(57)【要約】  ＩＩ−ＶＩ及びＩＩＩ−Ｖ半導体などの半導体材料を異方的にエッチングする方法が提供される。本方法は、エッチングマスクを通した非反応性ガスによる半導体材料のプラズマスパッタエッチングと、その後に続く、ポリマーフォーマーを使用したプラズマ重合による側壁の不動態化の繰り返しサイクルを含む。この手順を用いて、下方変換発光ダイオードデバイスの微細な画素を作製することができる。【選択図】図３
2013510445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その上にエッチングマスクを有する半導体を真空チャンバ内に準備する工程と、
前記半導体の表面から材料を除去し、少なくとも１つのエッチング表面を提供するために、前記エッチングマスクを通して非反応性エッチングガスで前記半導体をスパッタエッチングする工程と、
前記真空チャンバの中にポリマーフォーマーを導入する工程と、
前記半導体の前記露出面の上に前記ポリマーフォーマーを重合する工程と、
前記エッチング工程及び前記重合工程を繰り返して、エッチングされた半導体を形成する工程と、を含む、半導体を異方的にエッチングする方法。
【請求項２】
前記半導体がＩＩ−ＶＩ半導体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＩ−ＶＩ半導体が、カドミウム、マグネシウム、亜鉛、セレン、テルル、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記半導体がＣｄＭｇＺｎＳｅ合金を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記非反応性エッチングガスが、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーフォーマーが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、Ｃ２Ｈ２Ｆ２、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマーフォーマーがＣＨＦ３を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記エッチングガスがアルゴンを含み、前記ポリマーフォーマーがＣＨＦ３を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチングされた半導体が、発光ダイオードの一部である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記発光ダイオードの前記エッチングされた半導体が、画像画素を画定する、光を抽出する、又はこれらの組み合わせである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記エッチングされた半導体が、下方変換発光ダイオードの一部である、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のプロセスによって製造される発光ダイオード。
【請求項１３】
約１０マイクロメートル未満の最長寸法を有する画定された画素を含む、請求項１２に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記画素が、幅約５０００ナノメートル未満の溝によって分離される、請求項１３に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くは半導体の異方性エッチングプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子工学の急速な発達により、半導体表面上にナノメートルサイズのパターンを形成する方法が必要とされてきた。典型的には、こうしたパターンは、多くの技術によって半導体基板にエッチングされる。例えば、ウェット化学エッチングは、多種多様な半導体をエッチングするために用いられてきた。典型的には、ＺｎＳｅなどのＩＩ−ＶＩ半導体の場合には、ウェット化学エッチングは臭素系化学物質を使用する。ウェット化学エッチングは、半導体構成要素の酸化に続き、好適な溶媒中におけるこの酸化物の化学溶解によって進行する。ウェット化学エッチングは等方性であることがあり、プロセスの均一性は低い。オプトエレクトロニクス業界における生産産業は、ウェット化学エッチングを用いて達成され得るものよりも、より制御されたエッチング工程を必要とする。
【０００３】
ウェット化学エッチングの欠点の結果、ドライエッチングプロセスが半導体のために開発された。例えば、プラズマエッチングを用いて、シリコン基板にエッチングプロファイルを形成してきた。プラズマエッチングは、放電を用いてリアクタの中の反応性ガス混合物中に、低圧で化学反応種、ラジカル、イオン、及び電子を生成する工程を含む。このようにして生成された反応種、ラジカル、イオンは、電界によって基板に向けて加速される。イオンは、基板上に実質上垂直に落下し、反応性プラズマ種とシリコン基板の反応を促進する。イオンが基板にパターンをエッチングするのを可能にするために、エッチングの前に基板にエッチングマスクを適用することができる。プラスに帯電した粒子はほぼ垂直に落下するため、エッチングは、エッチングが進むにつれてエッチングされた基板の側壁ではるかに遅くなる。
【０００４】
側壁を更に保護し、不動態化するため、エッチング中の選択された時間にプラズマに添加されるポリマーフォーマーを使用して、形成された高分子フィルムによってエッチング構造の側壁を保護することができる。この方法は、シリコン基板を異方的にエッチングするために用いられてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＩ−ＶＩ半導体材料などの一部の半導体材料を反応性イオンエッチングするのは、容易ではない。したがって、比較的簡易な技術を用いて半導体、特にＩＩ−ＶＩ半導体を異方的にエッチングするための、迅速で有効なプロセスが望まれる。垂直に近い側壁を有する深いエッチング特徴部を半導体の中に得ることができることもまた望ましい。異方性エッチングを介して、半導体チップの上に直接画素イメージを画定すること又は光抽出器を形成することができることもまた望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、その上にエッチングマスクを有する半導体を真空チャンバの中に準備する工程と、半導体の表面から材料を除去し、少なくとも１つのエッチング表面を提供するために、エッチングマスクを通して非反応性エッチングガスで半導体をスパッタエッチングする工程と、真空チャンバの中にポリマーフォーマーを導入する工程と、半導体の露出面の上にポリマーフォーマーを重合する工程と、エッチング工程及び重合工程を繰り返して、エッチングされた半導体を形成する工程と、を含む、半導体を異方性エッチングする方法が提供される。本方法は、半導体、特に、カドミウム、マグネシウム、亜鉛、セレン、テルル、又はこれらの組み合わせを含む、ＩＩ−ＶＩ半導体の異方性エッチングに有用であり得る。エッチングガスは、非反応性ガス、例えば、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、又は任意のその他の実質的に非反応性のガス種などを含むことができる。こうした材料は、衝突及び運動量移動の際に、半導体上の表面材料を排出させることができる。ポリマーフォーマーはトリフルオロメタンであってよい。エッチングされた半導体は、発光ダイオードの一部であってよく、画像画素を画定すること、光を抽出すること、又は他の光学的変換を行うことができる。
【０００７】
本開示において、
「抽出要素」とは、発光ダイオードなどの自発光型光源からの光抽出を強化する、任意のタイプ及び構成のナノ構造／微細構造を指す。
「非反応性ガス」とは、物理エッチングによって基板をスパッタエッチングするのに使用することができるガスを指す。スパッタエッチング副生成物は不揮発性である。スパッタエッチングは、主に表面とイオン化種との物理的衝突により生じ、このイオン化種は、運動量移動によって表面の原子を置換又は放出させることができ、また、基板と実質的に化学的に反応しない。
「反応性イオンエッチング」とは、プラズマで化学反応性の高いガスをイオン化し、これを基板に向けて加速させるプロセスを指し、このイオン化ガスは基板と化学的に反応して揮発性種を形成する。
「スパッタエッチング」とは、原子又は分子から基板上の材料への運動量の移動によって基板から材料を除去するための、基板と原子又は分子との衝突を指し、エッチングガス中の種が、化学反応ではなく運動量移動によって基板材料を物理的に除去するという点で、イオンエッチングと区別される。
【０００８】
提供される方法、及び提供される方法によって形成される構造は、ＩＩ−ＶＩ半導体材料などの半導体材料の中に、深い垂直壁の特徴部をエッチングすることができる。本方法は、半導体材料のエッチングプロファイルを改善する（より垂直にする）だけでなく、新たにエッチングされた材料が大気条件に暴露されたときにこれを劣化から保護することができる。
【０００９】
上記の要約は、本発明の全ての実施が開示された各実施形態を記載することを意図しない。図面の簡単な説明及び後に続く詳細な説明は、説明に役立つ実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】提供されるプロセスにおける工程の概略側面図。
【図１ｂ】提供されるプロセスにおける工程の概略側面図。
【図１ｃ】提供されるプロセスにおける工程の概略側面図。
【図１ｄ】提供されるプロセスにおける工程の概略側面図。
【図１ｅ】提供されるプロセスにおける工程の概略側面図。
【図２】提供されるプロセスにおいて有用な代表的な半導体の概略側面図。
【図３】比較例１の走査電子顕微鏡写真。
【図４】実施例１の走査電子顕微鏡写真。
【図５】実施例２の走査電子顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明において、本明細書の説明の一部を構成し、いくつかの特定の実施形態が例として示される添付の一連の図面を参照する。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【００１２】
他に指示がない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される特徴部サイズ、量、物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。終点による数の範囲の使用は、その範囲内（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）の全ての数及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００１３】
シリコンの中に深い垂直壁の特徴部を得るためのプラズマベースのエッチングプロセスは既知である。シリコンの異方性エッチングで最も広く用いられる方法は、例えば、米国特許第５，５０１，８９３号；同第６，２８４，１４８号；同第６，７２０，２６８号；及び米国特許公開第２００６／０１４１７９４号（全てＬａｅｒｍｅｒら）に記載されている、いわゆる「Ｂｏｓｃｈ」プロセスである。Ｂｏｓｃｈプロセスは、一連の交互のプラズマ反応性イオンエッチング工程とプラズマポリマー析出（不動態化）工程とを含み、各工程は数秒間しか続かない。典型的には、反応性エッチングガス、例えば、ＳＦ６、ＮＦ３、又はＣｌＦ３などからのプラズマを使用して、エッチング工程中にシリコンをエッチングする。イオン化された反応性ガスは、対象の基板に向けて加速された後、基板材料と反応して揮発性反応生成物を形成し、この反応生成物は基板の表面から出て行く。反応性イオンエッチング工程の後、例えば、Ｃ４Ｆ８又はＣＦ４などのフッ化炭素ガスを使用して全ての表面上にポリマー不動化層を堆積させて横方向エッチングを抑制する、プラズマポリマー析出工程が実施される。Ｂｏｓｃｈサイクルを用いて生産力を高めるには、エッチングサイクルと不動態化サイクルとを迅速にサイクルさせることが必要であり、したがって、高速ポンピング可能な特殊な装置及び即応質量流量制御装置が必要となる。更に、エッチング及び堆積ガス（ポリマーフォーマー）のためのガス供給ラインは、プロセスガスを変更するのに必要な時間を短くするために、非常に短くなければならない（約２０ｃｍ未満）。Ｂｏｓｃｈプロセスはまた、基板が使用する反応性イオン種と反応すること、及びポンピングを介してエッチング部位から除去されることができる揮発性種を形成することを必要とする。
【００１４】
提供されるプロセスは、従来のエッチング装置を使用することができ、したがって、特殊な装置の必要性を除去することができる。提供されるプロセスは、上述のようにシリコンに用いるＢｏｓｃｈプロセスと同様であるが、反応性イオンエッチングの代わりにスパッタエッチングを用いる。このため、提供されるプロセスは、好都合な反応性イオン種が使用可能でない半導体材料、又は反応種を使用することにより、例えば腐食を介して半導体に損傷を与える可能性がある場合に有用であり得る。いくつかの実施形態では、提供されるプロセスは、例えば、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、又はＧａＩｎＮＡｓなど）を含む半導体材料をエッチングするのに有用であり得る。他の実施形態では、提供されるプロセスは、ＩＩ−ＶＩ半導体材料（例えば、カドミウム、マグネシウム、亜鉛、セレン、テルル、及びこれらの組み合わせを含むことができる材料など）をエッチングするのに有用であり得る。代表的なＩＩ−ＶＩ半導体材料としては、ＣｄＭｇＺｎＳｅ合金を挙げることができる。ＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＣｄＳｅ、及びＨｇＣｄＴｅなどのその他のＩＩ−ＶＩ半導体材料もまた、提供されるプロセスを用いてエッチングすることができる。
【００１５】
エッチングされる半導体材料は、真空チャンバの中に置かれ、エッチングマスクが備わっている。典型的なエッチングマスクは、フォトレジスト、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、及びＷなどの材料で作製され得る。有用なフォトレジストはまた、放射線に暴露されると塩基性現像液中に可溶性となるポリマーを含むポジ型フォトレジスト、及び放射線に暴露されると架橋して不溶性となるネガ型フォトレジストを包含することができる。代表的なポジ型フォトレジストとしては、ＵＶ５フォトレジスト及びＳｈｉｐｌｅｙ  １８１３フォトレジスト（共にＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａｓｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，Ｍａ）より入手可能）が挙げられる。代表的なネガ型フォトレジストとしては、ＵＶＮ  ３０（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａｓｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓより入手可能）、及び例えば、ＮＲ９−１０００Ｐ及びＮＲ９−３０００ＰＹ（Ｆｕｔｕｒｒｅｘ（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＪ）より入手可能）などのＦＵＴＵＲＲＥＸネガ型フォトレジストが挙げられる。フォトレジストは、半導体リソグラフィーの分野の当業者には周知である。フォトレジストエッチングマスクを使用したＩＩ−ＶＩ又はＩＩＩ−Ｖ半導体のスパッタエッチングプロセスは、同時係属中の出願である代理人整理番号６５８１２ＵＳ００２（本願と同日に出願）に記載されている。
【００１６】
次いで、半導体材料は、非反応性エッチングガスの分子と半導体材料の表面との衝突（スパッタエッチング）によりスパッタエッチングされ得る。エッチングガス分子又は原子（エッチング液）は、半導体の露出面から物質（副生成物）を除去又は排出することができる。エッチングは、典型的には、エッチングマスクで保護されていない半導体の表面上で生じる。エッチングマスクはパターニングされた開口を有することができ、この開口は、例えば、画像画素を画定する、又は半導体材料の表面上に光抽出器を形成するためのパターンを提供する。非反応性エッチングガスは、半導体材料の表面にほぼ垂直に衝突する。即ち、イオン化されたエッチング液は、本質的に一直線に（典型的には半導体物の表面に対して直角に又は直角近くで）半導体材料の表面にぶつかるように構成される。エッチング液は、運動エネルギーの輸送によって、暴露された分子を半導体材料から除去又は放出することができる。
【００１７】
代表的な非反応性エッチングガス（エッチング液）としては、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。こうしたガスは実質的に不活性ガスであるので、半導体材料と反応する傾向がほとんどない。したがって、こうしたガスは、半導体材料の露出面上の分子に運動量を移動する物理的衝突によってエッチングする傾向がある。この材料は、その後排出することができ、また、半導体壁のエッチングされた垂直面などの他の予めエッチングされた表面に損傷を与えることができる。あるいは、排出された材料は、真空チャンバの他の場所に残屑として堆積し得る。この残屑は蓄積して、最終的にエッチングプロセスの品質を落とす可能性があるので、残屑は、典型的には、真空チャンバを洗浄することにより定期的に除去される。
【００１８】
多くの用途に関し、半導体材料をエッチングして、深い垂直壁のエッチング特徴部を得ることは有利である。上述のようなスパッタエッチングは、物理エッチングであり、表面とイオンとの物理的衝突によって半導体材料を放出させる（材料が表面から除去される）。この放出された材料は、その後、エッチング液によってエッチングされた垂直壁のプロファイルを侵食（横方向エッチング）して、半導体材料にエッチングされている特徴部を劣化させる可能性がある。エッチングされた特徴部に深い垂直壁を形成するために、初期エッチングの後に不動態化層を堆積させて、横方向エッチングを防ぐことができる。初期エッチングの後、ポリマーフォーマーを真空チャンバに導入して、エッチングガスを流し出すことができる。次に、プラズマ重合方法を用いてポリマー析出を行い、ポリマーを形成する。ポリマー析出工程の間に、エッチングされた半導体材料の露出面、即ちエッチング底及び側面を均一にポリマーで被覆する。エッチングマスクの縁部又は表面上のこのポリマー層は、極めて有効な一時的エッチングストップを形成する。このポリマーは、エッチング液のイオンがポリマー層に直角入射で衝突すると極めて急速に除去されるので、重合工程の間にエッチングベース上に施与されるポリマー層は、その後に引き続くエッチング工程の間に急速に破壊される。エッチングされた構造の側壁は、先行するポリマー析出工程の間に施与された側壁ポリマーにより、エッチング工程の間保護される。
【００１９】
ポリマーフォーマーは、フッ素化ポリマーを形成することができるモノマーを包含し得る。こうしたポリマーフォーマーとしては、Ｃ４Ｆ８、Ｃ３Ｆ６、フッ素／炭素比が更に低いフッ化炭素、例えば、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ６（ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン）又はＣ５Ｆ８（オクタフルオロ−１，３−ペンタジエン）、及びＣ２Ｈ２Ｆ２（ジフルオロエチレン）が挙げられる。他の有用なポリマーフォーマーとしては、ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）及びその他のフッ素含有ガス、例えば、オクタフルオロシクロブタン（ＦＲＥＯＮ  Ｃ  ３１８、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅ）より入手可能）、ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ、Ｈｏｅｃｈｓｔ（Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より入手可能）、又はテトラフルオロエチレンが挙げられる。
【００２０】
エッチングされた半導体材料の中に所定のエッチング深さの構造が達成されるまで、エッチング工程及びプラズマ重合（不動態化）工程を交互に繰り返すことができる。特に、ポリマー不動化層のエッチング速度が半導体基板のエッチング速度よりも遅いときに有用である。例えば、非反応性エッチングガスがアルゴンであり、半導体材料がＭｇＣｄＺｎＳｅ合金のようなＩＩ−ＶＩ半導体であるとき、ポリマーがトリフルオロメタンから誘導されるポリマーである場合には、半導体は、不動態化ポリマーの約２倍の速度でエッチングされ得る。この例示のシステムを用いると、約６〜１５回のエッチング／不動態化サイクルで、数マイクロメートルのエッチング深さを達成することができる。
【００２１】
図面を参照することによって提供される方法をよりよく理解することができる。図１ａ〜図１ｅは、提供される方法における工程の概略側面図である。図１ａは、パターン化されたフォトレジスト１０４がその上に配置された半導体材料１０２を含む図である。パターン化されたフォトレジスト１０４は、半導体材料１０２の一部を露出させる溝１０３を有する。半導体材料１０２のスパッタエッチングは、非反応性ガスを使用して行われる。図１ｂは、スパッタエッチング後に溝１０３が拡張され、そのため、フォトレジスト１０４で被覆されていない露出した半導体材料１０２の一部が、半導体材料１０２の元の表面の下までエッチングされているところを示している。図１ｃは、エッチングされた半導体材料の上にプラズマ重合した不動態化層が堆積された後の半導体材料の図である。エッチングされた半導体材料１０２（図１ｂ）は、エッチングされていない領域内にパターン化されたフォトレジスト１０４を依然として有している。不動態化ポリマー１０６は、半導体１０２の全表面上に堆積されている。図１ｄは、第２のスパッタエッチング工程の後の図１ｃの半導体材料１０２を示している。エッチングは上部表面で開始し、イオン化エッチングガスの垂直入射にあまり暴露されない縁部表面以外の不動態化ポリマーを除去する。その結果、不動態化ポリマー１０６は、エッチングされた溝１０５の側壁又は縁壁に残留する。このように、溝はより深くまでエッチングされるが、垂直な側壁は維持される。図１ｅに示されるように不動態化プロセスを繰り返す。その結果、新たな不動態化層１０８が半導体材料１０２の上に堆積する。不動態化ポリマー１０６の少なくとも一部は、側壁に残存する。
【００２２】
提供される半導体材料の異方性エッチング方法を用いて、深い垂直壁のエッチングされた特徴部（例えば、光抽出要素など）を半導体材料の中に形成することができる。いくつかの実施形態では、提供される方法を用いて、ＩＩ−ＶＩ半導体を使用して製造された電子デバイスのディスプレイに微細な画素を画定する溝をエッチングすることができる。このような画素は非常に微細であり得る。例えば、画素の最長寸法は約１０マイクロメートル未満であり得る。画素は、約５マイクロメートル未満の溝によって分離され得る。そのような例示のデバイスとしては、下方変換（down-converted）発光ダイオード（ＬＥＤ）が挙げられる。他の実施形態では、提供される方法を用いて、ＩＩ−ＶＩ半導体から製造されたＬＥＤ上に光抽出器を形成することができる。かかる光抽出器は、ＬＥＤ面から放射された光を方向転換させることができる。例示の光抽出要素は、任意のタイプの構造に限定されない。いくつかの実施形態では、光抽出要素は、例えば、米国特許公開第２００９／００１５７５７号（Ｐｏｔｔｓら）に開示されているような回折又は散乱ナノ構造、例えば、米国特許第６，３４７，８７４号及び同第６，３７９，０１６号（共にＢｏｙｄら）に開示されているようなライザーを備えた構造、並びに、ＰＣＴ国際公開特許第２００８／０８３１８８（Ｌｕら）に記載されているもののような構造を含むことができる。
【００２３】
本発明の目的及び利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に、本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。
【実施例１】
【００２４】
ＭｇＣｄＺｎＳｅ合金をベースにしたＩＩ−ＶＩ半導体色変換層構造を、分子線エピタキシーによってＩｎＰ基板上に成長させた。色変換構造の詳細は、例えば、米国特許第７，４０２，８３１号（Ｍｉｌｌｅｒら）に見出すことができる。色変換層構造は図２に概略的に示されており、層厚さ及び組成は下の表Ｉに示されている。図２は、上部窓２０２と、吸収体２０４と、上部窓２０２の組成から吸収体２０４へと徐々に変化する傾斜組成層２０６と、を含む色変換層２００の概略図である。
【００２５】
【表１】
2013510445.tif 000003
【００２６】
ネガ型フォトレジスト（ＮＲ１−１０００Ｐ、Ｆｕｔｕｒｒｅｘ（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＪ）より入手可能）及び従来の接触リソグラフィーを用いて、隆起部のフォトレジストパターンを上述されたＩＩ−ＶＩ半導体構造の上に形成した。次いで、以下の実施例に記載のようにエッチングするのを目的として、試料を小片に切断した。エッチングは、市販の反応性イオンエッチングシステム（ＲＩＥ、Ｍｏｄｅｌ  ＰＬＡＳＭＡ  ＬＡＢ  Ｓｙｓｔｅｍ  １００、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫ）より入手可能）の中で行われた。
【００２７】
比較例１−不動態化なしのＡｒエッチング
フォトレジストマスクをその上に有するＩＩ−ＶＩ半導体の切断された小片を、ＲＩＥチャンバに装填されたシリコンキャリアウエハの上に置き、５〜５０ｓｃｃｍのアルゴン（Ａｒ）、１０〜２００ワットのＲｆパワー、７００〜２０００ワットの誘導結合されたプラズマパワーを用いて、４〜５０ｍＴｏｒｒ（０．５〜６．７Ｐａ）の圧力及び４×１分間隔のエッチング時間でプラズマエッチングした。得られた構造は、図３の顕微鏡写真に示されるようにＡｒスパッタエッチングされた、壁角度が約６３°であるプロファイルを有していた。
【００２８】
実施例１−ＡｒエッチングとＣＨＦ３不動態化の組み合わせ
同様にフォトレジストマスクが重ね合わされた比較例１の試料片を、以下の通りにエッチングした。
ａ）最初に、試料を表Ｉに記載されるのと同じ条件下で３０秒間Ａｒパッタエッチングした。
ｂ）プラズマ及びアルゴンガスの供給を止め、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）を速度４０ｓｃｃｍで３０秒間プロセスチャンバに流し込んだ。
ｃ）プラズマを元の状態に戻し、５〜４０ｓｃｃｍのＣＨＦ３、２０〜２００ワットのＲＦパワー、７００〜２０００ワットの誘導結合されたプラズマパワーを用いて、４〜３０ｍＴｏｒｒ（０．５〜４．０Ｐａ）の圧力及び５秒のエッチング時間でトリフルオロメタンのプラズマ重合を行った。
ｄ）トリフルオロメタンの供給を止め、Ａｒガスを速度４０ｓｃｃｍで３０秒間チャンバに流し込んだ。
ｅ）工程ａ）〜ｄ）を合計８回繰り返した。
【００２９】
図４は、工程ａ）〜ｅ）を用いたＣｄＭｇＺｎＳｅ結晶の走査電子顕微鏡写真である。この組み合わされた工程により、壁角度が約９０度のエッチングプロファイルが得られたことを観察することができる。
【００３０】
実施例２−
Ａｒエッチングを６０秒間行い、工程ａ）〜ｄ）を６回繰り返したことを除いて、同様にＮＲ９−３００ＰＹネガ型フォトレジスト（Ｆｕｔｕｒｒｅｘ（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＪ）より入手可能）で製造されたフォトレジストマスクが重ね合わされた比較例１の試料片を、実施例１の手順を用いてエッチングした。図５は、結果として得られた構造の走査電子顕微鏡写真であり、壁角度がほぼ９０度であるＩＩ−ＶＩ材料の深いエッチングを示している。エッチング速度は、半導体材料で３４１ｎｍ／分及びフォトレジスト材料で１２６ｎｍ／分であると計算された。
【００３１】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する「特許請求の範囲」によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。本開示に引用された全ての参照文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【図１ａ】
2013510445.tif 000004
【図１ｂ】
2013510445.tif 000005
【図１ｃ】
2013510445.tif 000006
【図１ｄ】
2013510445.tif 000007
【図１ｅ】
2013510445.tif 000008
【図２】
2013510445.tif 000009
【図３】
2013510445.tif 000010
【図４】
2013510445.tif 000011
【図５】
2013510445.tif 000012
【国際調査報告】
2013510445.tif 000013
2013510445.tif 000014