原子層エッチング技術の開発研究

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代表的な化合物半導体の一つであるガリウム砒素に関し、塩素をエッチャントとした原子層エッチング技術の開発研究を、我々が開発したデジタルエッチング法を用いて検討した。デジタルエッチングにおいてキーポイントとなる自動停止機構が得られる条件は明かになっていたが、得られたエッチング速度は理想的な原子層エッチング(1原子層/サイクル)には達しておらず、塩素の吸着条件によって1サイクル当たり、2/3原子層もしくは1/3原子層での飽和しか得られなかった。これは、表面でガリウムや砒素の三塩化物を生成する反応が主となってしまうため、エッチャント量が不足し、原子層エッチングが達せされなかったと考えた。この問題を解決するために、紫外レーザーを利用し、表面反応過程を制御し、反応生成物の塩素原子数の現象を試みた。その結果塩素の吸着量を変化させることにより、砒素系反応生成物が砒素の2量体のみになる条件を見出した。さらに、紫外レーザーの波長によって、ガリウム系の反応生成物が三塩化物もしくは塩化物隣る条件を分離・制御することに成功した。その結果、上記のような反応生成物に関して可能な限り塩素の結合量が少ない状態で実際の原子層エッチングのシークエンスを行うことにより、理想的な原子層エッチングが実現できる可能性が示唆された。このように、従来のデジタルエッチングの問題点を解決して理想的な原子層エッチングにつながる可能性が大きい条件を見いだせたことにより、本研究の当初の目標は達成されたと考える。