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

基本信息

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

项目摘要

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。

为了改善光学通信，近年来已经变得越来越重要，必须提高在红外光区中运行的光学设备（例如半导体激光器）的性能。为此，有必要为基于INGAASP的混合晶体建立微加工技术。因此，在这项研究中，我们分析了INP的干蚀刻过程，与GAA相比，这很难干燥。当蚀刻气体蚀刻气体时，CH_4被用作具有较高蒸气压的气体，当该化合物与IN和CH_4产生时。另外，添加H_2和AR以提高CH_4的反应性并稳定血浆。在不优化条件的情况下，INP晶体中的P与添加的H_2很容易反应，以生成PH_3并有选择地蚀刻IN，从而导致一个问题，即无法获得光滑的底部表面。为了提高等于p的蚀刻速率，人们认为，通过从CH_4产生的CH_3自由基以有机金属化合物的形式从底物中取出，因此，当添加CH_4的量时，添加了CH_4的量时，将含碳聚合物的聚合物的含量沉积在substrate上，从而使底物沉积，从而阻止蚀刻的蚀刻。因此，重要的是要增加添加的CH_4的量，直到没有沉积聚合物为止。此外，如果是血浆的来源太高的微波的输出，则H_2的选择性去除P会进展，而等离子体中CH_4的解离会进展，从而形成CH_3自由基，这就是为什么残留物在显着的原因中。此外，发现，当高频输出独立于微波施加到底物持有器上时，会增加入射在底物上的离子的能量，并加速底物上的反应，从而通过CH_3自由基去除IN，从而导致获得光滑的底部表面。已经发现，通过优化气体组成，微波输出，压力，高频输出等对上述过程参数的蚀刻特征的影响，可以实现INP的所需蚀刻特性。将来，人们认为，通过定量开发从本研究中使用模拟等获得的定性观察结果，我们将能够获得优化INGAASP干燥蚀刻过程的准则。