ECR-RIBEによる化合物半導体エッチングプロセスの反応工学的解析

使用 ECR-RIBE 进行化合物半导体蚀刻工艺的反应工程分析

• 批准号: 08750880
• 负责人: 霜垣 幸浩
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750880/
• 关键词: ECR-RIBE; InP; 化合物半導体

近年ますます重要性が増しつつある光通信を高度化するためには、赤外光領域で動作する半導体レーザー等の光デバイスの高性能化が必須である。このためには、InGaAsP系混晶の微細加工技術を確立する必要がある。そこで、本研究では、GaAsに比べてドライエッチングが困難であるInPのドライエッチングプロセスの解析を行った。エッチングガスとしては、Inと化合物を生成した際の蒸気圧が比較的高いガスとして、CH_4を用いた。他に、CH_4の反応性を高めることとプラズマを安定させることをねらい、H_2およびArを添加した。条件を最適化しない状態では、InP結晶中のPが添加したH_2と容易に反応してPH_3を生じInに対して選択的にエッチングされるため、平滑なエッチング底面を得られないことが問題となった。Inのエッチング速度をPと同等に高めるためには、CH_4から生じるCH_3ラジカルによってInを有機金属化合物の形で基板から除去することが有効であると考えられたため、CH_4の添加量を増加させていったところ、炭素を含むポリマーが基板上に堆積し、エッチングが進行しなくなった。したがって、ポリマーが堆積しない範囲でCH_4の添加量を増やすことが重要である。また、プラズマの励起源であるマイクロ波の出力を上げすぎると、H_2によるPの選択的除去が進む一方で、CH_4のプラズマ中での解離が進行しすギてCH_3ラジカルが生成しなくなるため、Inの残留が顕著になることが判明した。さらに、基板ホルダーにマイクロ波とは独立に印加する高周波の出力を上げると、基板に入射するイオンのエネルギーが増大して基板表面の反応が促進されることにより、CH_3ラジカルによるInの除去が進み平滑なエッチング底面が得られることがわかった。以上に述べたプロセスパラメーターのエッチング特性に関する効果を考慮してガス組成、マイクロ波出力、圧力、高周波出力等を最適化することにより、望ましいInPのエッチング特性を実現できることが判明した。今後、本研究により得られた定性的な観察結果をシミュレーション等を活用しながら定量的に発展させていくことで、InGaAsPのドライエッチングプロセスの最適化のための指針が得られると考えられる。

In recent years, the importance of optical communication has increased, and it is necessary to improve the performance of optical devices such as semiconductor devices. It is necessary to establish the micromachining technology of InGaAsP mixed crystal. In this study, we analyzed the characteristics of GaAs and InP. In addition, in the production of compounds, the vapor pressure is relatively high, and CH_4 is used He, CH_4 and anti-corruption high The conditions are optimized for P addition In InP crystals, and it is easy to produce P addition in InP crystals. In addition, the amount of CH_4 added to the substrate is increased. The amount of CH_4 added is important. The source of excitation is the increase In the output of the wave, the removal of P from H_2, and the dissociation of CH_4 from CH_3. In addition, the output of the high frequency wave is increased, and the reflection of the substrate surface is increased. The results of the above-mentioned optimization of InP characteristics are determined by taking into account the composition, wave output, pressure, and high frequency output. In the future, the qualitative observation results obtained in this study will be used to optimize the quantitative development of InGaAsP.