ECRプラズマエッチング装置による化合物半導体エッチング反応機構の解明

使用ECR等离子蚀刻设备阐明化合物半导体蚀刻反应机理

基本信息

批准号：
05750682
负责人：
霜垣幸浩
金额：
$ 0.58万
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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではECR-RIBE(電子サイクロトロン共鳴反応性イオンビームエッチング)による化合物半導体のエッチングメカニズムの解明を主目標とし、半導体レーザや光スイッチなどのデバイス作製プロセスの最適化を検討した。まず、実験に使用したECR-RIBE装置におけるエッチング速度などの基礎データを収集するため、広範な実験領域でのエッチングを試みた。その結果、反応ガスである塩素の分圧を一定に保っても、エッチング速度は塩素ガス流量に依存することが分かった。これは、プラズマ励起反応により生成する塩素ラジカルの塩素ガスに対する割合が一定であり、塩素ラジカルの供給量が塩素ガス流量に比例するためであると考えられる。次に、エッチング形状の最適化を検討した。デバイスを作製する際には垂直にエッチングできることが望ましいが、多くの場合にアンダーカットなどが発生し、メサ型、逆メサ型のエッチングとなってしまう。エッチング形状に対してはガス分圧の依存性が大きいことが分かり、当研究補助金により購入した高精度絶対圧型バラトロン真空計により最適圧力条件を検討したところ、10^<-4>Torr程度の圧力条件において垂直加工が可能であることが分かった。また、反応メカニズムをより詳細に検討するためにエッチング速度および形状に関するシミュレーションを行った。実験結果との比較からエッチング反応主成分の反応確率は0.6以上であることが示唆された。また、垂直に入射した粒子のうち反応に寄与しなかった成分は反射して側壁をエッチングすると思われる。このとき、溝の幅が狭いほど側壁をエッチングする割合が大きくなるため、垂直方向のエッチング速度が低下するものと思われ、実験を行った結果、予期した通りの結果が得られた。今後、実験データを蓄積することにより解析精度を高め、学会などにおいて発表する予定である。

这项研究的重点是使用ECR-ribe（电子回旋谐振反应离子束蚀刻）阐明化合物半导体的蚀刻机制，并检查了对设备制造过程（例如半导体激体和光学开关）的优化。首先，我们尝试在广泛的实验区域中蚀刻以收集基本数据，例如实验中使用的ECR-ribe设备中的蚀刻率。结果，发现即使反应气体氯的部分压力保持恒定，蚀刻速率也取决于氯气的流速。这被认为是因为血浆激发反应对氯气产生的氯自由基的比例是恒定的，并且提供的氯自由基的量与氯气的流速成正比。接下来，研究了蚀刻形状的优化。在制造设备时，希望能够垂直蚀刻，但是在许多情况下，会发生凹痕，从而导致台面形或反向梅萨形蚀刻。发现气体部分压在蚀刻形状上是很大的，并且当使用通过此研究赠款购买的高精度绝对压力类型的Balatron真空表检查最佳压力条件时，发现在约10^<-4> torr的压力条件下可能会垂直加工。另外，对蚀刻速率和形状进行了模拟，以进一步探索反应机制。与实验结果的比较表明，蚀刻反应主要成分的反应概率为0.6或更高。此外，不影响反应的垂直入射颗粒的成分被反映并蚀刻在侧壁上。目前，凹槽宽度较窄，侧壁的蚀刻速率越高，因此垂直蚀刻速度可能会降低，并且实验已按预期产生。将来，实验数据的积累将提高分析的准确性，并在学术会议和其他会议上提出。