JP2003051488A - イオンビーム微細加工方法 - Google Patents
イオンビーム微細加工方法Info
- Publication number
- JP2003051488A JP2003051488A JP2001238972A JP2001238972A JP2003051488A JP 2003051488 A JP2003051488 A JP 2003051488A JP 2001238972 A JP2001238972 A JP 2001238972A JP 2001238972 A JP2001238972 A JP 2001238972A JP 2003051488 A JP2003051488 A JP 2003051488A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- oxide film
- ion beam
- ion
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 48
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 15
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 13
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910005230 Ga2 O3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910016997 As2 O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 67
- 239000010408 film Substances 0.000 description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 7
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N Arsenious Acid Chemical compound O1[As]2O[As]1O2 GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- -1 As2O Inorganic materials 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910017011 AsBr3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100321669 Fagopyrum esculentum FA02 gene Proteins 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005224 Ga2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020667 PBr3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- JMBNQWNFNACVCB-UHFFFAOYSA-N arsenic tribromide Chemical compound Br[As](Br)Br JMBNQWNFNACVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N quinolin-8-ol Chemical group C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00523—Etching material
- B81C1/00531—Dry etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0128—Processes for removing material
- B81C2201/0143—Focussed beam, i.e. laser, ion or e-beam
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＡｓを含むＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表
面に、自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2
Ｏ等の表面酸化膜を予め除去する必要性がなく、また、
複雑で微細化された回路パターンを形成するためのドラ
イエッチング用マスクを形成することなく、ＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-y層表面に、量子デバイスに用いられる微
細な回路パターンを形成するイオンビーム微細加工方法
を提供する。 【解決手段】 単体のＧａＡｓ及びＩｎＰ基板を含む、
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y（０≦ｘ、ｙ≦１）層表面に、
任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したＧａ
イオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のも
とでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的にＧａ
2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させた後、前記ＧａxＩ
ｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を臭素化物により一原子層単位
でドライエッチングし、前記Ｇａ2Ｏ 3又はＧａ2Ｏに置
換した部分以外の前記表面酸化膜並びにＧａxＩｎ1-xＡ
ｓyＰ1 -y層を除去する。
面に、自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2
Ｏ等の表面酸化膜を予め除去する必要性がなく、また、
複雑で微細化された回路パターンを形成するためのドラ
イエッチング用マスクを形成することなく、ＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-y層表面に、量子デバイスに用いられる微
細な回路パターンを形成するイオンビーム微細加工方法
を提供する。 【解決手段】 単体のＧａＡｓ及びＩｎＰ基板を含む、
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y（０≦ｘ、ｙ≦１）層表面に、
任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したＧａ
イオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のも
とでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的にＧａ
2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させた後、前記ＧａxＩ
ｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を臭素化物により一原子層単位
でドライエッチングし、前記Ｇａ2Ｏ 3又はＧａ2Ｏに置
換した部分以外の前記表面酸化膜並びにＧａxＩｎ1-xＡ
ｓyＰ1 -y層を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体基
板、特にＧａＡｓ及びＩｎＰ基板上にエピタキシャル成
長された、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面のイオンビー
ム微細加工方法に関するものである。
板、特にＧａＡｓ及びＩｎＰ基板上にエピタキシャル成
長された、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面のイオンビー
ム微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロエレクトロニクスの中核
をなすＵＬＳＩの集積度の向上とともに、これら量子デ
バイスにおける回路パターンは微細化の一途をたどって
いる。従来、半導体デバイスの作製プロセスでは、絶縁
膜や金属薄膜の不要部分を、レジストパターン通りに高
精度で取り除くための基礎技術として、半導体結晶のエ
ッチング法が広く採用されている。このエッチング法の
ための手段として、ハロゲンガスを用いたドライエッチ
ングの検討も進められている。このドライエッチング
は、超高真空中の比較的清浄な雰囲気でエッチングを行
うため、微細な量子デバイスの加工が可能なものとして
期待されている。
をなすＵＬＳＩの集積度の向上とともに、これら量子デ
バイスにおける回路パターンは微細化の一途をたどって
いる。従来、半導体デバイスの作製プロセスでは、絶縁
膜や金属薄膜の不要部分を、レジストパターン通りに高
精度で取り除くための基礎技術として、半導体結晶のエ
ッチング法が広く採用されている。このエッチング法の
ための手段として、ハロゲンガスを用いたドライエッチ
ングの検討も進められている。このドライエッチング
は、超高真空中の比較的清浄な雰囲気でエッチングを行
うため、微細な量子デバイスの加工が可能なものとして
期待されている。
【０００３】例えば、デバイス材料として代表的なＳｉ
については、フッ素および塩素系のハロゲンガスによる
ドライエッチングプロセスが検討されてきている。しか
しながら、これまでのところ、このシリコンの場合につ
いても、より微細な量子素子を作製するためのドライエ
ッチングプロセスはいまだ完成していないのが実情であ
る。そして、ＧａＡｓを含むＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y等
の化合物半導体についてもドライエッチングプロセスに
関する報告は多いが、量子素子の作製を可能とする技術
的手段についてはいまだＳｉ同様に、完成していないの
が実情である。
については、フッ素および塩素系のハロゲンガスによる
ドライエッチングプロセスが検討されてきている。しか
しながら、これまでのところ、このシリコンの場合につ
いても、より微細な量子素子を作製するためのドライエ
ッチングプロセスはいまだ完成していないのが実情であ
る。そして、ＧａＡｓを含むＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y等
の化合物半導体についてもドライエッチングプロセスに
関する報告は多いが、量子素子の作製を可能とする技術
的手段についてはいまだＳｉ同様に、完成していないの
が実情である。
【０００４】例えば、ＧａＡｓはＳｉに比べ電子の移動
度が大きく、Ｓｉより高周波、高速の動作が可能な材料
であって、資源の豊かさ、結晶の完全性等の点から工業
規模の大きさで発展し、Ｓｉに代わり、その限界を克服
する化合物半導体の１種としてその優れた性質と多様性
で注目されているものである。またこのＧａＡｓ等の化
合物半導体のエピタキシャル結晶技術として、ＭＢＥ
（分子線エピタキシャル成長）法や、ＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長）法等の技術が進歩し、一様な結晶成長が
可能になってきており、化合物半導体のデバイス材料と
しての重要度は増してきている。
度が大きく、Ｓｉより高周波、高速の動作が可能な材料
であって、資源の豊かさ、結晶の完全性等の点から工業
規模の大きさで発展し、Ｓｉに代わり、その限界を克服
する化合物半導体の１種としてその優れた性質と多様性
で注目されているものである。またこのＧａＡｓ等の化
合物半導体のエピタキシャル結晶技術として、ＭＢＥ
（分子線エピタキシャル成長）法や、ＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長）法等の技術が進歩し、一様な結晶成長が
可能になってきており、化合物半導体のデバイス材料と
しての重要度は増してきている。
【０００５】そこで、本発明者は、化合物半導体等に対
する従来のハロゲンガスによるドライエッチング方法の
技術的限界を克服するドライエッチング方法として、半
導体結晶表面を臭素化物により一原子層単位でドライエ
ッチングする方法を開発し、特開平８−３２１４８３号
公報で開示している。
する従来のハロゲンガスによるドライエッチング方法の
技術的限界を克服するドライエッチング方法として、半
導体結晶表面を臭素化物により一原子層単位でドライエ
ッチングする方法を開発し、特開平８−３２１４８３号
公報で開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＡ
ｓ層表面に精度良く回路パターンを形成するためには、
前述の一原子層単位でドライエッチングする場合であっ
ても、ドライエッチング用マスクを形成する必要があっ
た。近年の、量子デバイスにおける回路パターンは微細
化、複雑化に伴い、このドライエッチング用マスクその
ものの作製も困難となり、形状、寸法の再現性が悪くな
るという問題があった。
ｓ層表面に精度良く回路パターンを形成するためには、
前述の一原子層単位でドライエッチングする場合であっ
ても、ドライエッチング用マスクを形成する必要があっ
た。近年の、量子デバイスにおける回路パターンは微細
化、複雑化に伴い、このドライエッチング用マスクその
ものの作製も困難となり、形状、寸法の再現性が悪くな
るという問題があった。
【０００７】また、ＧａＡｓ層表面には、自然にＡｓ2
Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2Ｏ等の表面酸化膜が形成されてお
り、ドライエッチング用マスクを形成するにあたり、こ
の表面酸化膜を除去する必要もあった。
Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2Ｏ等の表面酸化膜が形成されてお
り、ドライエッチング用マスクを形成するにあたり、こ
の表面酸化膜を除去する必要もあった。
【０００８】本発明は、前記問題点に鑑みなされたもの
であり、ＧａＡｓを含むＧａxＩｎ1 -xＡｓyＰ1-y層表面
に、自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2Ｏ
等の表面酸化膜を予め除去する必要性がなく、また、複
雑で微細化された回路パターンを形成するためのドライ
エッチング用マスクを形成することなく、ＧａxＩｎ1 -x
ＡｓyＰ1-y層表面に、量子デバイスに用いられる微細な
回路パターンをその場で形成するイオンビーム微細加工
方法を提供することを目的とする。
であり、ＧａＡｓを含むＧａxＩｎ1 -xＡｓyＰ1-y層表面
に、自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇａ2Ｏ
等の表面酸化膜を予め除去する必要性がなく、また、複
雑で微細化された回路パターンを形成するためのドライ
エッチング用マスクを形成することなく、ＧａxＩｎ1 -x
ＡｓyＰ1-y層表面に、量子デバイスに用いられる微細な
回路パターンをその場で形成するイオンビーム微細加工
方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明のイオンビーム微細加工方法は、単体のＧａＡ
ｓ及びＩｎＰ基板を含む、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表
面に、任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御し
たＧａイオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓ yＰ1-y層
表面に形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子放
射のもとでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的
にＧａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させた後、前記
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を臭素化物により一原子
層単位でドライエッチングし、前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2
Ｏに置換した部分以外の前記表面酸化膜及びＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-yを除去するものである。また、前記臭素
化物に、ＡｓＢｒ3、ＰＢｒ3を用いるものである。ま
た、前記Ｇａイオンの注入量を制御することによって前
記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を、ネガ型、ポジ型の
いずれにも加工することができるものである。
の本発明のイオンビーム微細加工方法は、単体のＧａＡ
ｓ及びＩｎＰ基板を含む、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表
面に、任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御し
たＧａイオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓ yＰ1-y層
表面に形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子放
射のもとでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的
にＧａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させた後、前記
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を臭素化物により一原子
層単位でドライエッチングし、前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2
Ｏに置換した部分以外の前記表面酸化膜及びＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-yを除去するものである。また、前記臭素
化物に、ＡｓＢｒ3、ＰＢｒ3を用いるものである。ま
た、前記Ｇａイオンの注入量を制御することによって前
記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を、ネガ型、ポジ型の
いずれにも加工することができるものである。
【００１０】本発明は、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面
に、直接、任意のイオンビーム径及びイオン電流密度に
調整したＧａイオンを注入し、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y
層表面に自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇ
ａ2Ｏ等の酸化物を選択的に化学的に安定なＧａ2Ｏ3に
置換する。そして、それ以外のＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ等の
酸化物を１０-8Ｐａ以下程度の減圧環境下において選択
的に熱脱離させる。このとき、安定な酸化膜（Ｇａ
2Ｏ3）に置換された酸化膜が従来のリソグラフィ法に用
いられていたマスクと同等の役割を果たし、ＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-y層母材を、ＡｓＢｒ3等の臭素化物の雰囲
気で一原子層毎にエッチングすると、化学的に安定な酸
化膜であるＧａ2Ｏ3がＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
残り、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に回路パターンを
形成できるものである。したがって、Ｇａイオン注入時
にイオンビームによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表
面に回路パターン等を描くことによって、ＧａxＩｎ1-x
ＡｓyＰ1-y層表面のＧａイオン注入部には、化学的に安
定なＧａ2Ｏ3が形成され、このＧａ2Ｏ3が臭素化物によ
るドライエッチング時にエッチングされずに残り、Ｇａ
xＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層に任意のパターンの回路パターン
を加工することが可能となる。また、Ｇａイオン注入時
のＧａイオン注入量によって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y
層表面をポジ型、ネガ型のいずれにも加工することが可
能となる。このように、本発明のイオンビーム微細加工
方法は、ドライエッチングの際に用いていたドライエッ
チング用マスクを作製して使用する必要もなく、Ｇａイ
オンの注入量を制御することによって、ＧａxＩｎ1-xＡ
ｓyＰ1-y層表面に形成されるパターンを自在に調整する
ことが可能となる。このため、近年の量子デバイスに用
いられる回路パターンのように、複雑化し、微細化した
回路パターンにも対応が可能となる。
に、直接、任意のイオンビーム径及びイオン電流密度に
調整したＧａイオンを注入し、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y
層表面に自然に形成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ、Ｇ
ａ2Ｏ等の酸化物を選択的に化学的に安定なＧａ2Ｏ3に
置換する。そして、それ以外のＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ等の
酸化物を１０-8Ｐａ以下程度の減圧環境下において選択
的に熱脱離させる。このとき、安定な酸化膜（Ｇａ
2Ｏ3）に置換された酸化膜が従来のリソグラフィ法に用
いられていたマスクと同等の役割を果たし、ＧａxＩｎ
1-xＡｓyＰ1-y層母材を、ＡｓＢｒ3等の臭素化物の雰囲
気で一原子層毎にエッチングすると、化学的に安定な酸
化膜であるＧａ2Ｏ3がＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
残り、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に回路パターンを
形成できるものである。したがって、Ｇａイオン注入時
にイオンビームによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表
面に回路パターン等を描くことによって、ＧａxＩｎ1-x
ＡｓyＰ1-y層表面のＧａイオン注入部には、化学的に安
定なＧａ2Ｏ3が形成され、このＧａ2Ｏ3が臭素化物によ
るドライエッチング時にエッチングされずに残り、Ｇａ
xＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層に任意のパターンの回路パターン
を加工することが可能となる。また、Ｇａイオン注入時
のＧａイオン注入量によって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y
層表面をポジ型、ネガ型のいずれにも加工することが可
能となる。このように、本発明のイオンビーム微細加工
方法は、ドライエッチングの際に用いていたドライエッ
チング用マスクを作製して使用する必要もなく、Ｇａイ
オンの注入量を制御することによって、ＧａxＩｎ1-xＡ
ｓyＰ1-y層表面に形成されるパターンを自在に調整する
ことが可能となる。このため、近年の量子デバイスに用
いられる回路パターンのように、複雑化し、微細化した
回路パターンにも対応が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明に
係るイオンビーム微細加工方法の実施の形態の一例を説
明する。図１において、１はＧａＡｓ層であり、２はＧ
ａＡｓ層１表面に自然に形成されているＡｓ2Ｏ3等の表
面の表面酸化膜を示している。また、図１において、紙
面左から右にかけて、即ち、図１（ａ）〜（ｄ）に移る
にしたがってＧａイオンの注入量が増加していることを
示している。
係るイオンビーム微細加工方法の実施の形態の一例を説
明する。図１において、１はＧａＡｓ層であり、２はＧ
ａＡｓ層１表面に自然に形成されているＡｓ2Ｏ3等の表
面の表面酸化膜を示している。また、図１において、紙
面左から右にかけて、即ち、図１（ａ）〜（ｄ）に移る
にしたがってＧａイオンの注入量が増加していることを
示している。
【００１２】本実施形態例に係るイオンビーム微細加工
方法は、まず、ＧａＡｓ層１表面に自然に形成されてい
るＡｓ2Ｏ3等の表面酸化膜２を除去することなく、この
表面酸化膜２の表面に向ってイオンビーム径を０．５μ
ｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下、更に好ましくは
０．１μｍ以下に絞ったＧａイオン４を真空中で照射し
て、表面酸化膜２にＧａイオンを注入する。Ｇａイオン
の注入により、表面酸化膜２のＡｓ2Ｏ3や、Ａｓ2Ｏ等
の酸化物は、ある注入量以下では化学的に安定した酸化
物Ｇａ2Ｏ3３に置換される（図１（ａ）上段参照）。次
に、表面酸化膜２の一部をＧａ2Ｏ3３に置換したＧａＡ
ｓ層１を５８０℃に昇温する事によりＧａ 2Ｏ3３以外の
表面酸化膜２が熱脱離し、その後表面を臭素化物で照射
する事により原子層一層単位でドライエッチングし、Ｇ
ａ2Ｏ3３に置換された部分以外を除去する（図１（ａ）
下段参照）。この時、ＧａＡｓ層１の表面を所定の回路
パターンとなるように、Ｇａイオンによってパターニン
グすると、ＧａＡｓ層１表面に任意の回路パターンを加
工することが可能となる。
方法は、まず、ＧａＡｓ層１表面に自然に形成されてい
るＡｓ2Ｏ3等の表面酸化膜２を除去することなく、この
表面酸化膜２の表面に向ってイオンビーム径を０．５μ
ｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下、更に好ましくは
０．１μｍ以下に絞ったＧａイオン４を真空中で照射し
て、表面酸化膜２にＧａイオンを注入する。Ｇａイオン
の注入により、表面酸化膜２のＡｓ2Ｏ3や、Ａｓ2Ｏ等
の酸化物は、ある注入量以下では化学的に安定した酸化
物Ｇａ2Ｏ3３に置換される（図１（ａ）上段参照）。次
に、表面酸化膜２の一部をＧａ2Ｏ3３に置換したＧａＡ
ｓ層１を５８０℃に昇温する事によりＧａ 2Ｏ3３以外の
表面酸化膜２が熱脱離し、その後表面を臭素化物で照射
する事により原子層一層単位でドライエッチングし、Ｇ
ａ2Ｏ3３に置換された部分以外を除去する（図１（ａ）
下段参照）。この時、ＧａＡｓ層１の表面を所定の回路
パターンとなるように、Ｇａイオンによってパターニン
グすると、ＧａＡｓ層１表面に任意の回路パターンを加
工することが可能となる。
【００１３】ここで、このドライエッチングによると、
平坦性のよい表面を再現性よく得ることを可能としてい
る。具体的には、この臭素化物によるエッチングでは、
エッチングされていく原子が表面のステップ位置および
キンク位置の原子であって、表面の凹凸を構成している
ステップ・キンクを優先的に取り除くため、原子層を一
層単位でエッチングすることができる。このような一層
単位でのエッチングの結果得られる表面はきわめて平坦
性の高いものである。すなわち原子レベルで平坦な表面
を得ることができる。さらにこの方法はへき開面である
（１１０）面でも、面指数に関わらない同様なエッチン
グを可能としている。このため、ＧａＡｓ結晶の表面は
（１００）、（１１０）、（１１１）のいずれの面でも
面指数によらず一層単位でのエッチング、すなわち、ナ
ノ・オーダー単位でのエッチング深さ、及び加工領域の
側面形状をその場で制御することが可能となる。
平坦性のよい表面を再現性よく得ることを可能としてい
る。具体的には、この臭素化物によるエッチングでは、
エッチングされていく原子が表面のステップ位置および
キンク位置の原子であって、表面の凹凸を構成している
ステップ・キンクを優先的に取り除くため、原子層を一
層単位でエッチングすることができる。このような一層
単位でのエッチングの結果得られる表面はきわめて平坦
性の高いものである。すなわち原子レベルで平坦な表面
を得ることができる。さらにこの方法はへき開面である
（１１０）面でも、面指数に関わらない同様なエッチン
グを可能としている。このため、ＧａＡｓ結晶の表面は
（１００）、（１１０）、（１１１）のいずれの面でも
面指数によらず一層単位でのエッチング、すなわち、ナ
ノ・オーダー単位でのエッチング深さ、及び加工領域の
側面形状をその場で制御することが可能となる。
【００１４】このドライエッチングにおいては、臭素化
物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐａレベ
ルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０-5Ｐａ
のＶ族分子ガス分圧下でのエッチャントガスの導入によ
りエッチングを実施することができる。ここで、エッチ
ャントガスとして用いられる臭素化物としては、好まし
くはＡｓとの化合物であるＡｓＢｒ3、又Ｐとの化合物
であるＰＢｒ3がその代表的なものとして例示される。
もちろん、他種のものであってもよい。
物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐａレベ
ルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０-5Ｐａ
のＶ族分子ガス分圧下でのエッチャントガスの導入によ
りエッチングを実施することができる。ここで、エッチ
ャントガスとして用いられる臭素化物としては、好まし
くはＡｓとの化合物であるＡｓＢｒ3、又Ｐとの化合物
であるＰＢｒ3がその代表的なものとして例示される。
もちろん、他種のものであってもよい。
【００１５】このように、表面原子層一層単位毎にエッ
チングすることが可能であるため、ＧａxＩｎ1-xＡｓy
Ｐ1-y層表面に存在する表面酸化膜がＧａイオンの照射
によって形成される微細寸法の化学的に安定なＧａ2Ｏ3
に置換された以外の部分をナノ・オーダー単位で加工す
ることが可能となり、再現性良く且つ容易に高アスペク
ト比の微細構造を形成することができ、ネガ型リソグラ
フィを行う事が可能となる。
チングすることが可能であるため、ＧａxＩｎ1-xＡｓy
Ｐ1-y層表面に存在する表面酸化膜がＧａイオンの照射
によって形成される微細寸法の化学的に安定なＧａ2Ｏ3
に置換された以外の部分をナノ・オーダー単位で加工す
ることが可能となり、再現性良く且つ容易に高アスペク
ト比の微細構造を形成することができ、ネガ型リソグラ
フィを行う事が可能となる。
【００１６】Ｇａイオン４を、前述の場合よりも高いイ
オン電流密度で照射して、その注入量を多くすると、図
１（ｂ）に示すように、ある所定の注入量を超えるとＧ
ａ2Ｏ3３膜はスパッタリングされＧａイオンはＧａＡｓ
層１に侵入し、ＧａＡｓ層１にＧａイオンが注入され
る。そして、Ｇａイオンが注入されることによって、Ｇ
ａＡｓ層１は、非晶質化されたＧａＡｓ層５となり、表
面には溝が形成される（図１（ｂ）上段参照）。次に、
表面酸化膜２の一部をＧａ2Ｏ3３に置換したＧａＡｓ層
１の表面を臭素化物により原子層一層単位でドライエッ
チングし、Ｇａ 2Ｏ3３に置換された部分以外、及びＧａ
2Ｏ3３のＧａイオンに依りスパッタリングされた部分を
除去すると、頂点部分に溝が形成された所定のパターン
にパターニングされた表面ができる（図１（ｂ）下段参
照）。
オン電流密度で照射して、その注入量を多くすると、図
１（ｂ）に示すように、ある所定の注入量を超えるとＧ
ａ2Ｏ3３膜はスパッタリングされＧａイオンはＧａＡｓ
層１に侵入し、ＧａＡｓ層１にＧａイオンが注入され
る。そして、Ｇａイオンが注入されることによって、Ｇ
ａＡｓ層１は、非晶質化されたＧａＡｓ層５となり、表
面には溝が形成される（図１（ｂ）上段参照）。次に、
表面酸化膜２の一部をＧａ2Ｏ3３に置換したＧａＡｓ層
１の表面を臭素化物により原子層一層単位でドライエッ
チングし、Ｇａ 2Ｏ3３に置換された部分以外、及びＧａ
2Ｏ3３のＧａイオンに依りスパッタリングされた部分を
除去すると、頂点部分に溝が形成された所定のパターン
にパターニングされた表面ができる（図１（ｂ）下段参
照）。
【００１７】また、図１（ｃ）に示すように、表面酸化
膜２へのＧａイオン４の注入量を多くすると、表面に形
成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ等がＧａ2Ｏ3に置換し
ていくが、前述同様、ある所定のＧａイオン注入量を超
えると、Ｇａ2Ｏ3がＧａイオンによってスパッタリング
されるようになる（図１（ｃ）上段参照）。そして、Ｇ
ａＡｓ層１にＧａイオンが注入されることで、ＧａＡｓ
層１は非晶質化したＧａＡｓ層５となる。この非晶質化
したＧａＡｓ層５は、単結晶ＧａＡｓに比べ大きなエッ
チング速度を示す。このため、ＧａＡｓ層１の表面を、
臭素化物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐ
ａレベルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０
-5Ｐａのガス分圧でのエッチャントガスの導入によりド
ライエッチングを行うと、Ｇａイオン４が注入されてい
ない部分に比べて早くエッチングされ、図１（ｃ）下段
に示すように、溝の外側に比べエッチングされる量が多
く、内側に深いエッチングのＶ溝が形成される。
膜２へのＧａイオン４の注入量を多くすると、表面に形
成されているＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ等がＧａ2Ｏ3に置換し
ていくが、前述同様、ある所定のＧａイオン注入量を超
えると、Ｇａ2Ｏ3がＧａイオンによってスパッタリング
されるようになる（図１（ｃ）上段参照）。そして、Ｇ
ａＡｓ層１にＧａイオンが注入されることで、ＧａＡｓ
層１は非晶質化したＧａＡｓ層５となる。この非晶質化
したＧａＡｓ層５は、単結晶ＧａＡｓに比べ大きなエッ
チング速度を示す。このため、ＧａＡｓ層１の表面を、
臭素化物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐ
ａレベルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０
-5Ｐａのガス分圧でのエッチャントガスの導入によりド
ライエッチングを行うと、Ｇａイオン４が注入されてい
ない部分に比べて早くエッチングされ、図１（ｃ）下段
に示すように、溝の外側に比べエッチングされる量が多
く、内側に深いエッチングのＶ溝が形成される。
【００１８】さらに、注入するＧａイオン量を増やして
いくと、ＧａＡｓ層１の非晶質化の範囲が拡大して、Ｇ
ａイオンによってスパッタリングされる（図１（ｄ）上
段参照）。このＧａＡｓ層１の表面を、前述同様に臭素
化物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐａレ
ベルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０-5Ｐ
ａのガス分圧でのエッチャントガスの導入によりドライ
エッチングを行うと、表面に深い溝を加工することがで
きる（図１（ｄ）下段参照）。
いくと、ＧａＡｓ層１の非晶質化の範囲が拡大して、Ｇ
ａイオンによってスパッタリングされる（図１（ｄ）上
段参照）。このＧａＡｓ層１の表面を、前述同様に臭素
化物ガスを用いて超高真空中で、たとえば１０-8Ｐａレ
ベルへの排気後、５００〜６００℃で１０-6〜１０-5Ｐ
ａのガス分圧でのエッチャントガスの導入によりドライ
エッチングを行うと、表面に深い溝を加工することがで
きる（図１（ｄ）下段参照）。
【００１９】このように、本発明に係るイオンビーム微
細加工方法によると、ＧａＡｓ層表面に自然に形成され
ているＡｓ2Ｏ3等の表面酸化膜を除去することなく、該
表面酸化膜にＧａイオンを注入することで、表面に化学
的に安定なＧａ2Ｏ3を形成することが可能となる。そし
て、注入するＧａイオン量を制御することによって臭素
化物によるドライエッチング後のＧａＡｓ層表面をネガ
型、ポジ型のいずれにも加工することが可能となる。ま
た、Ｇａイオン注入時に所定の回路パターンとなるよう
にＧａＡｓ層表面をイオンビームで描画することによっ
て、容易に任意の回路パターンを再現性良く加工するこ
とができる。これによって、半導体デバイスはもちろん
であるが、波長弁別デバイス、マイクロマシニングやマ
イクロコンポーネント等の微細加工、量子細線・量子箱
等へ応用が可能となる。なお、本実施形態例では、Ｇａ
Ａｓ層について説明したが、ＧａxＩｎ1-xＡｓ yＰ1-y層
であれば、本実施形態例で説明したＧａＡｓ層と同様の
効果を奏し、ＧａＡｓ層に限定されるものではない。
細加工方法によると、ＧａＡｓ層表面に自然に形成され
ているＡｓ2Ｏ3等の表面酸化膜を除去することなく、該
表面酸化膜にＧａイオンを注入することで、表面に化学
的に安定なＧａ2Ｏ3を形成することが可能となる。そし
て、注入するＧａイオン量を制御することによって臭素
化物によるドライエッチング後のＧａＡｓ層表面をネガ
型、ポジ型のいずれにも加工することが可能となる。ま
た、Ｇａイオン注入時に所定の回路パターンとなるよう
にＧａＡｓ層表面をイオンビームで描画することによっ
て、容易に任意の回路パターンを再現性良く加工するこ
とができる。これによって、半導体デバイスはもちろん
であるが、波長弁別デバイス、マイクロマシニングやマ
イクロコンポーネント等の微細加工、量子細線・量子箱
等へ応用が可能となる。なお、本実施形態例では、Ｇａ
Ａｓ層について説明したが、ＧａxＩｎ1-xＡｓ yＰ1-y層
であれば、本実施形態例で説明したＧａＡｓ層と同様の
効果を奏し、ＧａＡｓ層に限定されるものではない。
【００２０】以下、実施例によって本発明を更に具体的
に説明する。 （実施例１）ＧａＡｓ層表面に自然に形成されているＡ
ｓ2Ｏ3等の表面酸化膜の表面に向ってイオンビーム径を
０．１μｍに絞ったＧａイオンを真空中で６×１０13個
／ｃｍ2、加速電圧３０ｋＶで照射して、表面酸化膜に
Ｇａイオンを注入する。Ｇａイオン注入後、超高真空装
置に設置し、１０-8Ｐａレベルへ排気後、５８０℃に昇
温し、Ｇａ2Ｏ3以外の酸化膜の除去後に、５００〜６３
０℃で１０-6〜１０-5Ｐａのガス分圧でのＡｓＢｒ3ガ
スを導入してエッチングを行なう。
に説明する。 （実施例１）ＧａＡｓ層表面に自然に形成されているＡ
ｓ2Ｏ3等の表面酸化膜の表面に向ってイオンビーム径を
０．１μｍに絞ったＧａイオンを真空中で６×１０13個
／ｃｍ2、加速電圧３０ｋＶで照射して、表面酸化膜に
Ｇａイオンを注入する。Ｇａイオン注入後、超高真空装
置に設置し、１０-8Ｐａレベルへ排気後、５８０℃に昇
温し、Ｇａ2Ｏ3以外の酸化膜の除去後に、５００〜６３
０℃で１０-6〜１０-5Ｐａのガス分圧でのＡｓＢｒ3ガ
スを導入してエッチングを行なう。
【００２１】図２（ａ）に、その表面の原子間力顕微鏡
（以下、ＡＦＭという。）像を示す。図２（ａ）に示す
ように、ＧａＡｓ層表面には、ＡｓＢｒ3ガスによって
エッチングされなかったＧａイオンが注入されて表面酸
化膜がＧａ2Ｏ3に置換された部分が凸状に形成されてい
るのが観察できる。
（以下、ＡＦＭという。）像を示す。図２（ａ）に示す
ように、ＧａＡｓ層表面には、ＡｓＢｒ3ガスによって
エッチングされなかったＧａイオンが注入されて表面酸
化膜がＧａ2Ｏ3に置換された部分が凸状に形成されてい
るのが観察できる。
【００２２】（実施例２）Ｇａイオンの注入量を６×１
０14個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
０14個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
【００２３】図２（ｂ）に、注入領域中心部分ではドー
ズ量（注入量）が局部的に増大し安定なＧａ2Ｏ3がスパ
ッタリングされ、頂点部分に溝が形成されたパターンが
形成されているのが観察できる。
ズ量（注入量）が局部的に増大し安定なＧａ2Ｏ3がスパ
ッタリングされ、頂点部分に溝が形成されたパターンが
形成されているのが観察できる。
【００２４】（実施例３）Ｇａイオンの注入量を６×１
０15個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
０15個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
【００２５】図２（ｃ）に、その表面のＡＦＭ像を示
す。図２（ｃ）に示すように、ＧａＡｓ層表面には、Ｇ
ａイオンによって、ＧａＡｓ層がアモルファス化するこ
とで、ＡｓＢｒ3にエッチングされ易くなり深い溝が形
成されているのが観察できる。
す。図２（ｃ）に示すように、ＧａＡｓ層表面には、Ｇ
ａイオンによって、ＧａＡｓ層がアモルファス化するこ
とで、ＡｓＢｒ3にエッチングされ易くなり深い溝が形
成されているのが観察できる。
【００２６】（実施例４）Ｇａイオンの注入量を６×１
０17個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
０17個／ｃｍ2とした以外、実施例１と同様にして、Ｇ
ａイオンを注入した後、表面をＡｓＢｒ3ガスでドライ
エッチングをおこなった。
【００２７】図２（ｄ）に、その表面のＡＦＭ像を示
す。図２（ｄ）に示すように、ＧａＡｓ層表面には、Ｇ
ａイオンによって、ＧａＡｓ層が非晶質化することで、
ＡｓＢｒ3にエッチングされ易くなり深い溝が形成され
ているのが観察できる。
す。図２（ｄ）に示すように、ＧａＡｓ層表面には、Ｇ
ａイオンによって、ＧａＡｓ層が非晶質化することで、
ＡｓＢｒ3にエッチングされ易くなり深い溝が形成され
ているのが観察できる。
【００２８】以上のように、ＧａＡｓ層表面に形成され
ている表面酸化膜にＧａイオンを注入することによっ
て、臭素化物によってエッチングされない化学的に安定
なＧａ 2Ｏ3を形成することができ、さらに、Ｇａイオン
の注入量を制御することによって、ＧａＡｓ層表面に形
成されるパターンをポジ型、ネガ型のいずれにも加工す
ることが可能となる。
ている表面酸化膜にＧａイオンを注入することによっ
て、臭素化物によってエッチングされない化学的に安定
なＧａ 2Ｏ3を形成することができ、さらに、Ｇａイオン
の注入量を制御することによって、ＧａＡｓ層表面に形
成されるパターンをポジ型、ネガ型のいずれにも加工す
ることが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層等の化合物半導体を含む
半導体結晶表面に自然に形成されている表面酸化膜を除
去することなく、その表面酸化膜にＧａイオンを注入す
ることによって、臭素化物によってエッチングされない
化学的に安定なＧａ2Ｏ3を形成することができる。この
ため、従来のようにエッチングの際にエッチング用マス
クを使用することなく表面に任意の回路パターンを加工
することができる。さらに、Ｇａイオンの注入量を制御
することによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に形
成されるパターンをポジ型、ネガ型のいずれにも加工す
ることが可能となる。これによって、多様な量子デバイ
ス特性を生かした有用な素子例えば量子細線、量子箱、
回折格子、マイクロマシンの実現も可能となる。また、
一原子層毎にエッチングすることが可能であるため、Ｇ
ａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層の結晶方位によって、形成され
る溝の形状を自在に制御可能とできる。
り、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層等の化合物半導体を含む
半導体結晶表面に自然に形成されている表面酸化膜を除
去することなく、その表面酸化膜にＧａイオンを注入す
ることによって、臭素化物によってエッチングされない
化学的に安定なＧａ2Ｏ3を形成することができる。この
ため、従来のようにエッチングの際にエッチング用マス
クを使用することなく表面に任意の回路パターンを加工
することができる。さらに、Ｇａイオンの注入量を制御
することによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に形
成されるパターンをポジ型、ネガ型のいずれにも加工す
ることが可能となる。これによって、多様な量子デバイ
ス特性を生かした有用な素子例えば量子細線、量子箱、
回折格子、マイクロマシンの実現も可能となる。また、
一原子層毎にエッチングすることが可能であるため、Ｇ
ａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層の結晶方位によって、形成され
る溝の形状を自在に制御可能とできる。
【図１】本発明に係るイオンビーム微細加工方法の実施
形態例をイオン・ドーズ量（イオン注入量）の違いによ
る形成過程の違いを説明するための図である。
形態例をイオン・ドーズ量（イオン注入量）の違いによ
る形成過程の違いを説明するための図である。
【図２】本発明に係るイオンビーム微細加工方法のイオ
ン・ドーズ量（イオン注入量）が異なる基板表面のＡＦ
Ｍ像を示す図である。
ン・ドーズ量（イオン注入量）が異なる基板表面のＡＦ
Ｍ像を示す図である。
１ ＧａＡｓ層
２ 自然酸化膜
３ 酸化膜Ｇａ2Ｏ3
４ Ｇａイオンビーム
５ Ｇａイオンが注入されたＧａＡｓ層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F004 BA17 DA00 DB19 DB21 EA04
EA39 EB08 FA02
Claims (4)
- 【請求項１】 単体のＧａＡｓ及びＩｎＰ基板を含む、
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y（０≦ｘ、ｙ≦１）層表面に、
任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したＧａ
イオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のも
とでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的にＧａ
2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させた後、前記ＧａxＩ
ｎ1- xＡｓyＰ1-y層表面を臭素化物により一原子層単位
でドライエッチングし、前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置
換した部分以外の前記表面酸化膜及びＧａxＩｎ1-xＡｓ
yＰ1-y基板を除去するネガ型リソグラフィを可能にする
イオンビーム微細加工方法。 - 【請求項２】 単体のＧａＡｓ及びＩｎＰ基板を含む、
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y（０≦ｘ、ｙ≦１）層表面に、
任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したＧａ
イオンを注入し、前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面に
形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のも
とでのＧａイオン打ち込みにより酸化層を選択的にＧａ
2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換又は生成させ、前記Ｇａイオン
により前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏの一部をスパッタリン
グし、前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏのスパッタリングされ
た部分から該Ｇａイオンを前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y
層に注入して前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層を非晶質化
させた後、臭素化物により一原子層単位でドライエッチ
ングし、前記Ｇａ2Ｏ3又はＧａ2Ｏに置換した部分以外
の前記表面酸化膜及びその部分のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ
1-y層とＧａイオン注入で非晶質化されたＧａxＩｎ1-x
ＡｓyＰ1-y層を除去するポジ型リソグラフィを可能にす
るイオンビーム微細加工方法。 - 【請求項３】 前記臭素化物に、ＡｓＢｒ3、ＰＢｒ3を
用いる請求項１又は２に記載のイオンビーム微細加工方
法。 - 【請求項４】 前記Ｇａイオンの注入量を制御すること
によって前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y層表面を、ナノ・
オーダー単位でエッチング深さ、及び加工領域の側面形
状をその場で制御することが可能な請求項１〜３のいず
れかに記載のイオンビーム微細加工方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238972A JP4803513B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | イオンビーム微細加工方法 |
| PCT/JP2002/007999 WO2003015145A1 (fr) | 2001-08-07 | 2002-08-06 | Procede de micro-usinage utilisant un faisceau ionique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238972A JP4803513B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | イオンビーム微細加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003051488A true JP2003051488A (ja) | 2003-02-21 |
| JP4803513B2 JP4803513B2 (ja) | 2011-10-26 |
Family
ID=19069803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001238972A Expired - Fee Related JP4803513B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | イオンビーム微細加工方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4803513B2 (ja) |
| WO (1) | WO2003015145A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1638137A1 (en) * | 2003-05-26 | 2006-03-22 | Kwansei Gakuin Educational Foundation | Electron beam microprocessing method |
| JPWO2006114886A1 (ja) * | 2005-04-25 | 2008-12-11 | リベル | マスク形成方法、及び三次元微細加工方法 |
| JP2008311617A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-12-25 | Canon Inc | ナノ構造体およびナノ構造体の製造方法 |
| JP2010237539A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Kwansei Gakuin | 三次元微細加工方法及び三次元微細構造 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7391297B2 (ja) * | 2019-06-28 | 2023-12-05 | 株式会社Flosfia | エッチング処理方法およびエッチング処理装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05109670A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-30 | Nec Corp | ドライエツチング方法 |
| JPH0831775A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | 化合物半導体の微細加工方法 |
| JPH10172912A (ja) * | 1996-12-09 | 1998-06-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子構造の形成方法 |
-
2001
- 2001-08-07 JP JP2001238972A patent/JP4803513B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-08-06 WO PCT/JP2002/007999 patent/WO2003015145A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05109670A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-30 | Nec Corp | ドライエツチング方法 |
| JPH0831775A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | 化合物半導体の微細加工方法 |
| JPH10172912A (ja) * | 1996-12-09 | 1998-06-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子構造の形成方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1638137A1 (en) * | 2003-05-26 | 2006-03-22 | Kwansei Gakuin Educational Foundation | Electron beam microprocessing method |
| EP1638137A4 (en) * | 2003-05-26 | 2010-12-01 | Kwansei Gakuin Educational Fou | METHOD FOR MICRO-PROCESSING AN ELECTRON BEAM |
| JPWO2006114886A1 (ja) * | 2005-04-25 | 2008-12-11 | リベル | マスク形成方法、及び三次元微細加工方法 |
| JP4755643B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2011-08-24 | リベル | マスク形成方法、及び三次元微細加工方法 |
| JP2008311617A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-12-25 | Canon Inc | ナノ構造体およびナノ構造体の製造方法 |
| JP2010237539A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Kwansei Gakuin | 三次元微細加工方法及び三次元微細構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003015145A1 (fr) | 2003-02-20 |
| JP4803513B2 (ja) | 2011-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mirza et al. | Nanofabrication of high aspect ratio (∼ 50: 1) sub-10 nm silicon nanowires using inductively coupled plasma etching | |
| JP5264237B2 (ja) | ナノ構造体およびナノ構造体の製造方法 | |
| JP4755643B2 (ja) | マスク形成方法、及び三次元微細加工方法 | |
| EP3153463A1 (en) | Method for producing a pillar structure in a semiconductor layer | |
| CN114175215A (zh) | 用于干式蚀刻化合物材料的方法 | |
| JP3763021B2 (ja) | 電子ビーム微細加工方法 | |
| Serry et al. | Silicon Germanium as a novel mask for silicon deep reactive ion etching | |
| TWI739812B (zh) | 選擇性蝕刻奈米結構之方法 | |
| JP2003051488A (ja) | イオンビーム微細加工方法 | |
| JP2005513812A (ja) | 微細構造製造のためのレジストレスリソグラフィ方法 | |
| JPH0778807A (ja) | マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法 | |
| Gamo | Focused ion beam technology | |
| JP4052430B2 (ja) | 無機多層レジストのイオンビーム微細加工方法及びこの方法による半導体デバイス、量子デバイス、マイクロマシーンコンポーネント及び微細構造体 | |
| JP3118377B2 (ja) | 半導体結晶のエッチング方法 | |
| JP3849023B2 (ja) | 単結晶シリコン基板の湿式エッチング方法 | |
| WO2003054973A1 (fr) | Element de reception de rayonnement lumineux et dispositif de reception de rayonnement lumineux comprenant un circuit et une commande a disque optique | |
| JP5152715B2 (ja) | 三次元微細加工方法及び三次元微細構造 | |
| Bischoff et al. | Nanostructures by mass-separated FIB | |
| KR101172358B1 (ko) | 실리콘 나노선 제조 방법 | |
| WO2003054945A1 (fr) | Procede de formation de motifs fins au moyen d'un faisceau ionique sur un resist multicouche inorganique, dispositif a semi-conducteur, dispositif quantique, composant de micromachine et structure fine produite au moyen de ce procede | |
| JP5494992B2 (ja) | 三次元微細加工基板 | |
| JP2009130281A (ja) | 半導体微小突起構造体の製造方法 | |
| JPS63281488A (ja) | 光学部品の製造方法 | |
| JP2002280541A (ja) | 微細パターンの形成方法並びに単電子素子および量子ドットレーザ | |
| JP2004273610A (ja) | 半導体基板表面の微細ファセット形状作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080508 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080508 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080620 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110426 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110526 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110726 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110729 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4803513 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140819 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |