JP3319486B2 - ヘテロ接合半導体装置とその製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合半導体装置とその製造方法Info
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- JP3319486B2 JP3319486B2 JP04887294A JP4887294A JP3319486B2 JP 3319486 B2 JP3319486 B2 JP 3319486B2 JP 04887294 A JP04887294 A JP 04887294A JP 4887294 A JP4887294 A JP 4887294A JP 3319486 B2 JP3319486 B2 JP 3319486B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置とその製造
技術に関し、特にヘテロ接合化合物半導体積層を有する
半導体装置とその製造技術に関する。
技術に関し、特にヘテロ接合化合物半導体積層を有する
半導体装置とその製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体装置には、ヘテロ接合化合
物半導体積層を有するものが多数ある。たとえば、電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の１種であるヘテロ接合
ＦＥＴ（ＨＦＥＴ）（高電子移動度トランジスタ（ＨＥ
ＭＴ）を含む）は、２次元電子（正孔）ガスの走行チャ
ネルとなる比較的狭いバンドギャップの化合物半導体層
（キャリア走行層）と比較的広いバンドギャップの化合
物半導体バリア層（ＨＥＭＴの場合は不純物をドープさ
れたキャリア供給層）とがヘテロ接合を形成する。
物半導体積層を有するものが多数ある。たとえば、電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の１種であるヘテロ接合
ＦＥＴ（ＨＦＥＴ）（高電子移動度トランジスタ（ＨＥ
ＭＴ）を含む）は、２次元電子（正孔）ガスの走行チャ
ネルとなる比較的狭いバンドギャップの化合物半導体層
（キャリア走行層）と比較的広いバンドギャップの化合
物半導体バリア層（ＨＥＭＴの場合は不純物をドープさ
れたキャリア供給層）とがヘテロ接合を形成する。
【０００３】バリア層と接合するキャリア走行層界面に
は狭いポテンシャルの谷が形成され、２次元電子ガスの
走行チャネルを提供する。バリア層をｎ型にドープし、
キャリア走行層をノンドープまたは低不純物濃度とした
場合が高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）である。
は狭いポテンシャルの谷が形成され、２次元電子ガスの
走行チャネルを提供する。バリア層をｎ型にドープし、
キャリア走行層をノンドープまたは低不純物濃度とした
場合が高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）である。
【０００４】バリア層はドープしなくても２次元電子ガ
スの走行チャネルは形成され、たとえばソース電極から
キャリアを供給すれば電流が流れる。キャリア走行層の
不純物濃度は低いほど高移動度が可能となるが、キャリ
ア走行層をドープしてもよい。キャリアとして正孔を用
いてもよい。これらの変形を含めたＨＥＭＴ的トランジ
スタがＨＦＥＴである。
スの走行チャネルは形成され、たとえばソース電極から
キャリアを供給すれば電流が流れる。キャリア走行層の
不純物濃度は低いほど高移動度が可能となるが、キャリ
ア走行層をドープしてもよい。キャリアとして正孔を用
いてもよい。これらの変形を含めたＨＥＭＴ的トランジ
スタがＨＦＥＴである。
【０００５】低消費電力化に有利な相補型ＨＦＥＴ（Ｈ
ＥＭＴ）回路を構成する時は、通常ｎチャネル用のキャ
リア走行チャネル／バリア層とｐチャネル用のキャリア
走行チャネル／バリア層とを積層している。
ＥＭＴ）回路を構成する時は、通常ｎチャネル用のキャ
リア走行チャネル／バリア層とｐチャネル用のキャリア
走行チャネル／バリア層とを積層している。
【０００６】下側に配置された半導体層を用いてトラン
ジスタを形成するには、上側に配置された半導体層をエ
ッチングで除去している。特に集積回路装置を量産する
時には、半導体素子の特性を揃えるためエッチング量を
正確に制御する必要がある。
ジスタを形成するには、上側に配置された半導体層をエ
ッチングで除去している。特に集積回路装置を量産する
時には、半導体素子の特性を揃えるためエッチング量を
正確に制御する必要がある。
【０００７】図８（Ａ）〜（Ｃ）に、従来技術による相
補型ＨＦＥＴの製造方法の例を示す。なお、このＨＦＥ
ＴはいわゆるＨＥＭＴである。図８（Ａ）に示すよう
に、半絶縁性ＧａＡｓウエハ８１の上に有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）により、ｉ型ＧａＡｓ層８２、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ層８３、ｉ型ＧａＡｓ層８４、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層８５、ｉ型ＧａＡｓ層８６をこの順序で積層す
る。
補型ＨＦＥＴの製造方法の例を示す。なお、このＨＦＥ
ＴはいわゆるＨＥＭＴである。図８（Ａ）に示すよう
に、半絶縁性ＧａＡｓウエハ８１の上に有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）により、ｉ型ＧａＡｓ層８２、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ層８３、ｉ型ＧａＡｓ層８４、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層８５、ｉ型ＧａＡｓ層８６をこの順序で積層す
る。
【０００８】図８（Ｂ）に示すように、ｐ型ＨＦＥＴを
形成する領域に開口を有するレジストマスク８９をウエ
ハ表面上に形成し、Ｈ2 Ｏ2 ＋ＨＦ水溶液をエッチャン
トとして、ｉ型ＧａＡｓ層８６、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層８
５およびｉ型ＧａＡｓ層８４の一部をエッチングし、所
定厚さのｉ型ＧａＡｓ層８４ａが残るようにする。その
後、レジストマスク８９は除去する。
形成する領域に開口を有するレジストマスク８９をウエ
ハ表面上に形成し、Ｈ2 Ｏ2 ＋ＨＦ水溶液をエッチャン
トとして、ｉ型ＧａＡｓ層８６、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層８
５およびｉ型ＧａＡｓ層８４の一部をエッチングし、所
定厚さのｉ型ＧａＡｓ層８４ａが残るようにする。その
後、レジストマスク８９は除去する。
【０００９】図８（Ｃ）に示すように、ウエハ表面にＷ
Ｓｉ層を成膜し、レジストマスク等を利用してパターニ
ングすることにより、ｎ型ＨＦＥＴ用のゲート電極Ｇｎ
およびｐ型ＨＦＥＴ用のゲート電極Ｇｐを作成する。
Ｓｉ層を成膜し、レジストマスク等を利用してパターニ
ングすることにより、ｎ型ＨＦＥＴ用のゲート電極Ｇｎ
およびｐ型ＨＦＥＴ用のゲート電極Ｇｐを作成する。
【００１０】次に、ｐ型ＨＦＥＴのオーミック電極形成
領域を露出するレジストマスクを形成し、開口からＢｅ
およびＦをイオン注入する。なお、ｐ型不純物としてＢ
ｅの代わりにＭｇ等を用いてもよい。また、不純物の活
性化率を増大させるＦは省略してもよい。
領域を露出するレジストマスクを形成し、開口からＢｅ
およびＦをイオン注入する。なお、ｐ型不純物としてＢ
ｅの代わりにＭｇ等を用いてもよい。また、不純物の活
性化率を増大させるＦは省略してもよい。
【００１１】次に、ｎ型ＨＦＥＴのオーミック電極形成
領域を露出するレジストマスクを形成し、Ｓｉをイオン
注入する。これらｐ型、ｎ型不純物のイオン注入後、ウ
エハを加熱して活性化アニールを行なう。このアニール
により、Ｓｉ注入領域はｎ+ 型領域８７となり、Ｂｅ、
Ｆ注入領域はｐ+ 型領域８８となる。
領域を露出するレジストマスクを形成し、Ｓｉをイオン
注入する。これらｐ型、ｎ型不純物のイオン注入後、ウ
エハを加熱して活性化アニールを行なう。このアニール
により、Ｓｉ注入領域はｎ+ 型領域８７となり、Ｂｅ、
Ｆ注入領域はｐ+ 型領域８８となる。
【００１２】次に、ｎ型ＨＦＥＴおよびｐ型ＨＦＥＴを
それぞれ分離する形状の開口を有するレジストマスクを
形成し、酸素イオンをイオン注入し、分離領域９１を形
成する。
それぞれ分離する形状の開口を有するレジストマスクを
形成し、酸素イオンをイオン注入し、分離領域９１を形
成する。
【００１３】その後、ｐ型ＨＦＥＴ、ｎ型ＨＦＥＴに対
して、それぞれオーミック電極形成領域に開口を有する
レジストマスクを形成し、オーミック電極材料を蒸着
し、リフトオフ後、アロイイングすることにより、ソー
ス／ドレイン電極Ｓ／Ｄを形成する。ｎ型ＨＦＥＴのソ
ース／ドレイン電極Ｓ／Ｄｎとしては、ＡｕＧｅ層、Ｎ
ｉ層、Ａｕ層の積層を用い、ｐ型ＨＦＥＴのソース／ド
レイン電極Ｓ／Ｄｐとしては、Ａｕ層、Ｚｎ層、Ａｕ層
の積層を用いる。その後、ｎ型ＨＦＥＴおよびｐ型ＨＦ
ＥＴの各電極に配線を接続する。
して、それぞれオーミック電極形成領域に開口を有する
レジストマスクを形成し、オーミック電極材料を蒸着
し、リフトオフ後、アロイイングすることにより、ソー
ス／ドレイン電極Ｓ／Ｄを形成する。ｎ型ＨＦＥＴのソ
ース／ドレイン電極Ｓ／Ｄｎとしては、ＡｕＧｅ層、Ｎ
ｉ層、Ａｕ層の積層を用い、ｐ型ＨＦＥＴのソース／ド
レイン電極Ｓ／Ｄｐとしては、Ａｕ層、Ｚｎ層、Ａｕ層
の積層を用いる。その後、ｎ型ＨＦＥＴおよびｐ型ＨＦ
ＥＴの各電極に配線を接続する。
【００１４】ｐ型ＨＦＥＴのチャネルを形成するｉ型Ｇ
ａＡｓ層８２は、ゲート電極Ｇｐとｐ型ＡｌＧａＡｓ層
８３および残ったｉ型ＧａＡｓ層８４ａによって隔てら
れている。したがって、ｐ型ＨＦＥＴの閾値電圧は、残
ったｉ型ＧａＡｓ層８４ａの厚さによって変化する。ｐ
型ＨＦＥＴの特性を揃えるためには、ｉ型ＧａＡｓ層８
４のエッチング量を精密に制御することが必要である。
ａＡｓ層８２は、ゲート電極Ｇｐとｐ型ＡｌＧａＡｓ層
８３および残ったｉ型ＧａＡｓ層８４ａによって隔てら
れている。したがって、ｐ型ＨＦＥＴの閾値電圧は、残
ったｉ型ＧａＡｓ層８４ａの厚さによって変化する。ｐ
型ＨＦＥＴの特性を揃えるためには、ｉ型ＧａＡｓ層８
４のエッチング量を精密に制御することが必要である。
【００１５】なお、ｐ型ＨＦＥＴを形成する領域を等方
的なウエットエッチングによって露出するため、その周
辺には斜面が表出する。この斜面領域は、デバイス領域
として用いることは困難である。
的なウエットエッチングによって露出するため、その周
辺には斜面が表出する。この斜面領域は、デバイス領域
として用いることは困難である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】２種類以上の化合物半
導体層が積層したヘテロ接合構造を効率良く、かつ正確
にエッチングすることは容易ではない。
導体層が積層したヘテロ接合構造を効率良く、かつ正確
にエッチングすることは容易ではない。
【００１７】本発明の目的は、製造が容易で特性を制御
し易いヘテロ接合半導体装置を提供することである。本
発明の他の目的は、ヘテロ積層構造を効率良く、かつ正
確にエッチングすることのできるエッチ工程を含むヘテ
ロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供するこ
とである。
し易いヘテロ接合半導体装置を提供することである。本
発明の他の目的は、ヘテロ積層構造を効率良く、かつ正
確にエッチングすることのできるエッチ工程を含むヘテ
ロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供するこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のヘテロ接合半導
体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成さ
れ、組成中にＡｌを含まない第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導
体層上の一部分上にのみ形成され、組成中にＡｌを含ま
ない第３の化合物半導体層と、前記第３の化合物半導体
層上に形成され、組成中にＡｌを含む第４の化合物半導
体層と、前記第２の化合物半導体層上に形成され、第１
の電界効果型トランジスタの端子を構成する第１組の電
極と、前記第４の化合物半導体層上に形成され、第２の
電界効果型トランジスタの端子を構成する第２組の電極
とを有し、さらに前記第２の化合物半導体層と第３の化
合物半導体層との間に、前記第２の化合物半導体層の上
に形成され、組成中にＡｌを含まない第５の化合物半導
体層と、前記第５の化合物半導体層上に形成され、組成
中にＡｌを含む第６の化合物半導体層とを有する。
体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成さ
れ、組成中にＡｌを含まない第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物半導
体層上の一部分上にのみ形成され、組成中にＡｌを含ま
ない第３の化合物半導体層と、前記第３の化合物半導体
層上に形成され、組成中にＡｌを含む第４の化合物半導
体層と、前記第２の化合物半導体層上に形成され、第１
の電界効果型トランジスタの端子を構成する第１組の電
極と、前記第４の化合物半導体層上に形成され、第２の
電界効果型トランジスタの端子を構成する第２組の電極
とを有し、さらに前記第２の化合物半導体層と第３の化
合物半導体層との間に、前記第２の化合物半導体層の上
に形成され、組成中にＡｌを含まない第５の化合物半導
体層と、前記第５の化合物半導体層上に形成され、組成
中にＡｌを含む第６の化合物半導体層とを有する。
【００１９】本発明のヘテロ接合電界効果型トランジス
タの製造方法は、半導体基板と、前記半導体基板上に形
成され、組成中にＡｌを含まない第１の化合物半導体層
と、前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中に
Ａｌを含む第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物
半導体層上に形成され、組成中にＡｌを含まない第３の
化合物半導体層と、前記第３の化合物半導体層上に形成
され、組成中にＡｌを含む第４の化合物半導体層とを含
む半導体積層の第４の化合物半導体層と第３の化合物半
導体層の一部とをＣｌまたはＢｒを含み、Ｆを含まない
エッチングガスでエッチする第１エッチ工程と、前記第
１エッチ工程に続いて前記第３の化合物半導体層の残り
をＦとＣｌまたはＦとＢｒを含むエッチングガスでエッ
チする第２エッチ工程とを含み、前記半導体積層がさら
に前記第２の化合物半導体層と第３の化合物半導体層と
の間に、前記第２の化合物半導体層上に形成され、組成
中にＡｌを含まない第５の化合物半導体層と、前記第５
の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌを含む第
６の化合物半導体層とを含み、前記第２エッチ工程が前
記第６の化合物半導体層表面で自動停止する。
タの製造方法は、半導体基板と、前記半導体基板上に形
成され、組成中にＡｌを含まない第１の化合物半導体層
と、前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中に
Ａｌを含む第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物
半導体層上に形成され、組成中にＡｌを含まない第３の
化合物半導体層と、前記第３の化合物半導体層上に形成
され、組成中にＡｌを含む第４の化合物半導体層とを含
む半導体積層の第４の化合物半導体層と第３の化合物半
導体層の一部とをＣｌまたはＢｒを含み、Ｆを含まない
エッチングガスでエッチする第１エッチ工程と、前記第
１エッチ工程に続いて前記第３の化合物半導体層の残り
をＦとＣｌまたはＦとＢｒを含むエッチングガスでエッ
チする第２エッチ工程とを含み、前記半導体積層がさら
に前記第２の化合物半導体層と第３の化合物半導体層と
の間に、前記第２の化合物半導体層上に形成され、組成
中にＡｌを含まない第５の化合物半導体層と、前記第５
の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌを含む第
６の化合物半導体層とを含み、前記第２エッチ工程が前
記第６の化合物半導体層表面で自動停止する。
【００２０】
【作用】Ａｌを含む化合物半導体層と、Ａｌを含まない
化合物半導体層とが積層されている場合、エッチングガ
スにＦを添加することにより、Ａｌを含む化合物半導体
層をエッチストップ層として利用することができる。Ａ
ｌを含む化合物半導体層は、Ｆを含むエッチングガスを
用いたドライエッチングによって実質的にエッチされな
いようにすることができるため、正確なエッチングを行
なうことができる。
化合物半導体層とが積層されている場合、エッチングガ
スにＦを添加することにより、Ａｌを含む化合物半導体
層をエッチストップ層として利用することができる。Ａ
ｌを含む化合物半導体層は、Ｆを含むエッチングガスを
用いたドライエッチングによって実質的にエッチされな
いようにすることができるため、正確なエッチングを行
なうことができる。
【００２１】エッチングを正確に制御することが可能な
ため、製造されるヘテロ接合半導体装置の特性が正確に
制御できる。
ため、製造されるヘテロ接合半導体装置の特性が正確に
制御できる。
【００２２】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１（Ａ）は、エッチング装置の構成例を示す。主
エッチングガス源１は、たとえばＳｉＣｌ4 ガスを含
み、電磁バルブ２ａを介して気密チャンバ８の主エッチ
ングガス供給口４ａに接続されている。また、添加ガス
源３は、たとえばＳＦ 6 ガスを収容し、電磁バルブ２ｂ
を介して気密チャンバ８の添加ガス供給口４ｂに接続さ
れている。
る。図１（Ａ）は、エッチング装置の構成例を示す。主
エッチングガス源１は、たとえばＳｉＣｌ4 ガスを含
み、電磁バルブ２ａを介して気密チャンバ８の主エッチ
ングガス供給口４ａに接続されている。また、添加ガス
源３は、たとえばＳＦ 6 ガスを収容し、電磁バルブ２ｂ
を介して気密チャンバ８の添加ガス供給口４ｂに接続さ
れている。
【００２３】電磁バルブ２ａ、２ｂは、制御回路５から
の制御線６ａ、６ｂを介して供給される制御信号によっ
てその開閉の程度が制御される。気密チャンバ８内に
は、平行平板電極１３ａ、１３ｂが配置されている。
の制御線６ａ、６ｂを介して供給される制御信号によっ
てその開閉の程度が制御される。気密チャンバ８内に
は、平行平板電極１３ａ、１３ｂが配置されている。
【００２４】下側に配置された電極１３ｂは、接地電位
に接続され、その上に加工対象物であるウエハ１１を載
置することができる。上側に配置された電極１３ａは、
高周波電力源１４に接続されている。気密チャンバ８
は、排気装置９に接続され、その内部を所望の真空度に
排気することができる。
に接続され、その上に加工対象物であるウエハ１１を載
置することができる。上側に配置された電極１３ａは、
高周波電力源１４に接続されている。気密チャンバ８
は、排気装置９に接続され、その内部を所望の真空度に
排気することができる。
【００２５】気密チャンバ８内を排気し、主エッチング
ガス供給口４ａからエッチングガスを所定圧力供給し、
対向電極１３ａ、１３ｂ間に高周波電力を供給すると、
エッチングガスのプラズマが発生する。
ガス供給口４ａからエッチングガスを所定圧力供給し、
対向電極１３ａ、１３ｂ間に高周波電力を供給すると、
エッチングガスのプラズマが発生する。
【００２６】このプラズマからの発光を受光できる気密
チャンバ８の位置に窓１５が設けられている。窓１５に
は光ファイバ１６が接続され、入射したプラズマ発光か
らの光を導出することができる。光ファイバ１６は分光
器１７に接続され、プラズマ発光を分光することができ
る。
チャンバ８の位置に窓１５が設けられている。窓１５に
は光ファイバ１６が接続され、入射したプラズマ発光か
らの光を導出することができる。光ファイバ１６は分光
器１７に接続され、プラズマ発光を分光することができ
る。
【００２７】分光器１７によって分光された単色光は、
高電子増倍管等の光ディテクタを含む検出回路１８に供
給され、検出信号を発生する。検出回路１８の検出信号
は、信号線２１を介して制御回路５に供給される。制御
回路５にはエッチング開始信号、エッチング終了信号等
の他の信号も供給される。
高電子増倍管等の光ディテクタを含む検出回路１８に供
給され、検出信号を発生する。検出回路１８の検出信号
は、信号線２１を介して制御回路５に供給される。制御
回路５にはエッチング開始信号、エッチング終了信号等
の他の信号も供給される。
【００２８】エッチング対象であるウエハ１１が、Ｇａ
Ａｓ層とＡｌＧａＡｓ層の交互積層を含み、主エッチン
グガスがＳｉＣｌ4 であり、添加ガスがＳＦ6 である場
合を以下に説明する。
Ａｓ層とＡｌＧａＡｓ層の交互積層を含み、主エッチン
グガスがＳｉＣｌ4 であり、添加ガスがＳＦ6 である場
合を以下に説明する。
【００２９】図１（Ｂ）は、ＳｉＣｌ4 ガスにＳＦ6 ガ
スを添加した時のＧａＡｓに対するエッチング速度とＡ
ｌＧａＡｓに対するエッチング速度とを示すグラフであ
る。図中横軸にはＳｉＣｌ4 ガスとＳＦ6 ガスとの合計
流量に対するＳＦ6 ガスの流量（添加量）をＶ％で示
し、縦軸はエッチング速度をÅ／分で示す。
スを添加した時のＧａＡｓに対するエッチング速度とＡ
ｌＧａＡｓに対するエッチング速度とを示すグラフであ
る。図中横軸にはＳｉＣｌ4 ガスとＳＦ6 ガスとの合計
流量に対するＳＦ6 ガスの流量（添加量）をＶ％で示
し、縦軸はエッチング速度をÅ／分で示す。
【００３０】ＳＦ6 ガスを全く添加せず、ＳｉＣｌ4 ガ
スのみでエッチングを行なう場合、ＧａＡｓに対するエ
ッチング速度とＡｌＧａＡｓに対するエッチング速度は
ほぼ等しい。ＳｉＣｌ4 ガスにＳＦ6 ガスを添加する
と、ＧａＡｓに対するエッチング速度は緩やかに増大す
るのに対し、ＡｌＧａＡｓに対するエッチング速度は急
激に低下する。
スのみでエッチングを行なう場合、ＧａＡｓに対するエ
ッチング速度とＡｌＧａＡｓに対するエッチング速度は
ほぼ等しい。ＳｉＣｌ4 ガスにＳＦ6 ガスを添加する
と、ＧａＡｓに対するエッチング速度は緩やかに増大す
るのに対し、ＡｌＧａＡｓに対するエッチング速度は急
激に低下する。
【００３１】ＳＦ6 ガスを約２０％程度添加すると、Ａ
ｌＧａＡｓに対するエッチング速度は、ＧａＡｓに対す
るエッチング速度の１／８０以下となり、ＳＦ6 ガスを
３０％以上添加すると、ＡｌＧａＡｓに対するエッチン
グ速度はＧａＡｓに対するエッチング速度の約１／１０
０以下となる。このように、エッチング速度に約二桁の
差がある場合には、エッチング速度の遅い層はほとんど
エッチングされないと見なすことができる。この状態を
実質的にエッチされない状態と呼ぶ。
ｌＧａＡｓに対するエッチング速度は、ＧａＡｓに対す
るエッチング速度の１／８０以下となり、ＳＦ6 ガスを
３０％以上添加すると、ＡｌＧａＡｓに対するエッチン
グ速度はＧａＡｓに対するエッチング速度の約１／１０
０以下となる。このように、エッチング速度に約二桁の
差がある場合には、エッチング速度の遅い層はほとんど
エッチングされないと見なすことができる。この状態を
実質的にエッチされない状態と呼ぶ。
【００３２】主エッチングガス源１からＳｉＣｌ4 ガス
を気密チャンバ８内に供給し、高周波電力源１４から高
周波電力を対向電極間に供給すると、気密チャンバ８内
でプラズマが発生し、ウエハ１１の表面がＧａＡｓであ
ってもＡｌＧａＡｓであってもエッチングはほぼ等速的
に進行する。ＳｉＣｌ4 ガスにＳＦ6 ガスを所定量以上
添加すると、ＡｌＧａＡｓは実質的にエッチされなくな
る。
を気密チャンバ８内に供給し、高周波電力源１４から高
周波電力を対向電極間に供給すると、気密チャンバ８内
でプラズマが発生し、ウエハ１１の表面がＧａＡｓであ
ってもＡｌＧａＡｓであってもエッチングはほぼ等速的
に進行する。ＳｉＣｌ4 ガスにＳＦ6 ガスを所定量以上
添加すると、ＡｌＧａＡｓは実質的にエッチされなくな
る。
【００３３】図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示すエッチン
グ装置を用いて効率的にかつ高精度にエッチングを行な
うことのできるヘテロ積層構造の構成例を示す。基板２
２の上に、ＧａＡｓ層ＬとＡｌＧａＡｓ層Ｋの組がｎ組
積層され、その上に開口を有するレジストマスク２４が
形成されている。このような基板２２を、図１（Ａ）に
示すエッチング装置の下方電極１３ｂ上に載置し、開口
部に露出したＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層をエッチング
する。
グ装置を用いて効率的にかつ高精度にエッチングを行な
うことのできるヘテロ積層構造の構成例を示す。基板２
２の上に、ＧａＡｓ層ＬとＡｌＧａＡｓ層Ｋの組がｎ組
積層され、その上に開口を有するレジストマスク２４が
形成されている。このような基板２２を、図１（Ａ）に
示すエッチング装置の下方電極１３ｂ上に載置し、開口
部に露出したＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ積層をエッチング
する。
【００３４】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す基板を図
１（Ａ）に示すエッチング装置の平板電極１３ｂ上に装
架し、主エッチングガスであるＳｉＣｌ4 ガスを供給し
てエッチングを行なった時に、検出回路１８が供給する
検出信号を示す概略図である。分光器１７は、Ａｌ−Ｃ
ｌ結合の発光ピーク波長である２６１ｎｍに設定され、
検出回路１８は２６１ｎｍの波長の光を検出する。
１（Ａ）に示すエッチング装置の平板電極１３ｂ上に装
架し、主エッチングガスであるＳｉＣｌ4 ガスを供給し
てエッチングを行なった時に、検出回路１８が供給する
検出信号を示す概略図である。分光器１７は、Ａｌ−Ｃ
ｌ結合の発光ピーク波長である２６１ｎｍに設定され、
検出回路１８は２６１ｎｍの波長の光を検出する。
【００３５】最上層であるＧａＡｓ層Ｌ１をエッチング
している間、組成中にＡｌがなく、Ａｌ−Ｃｌ結合の発
光ピークは発生しないため、検出回路の検出信号はロー
レベルである。次のＡｌＧａＡｓ層Ｋ１のエッチングが
始まると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が始まり、検出回路１
８の検出信号はハイレベルに変化する。ＡｌＧａＡｓ層
Ｋ１のエッチングが終わると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光ピ
ークは消滅し、検出信号はローレベルに変化する。
している間、組成中にＡｌがなく、Ａｌ−Ｃｌ結合の発
光ピークは発生しないため、検出回路の検出信号はロー
レベルである。次のＡｌＧａＡｓ層Ｋ１のエッチングが
始まると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が始まり、検出回路１
８の検出信号はハイレベルに変化する。ＡｌＧａＡｓ層
Ｋ１のエッチングが終わると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光ピ
ークは消滅し、検出信号はローレベルに変化する。
【００３６】第２組のＧａＡｓ層Ｌ２がエッチングされ
ている間、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光ピークは発生せず、検
出信号はローレベルに保たれる。第２組のＡｌＧａＡｓ
層Ｋ２のエッチングが始まると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光
強度は再びハイレベルに変化する。
ている間、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光ピークは発生せず、検
出信号はローレベルに保たれる。第２組のＡｌＧａＡｓ
層Ｋ２のエッチングが始まると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光
強度は再びハイレベルに変化する。
【００３７】このように、ＧａＡｓ層がエッチングされ
ている間、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光は生じず、ＡｌＧａＡ
ｓ層がエッチングされると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が発
生し、検出信号はハイレベルに変化する。このようにし
て、検出回路の検出信号をモニタすることにより、どの
層を現在エッチングしているかを知ることができる。
ている間、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光は生じず、ＡｌＧａＡ
ｓ層がエッチングされると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が発
生し、検出信号はハイレベルに変化する。このようにし
て、検出回路の検出信号をモニタすることにより、どの
層を現在エッチングしているかを知ることができる。
【００３８】第ｉ組目のＡｌＧａＡｓ層Ｋｉの表面でエ
ッチングを停止しようとする場合には、ｉ−１番目のＡ
ｌ−Ｃｌ結合発光ピークが消滅した後に、添加ガスであ
るＳＦ6 ガスを所定量添加する。エッチングガスにＳＦ
6 が添加されると、ｉ組目のＧａＡｓ層Ｌｉはエッチさ
れるが、ウエハ表面にＡｌＧａＡｓ層が露出したときに
はＡｌの弗素化合物が形成され、エッチング速度は急激
に低下し、実質的にエッチされない状態となる。
ッチングを停止しようとする場合には、ｉ−１番目のＡ
ｌ−Ｃｌ結合発光ピークが消滅した後に、添加ガスであ
るＳＦ6 ガスを所定量添加する。エッチングガスにＳＦ
6 が添加されると、ｉ組目のＧａＡｓ層Ｌｉはエッチさ
れるが、ウエハ表面にＡｌＧａＡｓ層が露出したときに
はＡｌの弗素化合物が形成され、エッチング速度は急激
に低下し、実質的にエッチされない状態となる。
【００３９】ｉ組目のＧａＡｓ層Ｌｉをエッチングする
のに十分な時間ＳｉＣｌ4 ＋ＳＦ6ガスでエッチングを
行なった後、高周波（ＲＩＥ）電力を切り、エッチング
ガスの供給を停止すれば、ｉ組目のＡｌＧａＡｓ層Ｋｉ
表面が露出した状態でエッチングが停止する。
のに十分な時間ＳｉＣｌ4 ＋ＳＦ6ガスでエッチングを
行なった後、高周波（ＲＩＥ）電力を切り、エッチング
ガスの供給を停止すれば、ｉ組目のＡｌＧａＡｓ層Ｋｉ
表面が露出した状態でエッチングが停止する。
【００４０】このように、プラズマ発光中の所定発光ピ
ークを検出して現在エッチングされている層がどの層で
あるかをモニタし、ＧａＡｓ層Ｌのエッチング中にＳＦ
6 ガスを所定量添加することにより、次のＡｌＧａＡｓ
層表面でエッチングを停止させることができる。
ークを検出して現在エッチングされている層がどの層で
あるかをモニタし、ＧａＡｓ層Ｌのエッチング中にＳＦ
6 ガスを所定量添加することにより、次のＡｌＧａＡｓ
層表面でエッチングを停止させることができる。
【００４１】最後にエッチングすべき層に到達するまで
は、ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層を共にエッチングでき
るエッチングガスで積層をエッチングすることにより、
効率的にエッチングを進行させることができる。添加ガ
スを添加すると、エッチングは自動的に停止するため、
高精度かつ均一にエッチングを停止させることができ
る。
は、ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層を共にエッチングでき
るエッチングガスで積層をエッチングすることにより、
効率的にエッチングを進行させることができる。添加ガ
スを添加すると、エッチングは自動的に停止するため、
高精度かつ均一にエッチングを停止させることができ
る。
【００４２】ＡｌＧａＡｓ層の上にＧａＡｓ層が積層さ
れて１組の単位を構成する場合を説明したが、ＧａＡｓ
層の上にＡｌＧａＡｓ層が配置されていても同様の制御
が行える。各組のＡｌＧａＡｓ層の組成は同一である必
要はない。
れて１組の単位を構成する場合を説明したが、ＧａＡｓ
層の上にＡｌＧａＡｓ層が配置されていても同様の制御
が行える。各組のＡｌＧａＡｓ層の組成は同一である必
要はない。
【００４３】なお、Ａｌを成分として含む層と、Ａｌを
成分として含まない層の積層をエッチングする場合を説
明したが、このようにエッチング速度を大幅に変化さ
せ、エッチングを自動停止できる層の組み合わせはＡｌ
を含む層とＡｌを含まない層の組み合わせに限らない。
Ｉｎを含む層とＩｎを含まない層に対しても、同様のエ
ッチングガスおよび添加ガスを用いてエッチングを自動
停止させることができる。ＳｉＣｌ4 ガスはＩｎを含む
層もＩｎを含まない層もほぼ同等にエッチングできる
が、ＳｉＣｌ4 にＳＦ6 を所定量以上添加すると、Ｉｎ
を含む層はエッチングされなくなる。
成分として含まない層の積層をエッチングする場合を説
明したが、このようにエッチング速度を大幅に変化さ
せ、エッチングを自動停止できる層の組み合わせはＡｌ
を含む層とＡｌを含まない層の組み合わせに限らない。
Ｉｎを含む層とＩｎを含まない層に対しても、同様のエ
ッチングガスおよび添加ガスを用いてエッチングを自動
停止させることができる。ＳｉＣｌ4 ガスはＩｎを含む
層もＩｎを含まない層もほぼ同等にエッチングできる
が、ＳｉＣｌ4 にＳＦ6 を所定量以上添加すると、Ｉｎ
を含む層はエッチングされなくなる。
【００４４】したがって、ＳｉＣｌ4 を主エッチングガ
スとし、ＳＦ6 を添加ガスとした場合、Ｉｎを含む層の
表面でエッチングを自動停止させることができる。この
ような構成の例として、Ｉｎを含む層としてＩｎＧａＡ
ｓ層、Ｉｎを含まない層としてＧａＡｓ層を積層した構
成がある。
スとし、ＳＦ6 を添加ガスとした場合、Ｉｎを含む層の
表面でエッチングを自動停止させることができる。この
ような構成の例として、Ｉｎを含む層としてＩｎＧａＡ
ｓ層、Ｉｎを含まない層としてＧａＡｓ層を積層した構
成がある。
【００４５】ＡｌまたはＩｎを含むか含まないかによら
ず、エッチングを行なうことのできるガスとしてＳｉＣ
ｌ4 を用いたが、この他、ＣＣｌ4 ガスを用いることも
できる。
ず、エッチングを行なうことのできるガスとしてＳｉＣ
ｌ4 を用いたが、この他、ＣＣｌ4 ガスを用いることも
できる。
【００４６】また、ＡｌまたはＩｎを含む層でエッチン
グを停止させるための添加ガスとしてＳＦ6 ガスを用い
たが、同様の機能を発揮するガスとして、四弗化炭素Ｃ
Ｆ4、クロロフルオロカーボンＣＣｌx Ｆy 、ハイドロ
クロロフルオロカーボンＣＨ x Ｃｌy Ｆz 、ハイドロフ
ルオロカーボンＣＨx Ｆy 、弗素を含むハロンＣＢｒ x
Ｃｌy Ｆz のうちの一種または組み合わせを用いること
ができる。
グを停止させるための添加ガスとしてＳＦ6 ガスを用い
たが、同様の機能を発揮するガスとして、四弗化炭素Ｃ
Ｆ4、クロロフルオロカーボンＣＣｌx Ｆy 、ハイドロ
クロロフルオロカーボンＣＨ x Ｃｌy Ｆz 、ハイドロフ
ルオロカーボンＣＨx Ｆy 、弗素を含むハロンＣＢｒ x
Ｃｌy Ｆz のうちの一種または組み合わせを用いること
ができる。
【００４７】クロロフルオロカーボンとしては、たとえ
ばＣＣｌＦ3 、ＣＣｌ2 Ｆ2 、ＣＣｌ3 Ｆがある。ハイ
ドロクロロフルオロカーボンの例としては、ＣＨＣｌＦ
2 、ＣＨＣｌ2 Ｆ、ＣＨ2 ＣｌＦがある。ハイドロフル
オロカーボンの例としては、ＣＨＦ3 、ＣＨ3 Ｆがあ
る。
ばＣＣｌＦ3 、ＣＣｌ2 Ｆ2 、ＣＣｌ3 Ｆがある。ハイ
ドロクロロフルオロカーボンの例としては、ＣＨＣｌＦ
2 、ＣＨＣｌ2 Ｆ、ＣＨ2 ＣｌＦがある。ハイドロフル
オロカーボンの例としては、ＣＨＦ3 、ＣＨ3 Ｆがあ
る。
【００４８】図３（Ａ）、（Ｂ）は、このようなエッチ
ングにより効率的かつ高精度にエッチングを行なうこと
のできるヘテロ接合積層構造の他の例を示す。図３
（Ａ）は基板２２の上にＡｌおよびＩｎを含まない層Ｌ
Ａと、Ａｌまたは／およびＩｎを含む層ＬＢとが交互に
積層された構成を示す。このヘテロ積層構造の上にはレ
ジストマスク２４が形成されている。主エッチングガス
のみを用いている間は、ＡｌおよびＩｎを含まない層Ａ
ｌと、ＡｌまたはＩｎを含む層ＬＢとを共にエッチング
することができる。Ａｌを含む層が含まれている場合に
は、波長２６１ｎｍで発光強度をモニタすれば、Ａｌ−
Ｃｌ結合の発光を検出することができる。
ングにより効率的かつ高精度にエッチングを行なうこと
のできるヘテロ接合積層構造の他の例を示す。図３
（Ａ）は基板２２の上にＡｌおよびＩｎを含まない層Ｌ
Ａと、Ａｌまたは／およびＩｎを含む層ＬＢとが交互に
積層された構成を示す。このヘテロ積層構造の上にはレ
ジストマスク２４が形成されている。主エッチングガス
のみを用いている間は、ＡｌおよびＩｎを含まない層Ａ
ｌと、ＡｌまたはＩｎを含む層ＬＢとを共にエッチング
することができる。Ａｌを含む層が含まれている場合に
は、波長２６１ｎｍで発光強度をモニタすれば、Ａｌ−
Ｃｌ結合の発光を検出することができる。
【００４９】また、Ｉｎを含む層を用いている場合に
は、４５１ｎｍの発光強度をモニタすれば、Ｉｎの発光
をモニタすることができる。これらの発光ピークの強度
をモニタし、ｉ番目の発光ピークが消滅した後、添加ガ
スを所定量以上添加すると、ｉ＋１番目のＡｌまたはＩ
ｎを含む層の表面でエッチングは自動停止する。
は、４５１ｎｍの発光強度をモニタすれば、Ｉｎの発光
をモニタすることができる。これらの発光ピークの強度
をモニタし、ｉ番目の発光ピークが消滅した後、添加ガ
スを所定量以上添加すると、ｉ＋１番目のＡｌまたはＩ
ｎを含む層の表面でエッチングは自動停止する。
【００５０】なお、ヘテロ接合積層構造は、Ａｌまたは
Ｉｎを含む層とＡｌおよびＩｎを含まない層の２種類の
積層構造に限らない。たとえば、図３（Ｂ）に示すよう
に、３種類の層ＬＡ、ＬＢ、ＬＣが順次積層された構成
の場合、３種類の層の１つがＡｌまたはＩｎを含む層で
あり、残りがＡｌおよびＩｎを含まない層である場合
は、同様の制御を行なうことができる。
Ｉｎを含む層とＡｌおよびＩｎを含まない層の２種類の
積層構造に限らない。たとえば、図３（Ｂ）に示すよう
に、３種類の層ＬＡ、ＬＢ、ＬＣが順次積層された構成
の場合、３種類の層の１つがＡｌまたはＩｎを含む層で
あり、残りがＡｌおよびＩｎを含まない層である場合
は、同様の制御を行なうことができる。
【００５１】ＡｌまたはＩｎを含む層は単一層でなくて
もよい。Ａｌを含む層とＩｎを含む層とがＡｌおよびＩ
ｎを含まない層と共に積層されている場合は、分光器１
７で２６１ｎｍの発光ピークと波長４５１ｎｍの発光ピ
ークとを交互または同時に検出することもできる。
もよい。Ａｌを含む層とＩｎを含む層とがＡｌおよびＩ
ｎを含まない層と共に積層されている場合は、分光器１
７で２６１ｎｍの発光ピークと波長４５１ｎｍの発光ピ
ークとを交互または同時に検出することもできる。
【００５２】エッチャントガスＡが組成ｘの層と組成ｙ
の層を共にエッチでき、ガスＢをエッチャントガスＡに
添加した時、組成ｘの層はエッチできるが、組成ｙの層
はエッチできなくなる場合、上述のエッチング方法を同
様に実施することができる。
の層を共にエッチでき、ガスＢをエッチャントガスＡに
添加した時、組成ｘの層はエッチできるが、組成ｙの層
はエッチできなくなる場合、上述のエッチング方法を同
様に実施することができる。
【００５３】図４は、このようなエッチング制御を好適
に適用することのできる相補型ＨＦＥＴの製造方法を示
す。図４（Ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板３
１の上に、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）または有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、厚さ約５００
ｎｍのｉ型ＧａＡｓ層３２、厚さ約２０ｎｍ、Ｍｇ濃度
約２×１０18ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層３
３、厚さ約５ｎｍのｉ型ＧａＡｓ層３４、厚さ約５ｎｍ
のｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５、厚さ約３０ｎｍのｉ型Ｇａ
Ａｓ層３６、厚さ約３０ｎｍ、Ｓｉ濃度約２×１０18ｃ
ｍ-3のｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層３７、厚さ５ｎｍの
ｉ型ＧａＡｓ層３８をこの順序でエピタキシャルに成長
する。
に適用することのできる相補型ＨＦＥＴの製造方法を示
す。図４（Ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板３
１の上に、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）または有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、厚さ約５００
ｎｍのｉ型ＧａＡｓ層３２、厚さ約２０ｎｍ、Ｍｇ濃度
約２×１０18ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層３
３、厚さ約５ｎｍのｉ型ＧａＡｓ層３４、厚さ約５ｎｍ
のｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５、厚さ約３０ｎｍのｉ型Ｇａ
Ａｓ層３６、厚さ約３０ｎｍ、Ｓｉ濃度約２×１０18ｃ
ｍ-3のｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層３７、厚さ５ｎｍの
ｉ型ＧａＡｓ層３８をこの順序でエピタキシャルに成長
する。
【００５４】図４（Ｂ）に示すように、ｐ型ＨＦＥＴを
形成する部分に開口を有するレジストマスク３９を図４
（Ａ）に示すヘテロ接合エピタキシャル積層上に作成す
る。レジストマスク３９を作成したウエハを、図１
（Ａ）に示すようなエッチング装置内に装架し、開口部
分のエッチングを行なってｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５の表
面でエッチングを停止させる。このエッチング制御を、
図５を参照して説明する。
形成する部分に開口を有するレジストマスク３９を図４
（Ａ）に示すヘテロ接合エピタキシャル積層上に作成す
る。レジストマスク３９を作成したウエハを、図１
（Ａ）に示すようなエッチング装置内に装架し、開口部
分のエッチングを行なってｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５の表
面でエッチングを停止させる。このエッチング制御を、
図５を参照して説明する。
【００５５】図５において、最上段には波長２６１ｎｍ
の発光強度のモニタ信号を示す。図５の次段および最下
段には、主エッチングガスＳｉＣｌ4 ガスの供給状況
と、添加ガスＳＦ6 ガスの供給状況を概略的に示す。Ｓ
ｉＣｌ4 ガスのみが供給され、プラズマが発生すると、
エッチングが開始する。最上層のｉ型ＧａＡｓ層３８が
エッチングされている間、波長２６１ｎｍのＡｌ−Ｃｌ
結合発光ピークは発生しない。
の発光強度のモニタ信号を示す。図５の次段および最下
段には、主エッチングガスＳｉＣｌ4 ガスの供給状況
と、添加ガスＳＦ6 ガスの供給状況を概略的に示す。Ｓ
ｉＣｌ4 ガスのみが供給され、プラズマが発生すると、
エッチングが開始する。最上層のｉ型ＧａＡｓ層３８が
エッチングされている間、波長２６１ｎｍのＡｌ−Ｃｌ
結合発光ピークは発生しない。
【００５６】ｉ型ＧａＡｓ層３８のエッチングが終了
し、次のｎ型ＡｌＧａＡｓ層３７がエッチングされ始め
ると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が開始する。したがって、
モニタ信号はハイレベルに変化する。
し、次のｎ型ＡｌＧａＡｓ層３７がエッチングされ始め
ると、Ａｌ−Ｃｌ結合の発光が開始する。したがって、
モニタ信号はハイレベルに変化する。
【００５７】ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３７のエッチングが終
了すると、波長２６１ｎｍの発光ピークは消滅する。モ
ニタ信号の終了を検出し、添加ガスＳＦ6 の添加を開始
する。エッチングガスが主エッチングガスＳｉＣｌ4 と
添加ガスＳＦ6 の混合ガスになる。この混合ガスはｉ型
ＧａＡｓ層３６はエッチングするが、その下に配置され
ているｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５は実質的にエッチングで
きない。したがって、エッチングはｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３５が露出した状態で自動停止する。
了すると、波長２６１ｎｍの発光ピークは消滅する。モ
ニタ信号の終了を検出し、添加ガスＳＦ6 の添加を開始
する。エッチングガスが主エッチングガスＳｉＣｌ4 と
添加ガスＳＦ6 の混合ガスになる。この混合ガスはｉ型
ＧａＡｓ層３６はエッチングするが、その下に配置され
ているｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５は実質的にエッチングで
きない。したがって、エッチングはｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３５が露出した状態で自動停止する。
【００５８】ｉ型ＧａＡｓ層３６を完全にエッチングで
きる時間エッチングを行ない、その後高周波電力および
主エッチングガス、添加ガスを停止することにより、ウ
エハ表面にはｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５表面が露出する。
きる時間エッチングを行ない、その後高周波電力および
主エッチングガス、添加ガスを停止することにより、ウ
エハ表面にはｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５表面が露出する。
【００５９】このようにして、ドライエッチングを自動
停止させ、図４（Ｂ）に示す状態を得ることができる。
その後、ホトレジストマスク３９は除去する。図４
（Ｃ）に示すように、ウエハ表面にＷＳｉ層を形成し、
ホトレジストマスク等を用いてパターニングすることに
より、ｎ型ＨＦＥＴのゲート電極Ｇｎとｐ型ＨＦＥＴの
ゲート電極Ｇｐを形成する。
停止させ、図４（Ｂ）に示す状態を得ることができる。
その後、ホトレジストマスク３９は除去する。図４
（Ｃ）に示すように、ウエハ表面にＷＳｉ層を形成し、
ホトレジストマスク等を用いてパターニングすることに
より、ｎ型ＨＦＥＴのゲート電極Ｇｎとｐ型ＨＦＥＴの
ゲート電極Ｇｐを形成する。
【００６０】このようにして形成したゲート電極Ｇｎ、
Ｇｐおよびホトレジストマスクを用い、ｎ型ＨＦＥＴお
よびｐ型ＨＦＥＴのソース／ドレイン領域を形成する。
たとえば、Ｓｉ4 を注入することにより、ｎ型不純物ド
ープ領域４１を形成し、ＢｅまたはＭｇとＦイオンを注
入することにより、ｐ型不純物ドープ領域４２を形成す
る。Ｂｅ、Ｍｇはｐ型不純物であり、Ｆは不純物の活性
化率を向上させる添加物である。Ｆは、必ずしも用いな
くてもよい。
Ｇｐおよびホトレジストマスクを用い、ｎ型ＨＦＥＴお
よびｐ型ＨＦＥＴのソース／ドレイン領域を形成する。
たとえば、Ｓｉ4 を注入することにより、ｎ型不純物ド
ープ領域４１を形成し、ＢｅまたはＭｇとＦイオンを注
入することにより、ｐ型不純物ドープ領域４２を形成す
る。Ｂｅ、Ｍｇはｐ型不純物であり、Ｆは不純物の活性
化率を向上させる添加物である。Ｆは、必ずしも用いな
くてもよい。
【００６１】これらのイオン注入領域を形成した後、レ
ジストマスクがあれば除去し、不純物活性化のためのア
ニールを行なう。アニールによって不純物が活性化する
と、ｎ+ 型領域４１、ｐ+ 型領域４２が形成される。
ジストマスクがあれば除去し、不純物活性化のためのア
ニールを行なう。アニールによって不純物が活性化する
と、ｎ+ 型領域４１、ｐ+ 型領域４２が形成される。
【００６２】その後、ｐ型ＨＦＥＴ、ｎ型ＨＦＥＴを分
離するため、分離領域を露出するホトレジストマスクを
形成し、酸素イオンを注入することによって酸素イオン
注入分離領域４３を形成する。
離するため、分離領域を露出するホトレジストマスクを
形成し、酸素イオンを注入することによって酸素イオン
注入分離領域４３を形成する。
【００６３】次に、ｎ型ＨＦＥＴのオーミック電極を形
成する領域を露出するレジストマスクを形成し、ｎ型オ
ーミック電極を形成するためのＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａ
ｕ層の積層を蒸着し、リフトオフしてｎ型ＨＦＥＴのオ
ーミック電極Ｓ／Ｄｎを形成する。
成する領域を露出するレジストマスクを形成し、ｎ型オ
ーミック電極を形成するためのＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａ
ｕ層の積層を蒸着し、リフトオフしてｎ型ＨＦＥＴのオ
ーミック電極Ｓ／Ｄｎを形成する。
【００６４】続いて、ｐ型ＨＦＥＴのオーミック電極を
形成する領域を露出するホトレジストマスクを形成し、
ｐ型オーミック電極を形成するためのＡｕ層、Ｚｎ層、
Ａｕ層を蒸着し、リフトオフすることによりｐ型ＨＦＥ
Ｔのオーミック電極Ｓ／Ｄｐを形成する。
形成する領域を露出するホトレジストマスクを形成し、
ｐ型オーミック電極を形成するためのＡｕ層、Ｚｎ層、
Ａｕ層を蒸着し、リフトオフすることによりｐ型ＨＦＥ
Ｔのオーミック電極Ｓ／Ｄｐを形成する。
【００６５】その後、ｎ型ＨＦＥＴのソース／ドレイン
電極Ｓ／Ｄｎの一方およびｐ型ＨＦＥＴのソース／ドレ
イン電極Ｓ／Ｄｐの一方を配線によって接続し、ｐ型Ｈ
ＦＥＴのゲート電極Ｇｎとｐ型ＨＦＥＴのゲート電極Ｇ
ｐを配線によって接続する。
電極Ｓ／Ｄｎの一方およびｐ型ＨＦＥＴのソース／ドレ
イン電極Ｓ／Ｄｐの一方を配線によって接続し、ｐ型Ｈ
ＦＥＴのゲート電極Ｇｎとｐ型ＨＦＥＴのゲート電極Ｇ
ｐを配線によって接続する。
【００６６】その他必要な配線を形成すると、相補型Ｈ
ＦＥＴ回路が完成する。図４の実施例においては、ｐ型
ＨＦＥＴが下側に配置され、ｎ型ＨＦＥＴが上側に配置
されたが、これらの配置は逆にすることもできる。
ＦＥＴ回路が完成する。図４の実施例においては、ｐ型
ＨＦＥＴが下側に配置され、ｎ型ＨＦＥＴが上側に配置
されたが、これらの配置は逆にすることもできる。
【００６７】図６は、下側にｎ型ＨＦＥＴを配置し、上
側にｐ型ＨＦＥＴを配置する構成例を示す。半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板３１の上に、ｉ型ＧａＡｓ層３２、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ層３７、ｉ型ＧａＡｓ層３４、ｉ型ＡｌＧａＡ
ｓ層３５、ｉ型ＧａＡｓ層３６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３
３、ｉ型ＧａＡｓ層３８を順次エピタキシャルに成長す
る。すなわち、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３７とｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ層３３とが図４の構成と比べ、交換された構成を作
成する。
側にｐ型ＨＦＥＴを配置する構成例を示す。半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板３１の上に、ｉ型ＧａＡｓ層３２、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ層３７、ｉ型ＧａＡｓ層３４、ｉ型ＡｌＧａＡ
ｓ層３５、ｉ型ＧａＡｓ層３６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３
３、ｉ型ＧａＡｓ層３８を順次エピタキシャルに成長す
る。すなわち、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３７とｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ層３３とが図４の構成と比べ、交換された構成を作
成する。
【００６８】図６のヘテロ接合積層構造は、Ａｌを含む
層か含まない層かの点に関しては、図４の構成と同等で
あるため、同等のエッチング処理等を行なうことができ
る。このようにして、上側にｐ型ＨＦＥＴ、下側にｎ型
ＨＦＥＴを配置した構成を作成することができる。
層か含まない層かの点に関しては、図４の構成と同等で
あるため、同等のエッチング処理等を行なうことができ
る。このようにして、上側にｐ型ＨＦＥＴ、下側にｎ型
ＨＦＥＴを配置した構成を作成することができる。
【００６９】図４、図６の構成においては、エッチング
を自動停止させるためにｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５を用い
た。このｉ型ＡｌＧａＡｓ層は必ずしも必要ではない。
図７は、相補型ＨＦＥＴ回路の他の構成例を示す。半絶
縁性ＧａＡｓ基板３１の上に、ｉ型ＧａＡｓ層３２、ｉ
型ＡｌＧａＡｓ層３３、ｉ型ＧａＡｓ層３５、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ層３６が積層されている。ｐ型ＨＦＥＴはｉ型
ＧａＡｓ層３２の上にｉ型ＡｌＧａＡｓ層３３を有し、
いわゆるＨＥＭＴと異なる構成であるが、ほぼＨＥＭＴ
同様の動作を行なう。
を自動停止させるためにｉ型ＡｌＧａＡｓ層３５を用い
た。このｉ型ＡｌＧａＡｓ層は必ずしも必要ではない。
図７は、相補型ＨＦＥＴ回路の他の構成例を示す。半絶
縁性ＧａＡｓ基板３１の上に、ｉ型ＧａＡｓ層３２、ｉ
型ＡｌＧａＡｓ層３３、ｉ型ＧａＡｓ層３５、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ層３６が積層されている。ｐ型ＨＦＥＴはｉ型
ＧａＡｓ層３２の上にｉ型ＡｌＧａＡｓ層３３を有し、
いわゆるＨＥＭＴと異なる構成であるが、ほぼＨＥＭＴ
同様の動作を行なう。
【００７０】このヘテロ接合積層構造に対し、図４の実
施例同様のエッチングを行なうと、エッチングはｉ型Ａ
ｌＧａＡｓ層３３表面で停止する。その後、図４同等の
工程を行なうことにより、図７に示す構成を得ることが
できる。
施例同様のエッチングを行なうと、エッチングはｉ型Ａ
ｌＧａＡｓ層３３表面で停止する。その後、図４同等の
工程を行なうことにより、図７に示す構成を得ることが
できる。
【００７１】この構成においては、ｐ型ＨＦＥＴの電極
はｉ型ＡｌＧａＡｓ層３３表面に直接形成されている。
また、ｎ型ＨＦＥＴにおいては、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３
６表面に直接電極が形成されている。この構成において
も、ｉ型ＧａＡｓ層３５のエッチング中にＳＦ6 ガスを
添加することにより、エッチングをｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３３表面で自動停止させることができる。したがって、
エッチングを効率的かつ高精度に行なうことができる。
はｉ型ＡｌＧａＡｓ層３３表面に直接形成されている。
また、ｎ型ＨＦＥＴにおいては、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３
６表面に直接電極が形成されている。この構成において
も、ｉ型ＧａＡｓ層３５のエッチング中にＳＦ6 ガスを
添加することにより、エッチングをｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３３表面で自動停止させることができる。したがって、
エッチングを効率的かつ高精度に行なうことができる。
【００７２】以上、相補型ＨＦＥＴ回路を形成する場合
を説明しが、本発明はこれらの実施例に制限されるもの
ではない。たとえば、ＡｌまたはＩｎを含む層とＡｌお
よびＩｎを含まない層を積層したＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体光デバイスの製造にも同様に利用することができ
る。
を説明しが、本発明はこれらの実施例に制限されるもの
ではない。たとえば、ＡｌまたはＩｎを含む層とＡｌお
よびＩｎを含まない層を積層したＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体光デバイスの製造にも同様に利用することができ
る。
【００７３】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。
が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、主エッチングガス
と添加ガスを用いることにより、エッチングを自動停止
させ、効率的かつ高精度のエッチングを行なうとこがで
きる。
と添加ガスを用いることにより、エッチングを自動停止
させ、効率的かつ高精度のエッチングを行なうとこがで
きる。
【００７５】相補型電界効果型回路を作成する場合、特
性を揃え、歩留り良く、高性能の回路を作成することが
できる。
性を揃え、歩留り良く、高性能の回路を作成することが
できる。
【図１】本発明の実施例に用いるエッチング装置および
エッチング速度を示す概略ブロック図およびグラフであ
る。
エッチング速度を示す概略ブロック図およびグラフであ
る。
【図２】エッチングするヘテロ接合積層構造の構成例お
よびモニタ信号の信号波形を示す概略図である。
よびモニタ信号の信号波形を示す概略図である。
【図３】ヘテロ接合積層構造の他の例を示す概略断面図
である。
である。
【図４】相補型ＨＦＥＴ構造の製造方法を説明するため
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図５】エッチング工程を説明するためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図６】相補型ＨＦＥＴ構造の他の構成例を示す概略断
面図である。
面図である。
【図７】相補型ＨＦＥＴ構造の他の構成例を示す概略断
面図である。
面図である。
【図８】従来技術による相補型ＨＦＥＴ構造の製造方法
を説明するための概略断面図である。
を説明するための概略断面図である。
１ 主エッチングガス源 ２ バルブ ３ 添加ガス源 ４ ガス供給口 ５ 制御回路 ６ 制御線 ８ 気密チャンバ ９ 排気装置 １１ ウエハ １３ 対向電極 １４ 高周波電源 １５ 窓 １６ 光ファイバ １７ 分光器 １８ 検出回路 ２１ 信号線 ２２ 基板 ２４ レジストマスク ３１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ３２ ｉ型ＧａＡｓ層 ３３ ｐ型（ｉ型）ＡｌＧａＡｓ層 ３４、３６、３８ ｉ型ＧａＡｓ層 ３５ ｉ型ＡｌＧａＡｓ層 ３７ ｎ型ＡｌＧａＡｓ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−67275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−12581（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−36972（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29573（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−63425（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，米国，1987年10月 ５ 日，Ｖｏｌ．51，Ｎｏ．14，ｐ．1083− 1085 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/095 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、組成中にＡｌを含まない
第１の化合物半導体層と、 前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第２の化合物半導体層と、 前記第２の化合物半導体層上の一部分上にのみ形成さ
れ、組成中にＡｌを含まない第３の化合物半導体層と、 前記第３の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第４の化合物半導体層と、 前記第２の化合物半導体層上に形成され、第１の電界効
果型トランジスタの端子を構成する第１組の電極と、 前記第４の化合物半導体層上に形成され、第２の電界効
果型トランジスタの端子を構成する第２組の電極とを有
し、さらに前記第２の化合物半導体層と第３の化合物半
導体層との間に、 前記第２の化合物半導体層の上に形成され、組成中にＡ
ｌを含まない第５の化合物半導体層と、 前記第５の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第６の化合物半導体層とを有するヘテロ接合半導
体装置。 - 【請求項２】 半導体基板と、前記半導体基板上に形成
され、組成中にＡｌを含まない第１の化合物半導体層
と、前記第１の化合物半導体層上に形成され、組成中に
Ａｌを含む第２の化合物半導体層と、前記第２の化合物
半導体層上に形成され、組成中にＡｌを含まない第３の
化合物半導体層と、前記第３の化合物半導体層上に形成
され、組成中にＡｌを含む第４の化合物半導体層とを含
む半導体積層の第４の化合物半導体層と第３の化合物半
導体層の一部とをＣｌまたはＢｒを含み、Ｆを含まない
エッチングガスでエッチする第１エッチ工程と、 前記第１エッチ工程に続いて前記第３の化合物半導体層
の残りをＦとＣｌまたはＦとＢｒを含むエッチングガス
でエッチする第２エッチ工程とを含み、前記半導体積層
がさらに前記第２の化合物半導体層と第３の化合物半導
体層との間に、前記第２の化合物半導体層上に形成さ
れ、組成中にＡｌを含まない第５の化合物半導体層と、
前記第５の化合物半導体層上に形成され、組成中にＡｌ
を含む第６の化合物半導体層とを含み、前記第２エッチ
工程が前記第６の化合物半導体層表面で自動停止するヘ
テロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。 - 【請求項３】 前記第１のエッチ工程がプラズマエッチ
ングであり、プラズマ発光のピークをモニタしつつ行な
う請求項２記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04887294A JP3319486B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ヘテロ接合半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04887294A JP3319486B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ヘテロ接合半導体装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263645A JPH07263645A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3319486B2 true JP3319486B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=12815388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04887294A Expired - Lifetime JP3319486B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ヘテロ接合半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319486B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002043291A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | エッチング終点検出方法 |
| JP2002222816A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-09 | Murata Mfg Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| JP2007324474A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積素子及びその製造方法 |
| US10340128B2 (en) * | 2015-07-16 | 2019-07-02 | Toshiba Memory Corporation | Apparatus, method and nontransitory computer readable medium for manufacturing integrated circuit device |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP04887294A patent/JP3319486B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，米国，１９８７年１０月 ５日，Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１４，ｐ．１０８３−１０８５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07263645A (ja) | 1995-10-13 |
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