ層としプラズ
マ化された前記エッチングガスによりエッチングし、ウ
エハの前記第２のIII−Ｖ族系化合物半導体層に前記第
１のIII−Ｖ族系化合物半導体層に達する開口部を形成
する第３の工程と、 リセス底部に露呈した前記第１のIII−Ｖ族系化合物半
導体層上に前記開口部を介して導電層を積層しゲートを
形成する第４の工程と、を備えた化合物半導体装置の製
造方法。 - 【請求項６】 第１のIII−Ｖ族系化合物半導体をＡlx
Ｇa1-xＡs（０＜ｘ≦１）、第２のIII−Ｖ族系化合物半
導体をＧaＡs、そしてIII−Ｖ族系化合物半導体基板を
ＧaＡs基板としたことを特徴とする請求項５記載の化合
物半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 第１の工程においてＡlxＧa1-xＡs層に
電子供給層としての導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成する
とともに、この導電性ＡlxＧa1-xＡs層を、活性層とし
てのアンドープＩnＧaＡs層を介してＧaＡs基板上に形
成することを特徴とする請求項６記載の化合物半導体装
置の製造方法。 - 【請求項８】 第１の工程においてＡlxＧa1-xＡs層に
導電性ＡlxＧa1-xＡs層を形成するとともに、この導電
性ＡlxＧa1-xＡs層を、同じ導電型を有する活性層とし
ての導電性ＧaＡs層を介してＧaＡs基板上に形成するこ
とを特徴とする請求項６記載の化合物半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】 エッチングガスに含まれる窒素ガスの濃
度が５％以上であることを特徴とする請求項５ないし請
求項８のいずれか一項に記載の化合物半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１０】 エッチングガスのガス圧が１ｍTorr以
下であることを特徴とする請求項５ないし請求項９のい
ずれか一項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236440A JPH1083985A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 化合物半導体の選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造方法 |
| US08/835,740 US5942447A (en) | 1996-09-06 | 1997-04-10 | Method of selectively etching compound semiconductor and method of manufacturing compound semiconductor device using the selective etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236440A JPH1083985A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 化合物半導体の選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083985A true JPH1083985A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17000793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8236440A Pending JPH1083985A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 化合物半導体の選択エッチング方法とこの方法を用いた化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942447A (ja) |
| JP (1) | JPH1083985A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002118327A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JP2005191343A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザの製造方法および面発光レーザおよび光伝送システム |
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| JP2001185698A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2003529930A (ja) * | 2000-03-30 | 2003-10-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ドライシリル化プラズマエッチング方法 |
| JP2002118122A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Nec Corp | ショットキゲート電界効果トランジスタ |
| US6734111B2 (en) * | 2001-08-09 | 2004-05-11 | Comlase Ab | Method to GaAs based lasers and a GaAs based laser |
| US20030077910A1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-04-24 | Russell Westerman | Etching of thin damage sensitive layers using high frequency pulsed plasma |
| US7262137B2 (en) * | 2004-02-18 | 2007-08-28 | Northrop Grumman Corporation | Dry etching process for compound semiconductors |
| US7321132B2 (en) * | 2005-03-15 | 2008-01-22 | Lockheed Martin Corporation | Multi-layer structure for use in the fabrication of integrated circuit devices and methods for fabrication of same |
| KR100612947B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2006-08-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비대칭 스텝구조의 게이트를 구비하는 반도체소자의 제조방법 |
| US8497527B2 (en) * | 2008-03-12 | 2013-07-30 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Device having active region with lower electron concentration |
| US20120083129A1 (en) | 2010-10-05 | 2012-04-05 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for focusing plasma |
| US9478428B2 (en) | 2010-10-05 | 2016-10-25 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for shielding a plasma etcher electrode |
| US8803158B1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | High electron mobility transistor and method of forming the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2995794B2 (ja) * | 1990-04-09 | 1999-12-27 | 日本電気株式会社 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体基板のエッチング方法 |
| JPH06224158A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-12 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JPH0766175A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Ｉｎ系化合物半導体のエッチング方法 |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP8236440A patent/JPH1083985A/ja active Pending
-
1997
- 1997-04-10 US US08/835,740 patent/US5942447A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5942447A (en) | 1999-08-24 |
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