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JPH06224158A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH06224158A
JPH06224158A JP1087393A JP1087393A JPH06224158A JP H06224158 A JPH06224158 A JP H06224158A JP 1087393 A JP1087393 A JP 1087393A JP 1087393 A JP1087393 A JP 1087393A JP H06224158 A JPH06224158 A JP H06224158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
layer
algaas
active species
based active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP1087393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP1087393A priority Critical patent/JPH06224158A/en
Publication of JPH06224158A publication Critical patent/JPH06224158A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a dry etching process to be carried out high in etching selectivity when a GaAs/AlGaAs laminate is selectively dry-etched by a method wherein AlN is formed on the exposed surface of AlGaAs. CONSTITUTION:A mixed gas of Cl2/N2 is used in a process wherein a recess 5a used for the formation of the gate of a HEMT is processed, wherein an N<+>-GaAs layer 5 on an N<+>-AlGaAs layer 4 is etched as a wafer is heated at a temperature of 70 deg.C or so. Ga and As are removed as chloride. As and N are not able to react with each other to produce compound, but Ga produces reaction product GaN low in vapor pressure reacting with N, and GaN is conducive to protecting a side wall. When the N<+>-AlGaAs layer 4 is exposed, an Al, N deposit film 7 low in vapor pressure is formed on the exposed N<+>-AlGaAs layer 4, whereby an etching operation is stopped. The AlN deposit film 7 can be removed off by sputtering.etching with rare gas after an etching operation is finished.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特にGaAs/
AlGaAs積層系に代表される非Al含有/Al含有
化合物半導体の積層系の選択異方性エッチングを、実用
的な条件下で行う方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method applied to the manufacture of semiconductor devices and the like.
The present invention relates to a method for performing selective anisotropic etching of a laminated system of non-Al-containing / Al-containing compound semiconductors represented by an AlGaAs laminated system under practical conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsMES−FET(metal
semiconductor field effec
t transistor)を単一基板上に集積化した
MMIC(monolithic microwave
IC)は、高速高周波応答性、低雑音、低消費電力等
の特長を有し、近年、移動体通信や衛生通信用のデバイ
スとして利用されつつある。
2. Description of the Related Art GaAs MES-FET (metal
semiconductor field effec
MMIC (monolithic microwave) in which a single transistor is integrated on a single substrate.
IC) has features such as high-speed and high-frequency response, low noise, and low power consumption, and has recently been used as a device for mobile communication and sanitary communication.

【0003】1980年には、上記GaAsMES−F
ETのさらなる高速化を目指した研究から、HEMT
(high electron mobility t
ransistor)が開発されている。これは、Ga
As化合物半導体のヘテロ接合界面における2次元電子
ガスが、不純物による散乱を受けることなく高速で移動
できることを利用したデバイスである。このHEMTに
ついても高集積化を実現するための研究が続けられてお
り、その加工を行うドライエッチング技術に対する要求
も、より高精度、より高選択比へと向かっている。
In 1980, the above GaAs MES-F
From research aimed at further speeding up ET, HEMT
(High electron mobility t
(Transistor) has been developed. This is Ga
This is a device that utilizes the fact that the two-dimensional electron gas at the heterojunction interface of an As compound semiconductor can move at high speed without being scattered by impurities. The HEMT is also being researched to realize high integration, and the demand for a dry etching technique for processing the HEMT is also toward higher precision and higher selection ratio.

【0004】中でも、GaAs/AlGaAs積層系を
選択的にエッチングしてゲート・リセスを形成する工程
は、HEMT,ヘテロMIS構造FETなどのヘテロ接
合FETの閾値電圧を決める重要な技術である。それ
は、下層側のAlGaAs層における不純物濃度や厚さ
等が、上層側のGaAs層のみを除去すれば然るべき閾
値電圧をもつFETが構成できるように予め設定されて
いるからである。
In particular, the step of selectively etching the GaAs / AlGaAs laminated system to form the gate recess is an important technique for determining the threshold voltage of a heterojunction FET such as HEMT or hetero MIS structure FET. This is because the impurity concentration, thickness, etc. of the lower AlGaAs layer are set in advance so that an FET having an appropriate threshold voltage can be constructed by removing only the upper GaAs layer.

【0005】このAlGaAs層上におけるGaAs層
の選択エッチングは、クロロフルオロカーボン系ガス
(CFC系ガス)と希ガスの混合ガスを用い、RIE
(反応性イオン・エッチング)により行われるのが一般
的である。たとえば、Japanese Journa
l of Applied Physics,Vol.
20.,No.11(1981),p.L847〜85
0には、CCl2 2 /He混合ガスを用いた例が報告
されている。この場合、Gaが主として塩化物、Asが
フッ化物および塩化物を形成することによりGaAs層
が除去される。エッチングが下地のAlGaAs層に達
すると、その露出表面に蒸気圧の低いAlF x (フッ化
アルミニウム)が形成され、エッチングが停止ないし減
速する。上記の文献には、このときの選択比の値が約2
00と報告されている。また、パターンの側壁面はレジ
スト・マスクやCCl2 2 ガスの分解生成物に由来す
る炭素系ポリマーの付着により保護されるので、ゲート
・リセスの異方的形状も確保される。
GaAs layer on the AlGaAs layer
Selective etching of chlorofluorocarbon type gas
RIE using a mixed gas of (CFC-based gas) and a rare gas
Generally performed by (reactive ion etching)
Target. For example, Japanese Journal
l of Applied Physics, Vol.
20. , No. 11 (1981), p. L847-85
0 for CCl2F2Example of using a He / He mixed gas
Has been done. In this case, Ga is mainly chloride and As is
GaAs layer by forming fluoride and chloride
Are removed. Etching reaches the underlying AlGaAs layer
Then, AlF having a low vapor pressure is exposed on the exposed surface. x(Fluoride
Aluminum) is formed and etching is stopped or reduced.
Speed up. In the above literature, the value of the selection ratio at this time is about 2
It is reported as 00. Also, the side wall surface of the pattern is
Strike mask and CCl2F2Derived from gas decomposition products
The gate is protected by the adhesion of carbon-based polymer
・ The anisotropic shape of the recess is also secured.

【0006】あるいは、RIEにおけるイオンの入射エ
ネルギーに起因する被エッチング層へのダメージを回避
する方法も提案されている。たとえば、特開平3−29
1930号公報には、反応性ガスを分子状態のままで被
エッチング材料層と反応させるガス・エッチングのメカ
ニズムにより、基板を加熱しながらGaAs/AlGa
As積層系の選択エッチングを行う技術が開示されてい
る。反応性ガスとしてはCl2 を用いており、また選択
性を確保するためにO2 が添加されている。つまりこの
技術では、AlGaAs層の露出表面に蒸気圧の極めて
低い酸化アルミニウムAlx y (代表的にはAl2
3 )を生成させることにより、下地選択性を確保してい
るわけである。
Alternatively, a method of avoiding damage to the layer to be etched due to the incident energy of ions in RIE has been proposed. For example, JP-A-3-29
In the 1930 publication, GaAs / AlGa is heated while heating the substrate by a gas etching mechanism in which a reactive gas remains in a molecular state and reacts with a material layer to be etched.
A technique for performing selective etching of an As laminated system is disclosed. Cl 2 is used as the reactive gas, and O 2 is added to secure the selectivity. That is, according to this technique, aluminum oxide Al x O y (typically Al 2 O) having an extremely low vapor pressure is exposed on the exposed surface of the AlGaAs layer.
By generating 3 ), the background selectivity is secured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には未だ問題点が内在されている。まず、上記のC
Cl2 2 はCFC−12のコード名で知られ、地球環
境保護の観点から近い将来に全廃が予定される、いわゆ
る特定フロンに該当する化合物である。したがって、今
後のドライエッチングにおいては脱CFC対策(脱フロ
ン対策)を推進する必要があり、CCl2 2 の実用性
は著しく低下する。
However, there are still some problems inherent in the prior art. First, above C
Cl 2 F 2 is known as a code name of CFC-12, and is a compound corresponding to a so-called specific CFC, which is scheduled to be totally abolished in the near future from the viewpoint of global environment protection. Therefore, in the future dry etching, it is necessary to promote a CFC removal measure (CFC removal measure), and the practicality of CCl 2 F 2 is significantly reduced.

【0008】また、上記公報に開示される技術ではAl
x y をエッチング停止に利用しているが、この代表格
であるAl2 3 は常圧下で3000℃近い沸点を有
し、後工程においてこれを除去するのが困難である。さ
らに、反応性ガスを分子状態のままで用いているので、
エッチング反応を促進するために基板を350〜600
℃に加熱しながらエッチングを行っている。かかる高温
下ではレジスト・マスクがエッチング・マスクとして使
用に耐えないので、上記公報ではSiO2 マスクが使用
されている。しかし、このことはエッチング・マスクの
形成および除去に余分の工程を要することを意味し、高
スループット化、高信頼化、低コスト化の考え方に逆行
する虞れが大きい。
In the technique disclosed in the above publication, Al is used.
Although x O y is used for stopping etching, Al 2 O 3 which is a typical example of this has a boiling point near 3000 ° C. under normal pressure, and it is difficult to remove it in a subsequent process. Furthermore, since the reactive gas is used in its molecular state,
Substrate 350-600 to facilitate the etching reaction.
Etching is performed while heating to ℃. Since the resist mask cannot withstand use as an etching mask under such a high temperature, the SiO 2 mask is used in the above publication. However, this means that an extra step is required for forming and removing the etching mask, and there is a great possibility that the idea of high throughput, high reliability, and low cost is reversed.

【0009】そこで本発明は、アルミニウムを含む化合
物半導体層(以下、Al含有化合物半導体層と称す
る。)上におけるアルミニウムを含まない化合物半導体
層(以下、非Al含有化合物半導体層と称する。)の選
択異方性エッチングを、実用的な機構にもとづいて行う
ことが可能な方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention selects a compound semiconductor layer containing no aluminum (hereinafter referred to as a non-Al containing compound semiconductor layer) on a compound semiconductor layer containing aluminum (hereinafter referred to as an Al containing compound semiconductor layer). It is an object of the present invention to provide a method capable of performing anisotropic etching based on a practical mechanism.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、基板上のAl含有化合物半導体層の上に積層さ
れた非Al含有化合物半導体層を選択的にエッチングす
る際に、このエッチングを放電解離条件下でハロゲン系
活性種と窒素系活性種とを生成し得るエッチング・ガス
を用いて行い、かつ前記Al含有化合物半導体層の露出
表面上に窒化アルミニウムを形成させることにより停止
させるものである。
The dry etching method of the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and is a non-Al-containing compound laminated on an Al-containing compound semiconductor layer on a substrate. When selectively etching the semiconductor layer, this etching is performed using an etching gas capable of generating halogen-based active species and nitrogen-based active species under discharge dissociation conditions, and exposing the Al-containing compound semiconductor layer. It is stopped by forming aluminum nitride on the surface.

【0011】本発明はまた、前記ハロゲン系活性種とし
て塩素系活性種もしくは臭素系活性種の少なくとも一方
を用いるものである。
The present invention also uses at least one of a chlorine-based active species and a bromine-based active species as the halogen-based active species.

【0012】本発明はさらに、前記エッチングを終了し
た後に不活性ガスのプラズマを用いて前記窒化アルミニ
ウムを除去するものである。
Further, the present invention is to remove the aluminum nitride by using plasma of an inert gas after the etching is completed.

【0013】[0013]

【作用】本発明のポイントは、非Al含有/Al含有化
合物半導体の積層系の選択エッチングにおける下地選択
性を、窒化アルミニウム(AlN)を堆積させることに
より確保することである。AlNは、常圧下における沸
点が2000℃であり、通常のドライエッチング条件下
では蒸気圧が低く、Al含有化合物半導体層の表面にお
いてエッチングを停止させる役割を十分に果たす。しか
し、前述の公報に開示されているAl2 3 よりははる
かに沸点が低いので、エッチング終了後の除去はAl2
3 よりも容易である。なお、本発明におけるエッチン
グ反応は、ハロゲン系活性種が主エッチング種として寄
与することにより進行する。
[Function] The point of the present invention is that non-Al-containing / Al-containing
Substrate selection in selective etching of compound semiconductor laminated systems
The property of depositing aluminum nitride (AlN)
It is to secure more. AlN is boiling under normal pressure
The point is 2000 ℃, under normal dry etching conditions
Has a low vapor pressure, and the Al-containing compound semiconductor layer has a low surface pressure.
In this way, it fully plays the role of stopping the etching. Only
However, the Al disclosed in the above publication2O 3Better than
Since the boiling point is very low, the removal after etching is completed by Al2
O3Easier than. The etch in the present invention
In the reaction, halogen-based active species are the main etching species.
Proceed by giving.

【0014】ここで、一般にハロゲン系活性種と言えば
フッ素系活性種、塩素系活性種、臭素系活性種の三者が
代表例であるが、本発明では特に後二者を用いる。従来
より、GaAs/AlGaAs積層系の選択エッチング
に際してはフッ素系活性種を用い、AlGaAs層の露
出面上にAlFx (典型的にはAlF3 )を堆積させて
エッチングを停止させるのが一般的な考え方であった。
これは、エッチング条件下におけるAlFx の蒸気圧が
低いからである。しかし、本発明では敢えてエッチング
反応系からフッ素系活性種を排除することにより、Al
x よりもさらに蒸気圧の低いAlNの生成効率を高め
るわけである。AlNは、エッチング終了後に不活性ガ
スのプラズマを用いて軽くエッチングを行えば、除去す
ることができる。
Here, generally speaking, the halogen-based active species are typically three of the fluorine-based active species, the chlorine-based active species and the bromine-based active species, but the latter two are particularly used in the present invention. Conventionally, in the selective etching of a GaAs / AlGaAs laminated system, a fluorine-based active species is generally used, and AlF x (typically AlF 3 ) is deposited on the exposed surface of the AlGaAs layer to stop the etching. It was a way of thinking.
This is because the vapor pressure of AlF x under etching conditions is low. However, in the present invention, by intentionally excluding the fluorine-based active species from the etching reaction system, Al
The production efficiency of AlN having a vapor pressure lower than that of F x is increased. AlN can be removed by lightly etching with plasma of an inert gas after completion of etching.

【0015】なお、この場合のエッチング反応生成物は
塩化物または臭化物となるが、一般に化合物半導体を構
成する元素の塩化物および臭化物の中で極端に蒸気圧の
低い化合物はほとんど存在しないため、エッチングの進
行に実質的に支障が生ずることはない。
Although the etching reaction product in this case is chloride or bromide, generally, there is almost no compound having extremely low vapor pressure among chlorides and bromides of the elements constituting the compound semiconductor. There is no substantial hindrance to the progression of.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0017】実施例1 本実施例は、本発明をHEMTのゲート・リセス加工に
適用し、n+ −AlGaAs層上のn+ −GaAs層を
Cl2 /N2 混合ガスを用いてエッチングした例であ
る。このプロセスを、図1〜図3を参照しながら説明す
る。本実施例においてエッチング・サンプルとして使用
したウェハは、図1に示されるように、半絶縁性GaA
s基板1上にエピタキシャル成長により形成され、バッ
ファ層として機能する厚さ約500nmのepi−Ga
As層2、厚さ約2nmのAlGaAs層3、Si等の
n型不純物がドープされた厚さ約30nmのn+ −Al
GaAs層4、同様にn型不純物を含む厚さ約100n
mのn+ −GaAs層5、所定の形状にパターニングさ
れたレジスト・マスク(PR)6が順次積層されてなる
ものである。上記レジスト・マスク6のパターニング
は、電子ビーム描画法による露光と現像処理により行わ
れており、開口部6aの開口径は約300nmである。
[0017] Example 1 This example, the present invention is applied to a gate recess process of HEMT, and the n + -GaAs layer on n + -AlGaAs layer using a Cl 2 / N 2 mixed gas was etched Example Is. This process will be described with reference to FIGS. The wafer used as the etching sample in this example is a semi-insulating GaA as shown in FIG.
s epi-Ga having a thickness of about 500 nm which is formed on the substrate 1 by epitaxial growth and functions as a buffer layer.
As layer 2, AlGaAs layer 3 having a thickness of about 2 nm, n + -Al having a thickness of about 30 nm doped with n-type impurities such as Si
The GaAs layer 4, similarly containing n-type impurities, has a thickness of about 100 n.
An n + -GaAs layer 5 of m and a resist mask (PR) 6 patterned into a predetermined shape are sequentially laminated. The patterning of the resist mask 6 is performed by exposure and development processing by an electron beam drawing method, and the opening diameter of the opening 6a is about 300 nm.

【0018】上記n+ −GaAs層5をエッチングする
ため、このウェハをRFバイアス印加型の有磁場マイク
ロ波プラズマ・エッチング装置にセットした。エッチン
グ条件の一例を以下に示す。 Cl2 流量 20 SCCM N2 流量 10 SCCM ガス圧 1.33 Pa マイクロ波パワー 850 W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 20 W(2MHz) ウェハ温度 70 ℃
In order to etch the n + -GaAs layer 5, this wafer was set in an RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus. An example of etching conditions is shown below. Cl 2 flow rate 20 SCCM N 2 flow rate 10 SCCM Gas pressure 1.33 Pa Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 20 W (2 MHz) Wafer temperature 70 ° C.

【0019】ここで、Cl2 から生成するCl* は、n
+ −GaAs層5中のAsおよびGaを、AsCl3
GaCl3 等の形で引き抜く。これらのラジカル反応
は、Clx + ,Nx + 等のイオンの入射エネルギーにア
シストされるので、従来のガス・エッチングの場合のよ
うにウェハを数百℃に加熱するまでもなく、エッチング
を円滑に進行させることができた。
Here, the Cl * generated from Cl 2 is n
As-Ga in the + -GaAs layer 5 is AsCl 3 ,
Pull out in the form of GaCl 3 etc. These radical reactions are assisted by the incident energy of ions such as Cl x + and N x + , so that the etching can be performed smoothly without heating the wafer to several hundreds of degrees Celsius as in conventional gas etching. I was able to proceed to.

【0020】一方、N2 から生成するN* は、GaNを
生成する。このGaNは、常圧下では800℃付近から
昇華し始める化合物であるが、上記エッチング条件下で
は蒸気圧が低く、レジスト・マスク6の分解生成物に由
来する炭素系ポリマーと共にパターン側壁面上に堆積
し、側壁保護膜(図示せず。)を形成した。このGaN
の側壁保護効果およびイオン・アシスト効果により、図
2に示されるように、異方性形状を有するリセス5aが
形成された。
On the other hand, N * produced from N 2 produces GaN. This GaN is a compound that begins to sublime at around 800 ° C. under normal pressure, but has a low vapor pressure under the above etching conditions and is deposited on the sidewall surface of the pattern together with the carbon-based polymer derived from the decomposition product of the resist mask 6. Then, a sidewall protection film (not shown) was formed. This GaN
Due to the side wall protection effect and the ion assist effect, the recess 5a having an anisotropic shape was formed as shown in FIG.

【0021】なお、N* はAsとは反応しない。従来の
Alx y によりエッチングを停止させる技術では、G
aとAsの双方が酸化物を生成し得たが、本実施例で窒
化物を生成するのはGaのみである。このように反応生
成物の種類が少ないことは、エッチング反応系の制御を
行う上で有利である。エッチングが進行してエッチング
底面がn+ −AlGaAs層4に達すると、その露出面
にAlN堆積膜7が形成され、エッチングが事実上停止
した。このAlN堆積膜7は、オーバーエッチング時に
も優れたエッチング耐性を示した。
N * does not react with As. In the conventional technique of stopping etching by Al x O y , G
Both a and As could produce oxides, but only Ga produces nitrides in this example. Such a small number of reaction products is advantageous in controlling the etching reaction system. When the etching progressed and the bottom surface of the etching reached the n + -AlGaAs layer 4, the AlN deposition film 7 was formed on the exposed surface, and the etching virtually stopped. This AlN deposited film 7 showed excellent etching resistance even during overetching.

【0022】次に、上記AlN堆積層7を除去するた
め、一例として下記の条件でスパッタ・エッチングを行
った。 Ar流量 50 SCCM ガス圧 1.33 Pa マイクロ波パワー 850 W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 5 W(2MHz) ウェハ温度 70 ℃ この工程では、比較的少ないエネルギーでAr+ をウェ
ハに入射させることにより、図3に示されるように、A
lN堆積層7をイオン・スパッタ作用にもとづいて除去
した。この除去は、Al2 3 の除去よりもはるかに容
易であった。また、このスパッタ・エッチングによりレ
ジスト・マスク6が極端に後退することはなかった。
Next, in order to remove the AlN deposition layer 7, as an example, sputter etching was performed under the following conditions. Ar flow rate 50 SCCM Gas pressure 1.33 Pa Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 5 W (2 MHz) Wafer temperature 70 ° C. In this process, Ar + is incident on the wafer with relatively little energy. As shown in FIG.
The 1N deposited layer 7 was removed based on the ion sputtering action. This removal was much easier than the removal of Al 2 O 3 . Further, the resist mask 6 did not retreat extremely by this sputter etching.

【0023】これ以降のゲート電極の形成は、常法にし
たがって行った。このプロセスを、図4および図5を参
照しながら説明する。すなわち、まず図4に示されるよ
うに、一例として電子ビーム蒸着により厚さ約200n
mのAl層を形成した。この蒸着は、微細な開口径を有
するリセス5aの内部においてステップ・カバレッジ
(段差被覆性)が劣化することをうまく利用したもので
ある。このプロセスにより、レジスト・マスク6の表面
には上部Al層8a、リセス5a底部には後にゲート電
極となる下部Al層8bがそれぞれ形成された。
Subsequent formation of the gate electrode was carried out according to a conventional method. This process will be described with reference to FIGS. 4 and 5. That is, first, as shown in FIG. 4, as an example, a thickness of about 200 n is obtained by electron beam evaporation.
m Al layer was formed. This vapor deposition makes good use of the fact that the step coverage (step coverage) deteriorates inside the recess 5a having a fine opening diameter. By this process, the upper Al layer 8a was formed on the surface of the resist mask 6, and the lower Al layer 8b to be a gate electrode later was formed on the bottom of the recess 5a.

【0024】この後、レジスト・マスク6をリフト・オ
フすると、図5に示されるように上部Al層8aも同時
に除去され、リセス5a底部の下部Al層8bのみを残
してゲート電極を形成することができた。なお、上記C
2 に替えてHBrを用いた場合にも、ほぼ同様にエッ
チングを行うことができた。
After that, when the resist mask 6 is lifted off, the upper Al layer 8a is simultaneously removed as shown in FIG. 5, and the gate electrode is formed leaving only the lower Al layer 8b at the bottom of the recess 5a. I was able to. The above C
Even when HBr was used in place of l 2 , etching could be performed in almost the same manner.

【0025】実施例2 本実施例は、同様のゲート・リセス加工において、n+
−GaAs層5をCl 2 /NOCl(塩化ニトロシル)
を用いてエッチングした例である。まず、図1に示した
ウェハを有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置に
セットし、一例として下記の条件でn+ −GaAs層5
をエッチングした。
[0025]Example 2 In this embodiment, in the same gate recess processing,+
-GaAs layer 5 is Cl 2/ NOCl (nitrosyl chloride)
This is an example of etching using. First, shown in FIG.
Wafer as a magnetic field microwave plasma etching device
Set, n as an example under the following conditions+-GaAs layer 5
Was etched.

【0026】 Cl2 流量 10 SCCM NOCl流量 20 SCCM ガス圧 1.33 Pa マイクロ波パワー 850 W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 10 W ウェハ温度 70 ℃Cl 2 flow rate 10 SCCM NOCl flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.33 Pa Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 10 W Wafer temperature 70 ° C.

【0027】この工程では、Cl2 とNOClの双方か
ら生成するCl* の作用によりエッチングが進行した。
* の寄与やエッチングの停止機構等については、実施
例1で前述したとおりである。なお、上記エッチング中
にはレジスト・マスク6の分解生成物に由来して炭素系
ポリマーが生成するが、この炭素系ポリマーにC−N結
合や−N=O基(ニトロシル基)が導入されることによ
りその構造が強化された。この炭素系ポリマーはエッチ
ング反応生成物であるGaNと共に側壁保護に寄与する
が、かかる構造強化によりこの側壁保護効果が向上し
た。したがって、実施例1に比べてRFバイアス・パワ
ーを半減させているにもかかわらず、同様に良好な異方
性加工を行うことができた。
In this step, the etching proceeds due to the action of Cl * produced from both Cl 2 and NOCl.
The contribution of N *, the mechanism for stopping the etching, and the like are as described in the first embodiment. During the etching, a carbon-based polymer is generated due to a decomposition product of the resist mask 6, and a C—N bond or —N═O group (nitrosyl group) is introduced into this carbon-based polymer. This strengthened the structure. This carbon-based polymer contributes to the side wall protection together with GaN which is an etching reaction product, and the side wall protection effect is improved by such structural strengthening. Therefore, although the RF bias power was halved as compared with Example 1, similarly good anisotropic processing could be performed.

【0028】この後のAlN堆積層7の除去、ゲート電
極の形成工程等については、実施例1で上述したとおり
である。なお、上記NOClに替えて、NOBr(臭化
ニトロシル)をHeガス・バブリングにより気化させて
用いた場合にも、同様のエッチングを行うことができ
た。
The subsequent steps of removing the AlN deposition layer 7, forming the gate electrode, etc. are as described in the first embodiment. The same etching could be performed when NOBr (nitrosyl bromide) was vaporized by He gas bubbling and used instead of NOCl.

【0029】以上、本発明を2例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明は上述の実施例に何ら限定されるも
のではない。まず、上述の実施例では化合物半導体層の
積層系としてGaAs/AlGaAs積層系を例示した
が、本発明は下層側にAlが含まれていれば従来公知の
他の化合物半導体の積層系にも適用可能である。たとえ
ば、GaP/AlGaP、InP/AlInP、GaN
/AlGaN、InAs/AlInAs等の2元素系/
3元素系の積層系、さらにあるいは3元素系/4元素系
等の積層系等のエッチングにも適用できる。
Although the present invention has been described based on the two embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. First, although the GaAs / AlGaAs laminated system is exemplified as the laminated system of the compound semiconductor layers in the above-mentioned embodiment, the present invention is also applicable to other conventionally known laminated systems of compound semiconductors as long as Al is contained in the lower layer side. It is possible. For example, GaP / AlGaP, InP / AlInP, GaN
/ AlGaN, InAs / AlInAs, etc.
It can also be applied to etching of a three-element system, a three-element system, a four-element system, or the like.

【0030】また、本発明は非Al含有/Al含有化合
物半導体の積層系の選択エッチングが必要とされるプロ
セスであれば、上述のようなHEMTの製造に限られ
ず、たとえば量子ホールや半導体レーザー素子の加工等
にも適用可能である。
The present invention is not limited to the HEMT manufacturing described above as long as the process requires selective etching of a laminated system of non-Al-containing / Al-containing compound semiconductors. For example, quantum holes or semiconductor laser devices. It can also be applied to the processing etc.

【0031】エッチング・ガスの組成も、上述の組成に
限られるものではない。たとえばハロゲン系活性種の供
給源としては上述のCl2 やHBrの他、BCl3 ,B
Br 3 ,Br2 等を、窒素系活性種の供給源としては上
述のN2 の他、NO,N2 O,NO2 等の各種酸化窒素
を、さらにハロゲン系活性種と窒素系活性種の同時供給
源としては上述のNOClやNOBrの他、NOCl2
(二塩化ニトロシル)、NOCl3 (三塩化ニトロシ
ル)、NO2 Cl(塩化ニトリル)、NOBr2(二臭
化ニトロシル)、NOBr3 (三臭化ニトロシル)、N
2 Br(臭化ニトリル)等を用いることができる。
The composition of the etching gas is the same as that described above.
It is not limited. For example, a halogen-based active species
As the supply source, the above-mentioned Cl2And HBr, BCl3, B
Br 3, Br2As a source of nitrogen-based active species.
N of the statement2Other than NO, N2O, NO2Various nitric oxide such as
Is supplied simultaneously with halogen-based active species and nitrogen-based active species
As a source, in addition to NOCl and NOBr mentioned above, NOCl2
(Nitrosyl dichloride), NOCl3(Nitrosi trichloride
Le), NO2Cl (nitrile chloride), NOBr2(Two odors
Nitrosyl chloride), NOBr3(Nitrosyl tribromide), N
O2Br (nitrile bromide) or the like can be used.

【0032】この他、使用するエッチング装置、エッチ
ング条件、サンプル・ウェハの構成等が適宜変更可能で
あることは、言うまでもない。
In addition, it goes without saying that the etching apparatus used, the etching conditions, the structure of the sample wafer, etc. can be changed as appropriate.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、GaAs/AlGaAs積層系に代表
される非Al含有/Al含有化合物半導体の積層系の選
択異方性エッチングを、レジスト・マスクが使用可能な
実用的な温度範囲内で、しかも優れた下地選択性と異方
性をもって行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, selective anisotropic etching of a laminated system of non-Al-containing / Al-containing compound semiconductors represented by a GaAs / AlGaAs laminated system is performed. It can be performed within a practical temperature range in which the resist mask can be used, and with excellent underlayer selectivity and anisotropy.

【0034】したがって、本発明は化合物半導体を利用
した半導体装置を微細なデザイン・ルールにもとづいて
製造する上で極めて有効であり、さらにこの半導体装置
を高集積化してMMIC等を構成することにも多大な貢
献をなすものである。
Therefore, the present invention is extremely effective in manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor based on a fine design rule, and further, the semiconductor device can be highly integrated to form an MMIC or the like. It makes a great contribution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】HEMTのゲート・リセス加工において、n+
−GaAs層の上にレジスト・マスクが形成された状態
のウェハを示す概略断面図である。
[FIG. 1] n + in the gate recess processing of HEMT
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a wafer in which a resist mask is formed on a GaAs layer.

【図2】図1のn+ −GaAs層がエッチングされてリ
セスが形成され、n+ −AlGaAs層の露出面上にA
lN堆積層が形成された状態のウェハを示す概略断面図
である。
FIG. 2 is a plan view showing that the n + -GaAs layer of FIG. 1 is etched to form a recess, and A is formed on the exposed surface of the n + -AlGaAs layer.
It is a schematic sectional drawing which shows the wafer in the state in which the 1N deposition layer was formed.

【図3】上記AlN堆積層が除去された状態のウェハを
示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a wafer in a state where the AlN deposition layer is removed.

【図4】上記レジスト・マスクの表面とリセスの底面
に、上部Al層と下部Al層がそれぞれ被着された状態
のウェハを示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a wafer in a state where an upper Al layer and a lower Al layer are respectively deposited on the surface of the resist mask and the bottom surface of the recess.

【図5】上記レジスト・マスクとその表面の上部Al層
が除去され、リセスの底面にのみ下部Al層(ゲート電
極)が残された状態を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state where the resist mask and the upper Al layer on the surface thereof are removed, and the lower Al layer (gate electrode) is left only on the bottom surface of the recess.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・半絶縁性GaAs基板 2 ・・・epi−GaAs層 3 ・・・AlGaAs層 4 ・・・n+ −AlGaAs層 5 ・・・n+ −GaAs層 5a・・・リセス 6 ・・・レジスト・マスク 6a・・・開口部 7 ・・・AlN堆積層 8a・・・上部Al層 8b・・・下部Al層(ゲート電極)1 ... Semi-insulating GaAs substrate 2 ... epi-GaAs layer 3 ... AlGaAs layer 4 ... n + -AlGaAs layer 5 ... n + -GaAs layer 5a ... Recess 6 ... Resist mask 6a ... Opening 7 ... AlN deposition layer 8a ... Upper Al layer 8b ... Lower Al layer (gate electrode)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上のアルミニウムを含む化合物半導
体層の上に積層されたアルミニウムを含まない化合物半
導体層を選択的にエッチングするドライエッチング方法
において、 前記エッチングは放電解離条件下でハロゲン系活性種と
窒素系活性種とを生成し得るエッチング・ガスを用いて
行い、前記アルミニウムを含む化合物半導体層の露出表
面上に窒化アルミニウムを生成させることにより停止さ
せることを特徴とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method for selectively etching a compound semiconductor layer containing no aluminum laminated on a compound semiconductor layer containing aluminum on a substrate, wherein the etching is halogen-based active species under discharge dissociation conditions. And an etching gas capable of generating nitrogen-based active species, and stopping by generating aluminum nitride on the exposed surface of the compound semiconductor layer containing aluminum.
【請求項2】 前記ハロゲン系活性種は、塩素系活性種
もしくは臭素系活性種の少なくとも一方であることを特
徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。
2. The dry etching method according to claim 1, wherein the halogen-based active species is at least one of chlorine-based active species and bromine-based active species.
【請求項3】 前記窒化アルミニウムは、前記エッチン
グを終了した後に不活性ガスのプラズマを用いて除去す
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のド
ライエッチング方法。
3. The dry etching method according to claim 1, wherein the aluminum nitride is removed using plasma of an inert gas after the etching is completed.
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