JP2500430B2 - Fine structure formation method - Google Patents
Fine structure formation methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の電子線
露光を用いた微細加工方法、更に詳しくはフッ化物マス
クを用いた微細構造形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine processing method using electron beam exposure of a compound semiconductor, and more particularly to a fine structure forming method using a fluoride mask.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子線露光を用いた化合物半導体の微細
加工技術はＳｉＯ2 の絶縁膜への転写による方法と金属
等を蒸着してリフトオフする方法とに大別される。この
内リフトオフによる方法はセルフアライン的に精度よく
マスク形成できることから広く用いられている。化合物
半導体の加工で用いられているマスク材料は、ＡｕＰｄ
等の金属や、ＳｒＦ2 等に代表されるフッ化物がある。
その中でフッ化物マスクはハロゲンガス系のドライエッ
チング耐性が高く高温でも組成が崩れたり拡散したりす
ることがないため、再成長を前提とするような化合物半
導体の微細構造形成に適している（例えばジャーナルオ
ブバキュームサイエンスアンドテクノロジーＢ，Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎ
ｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ，第８巻，ｐ．２８，１９
９０年）。 2. Description of the Related Art Microfabrication techniques for compound semiconductors using electron beam exposure are roughly classified into a method of transferring SiO 2 to an insulating film and a method of depositing a metal or the like and lifting off. The lift-off method is widely used because the mask can be formed accurately in a self-aligned manner. The mask material used in the processing of compound semiconductors is AuPd.
And fluorides represented by SrF 2 and the like.
Among them, the fluoride mask has a high halogen gas-based dry etching resistance and does not collapse or diffuse in composition even at high temperatures, and is therefore suitable for forming a fine structure of a compound semiconductor that requires regrowth ( For example, Journal of Vacuum Science and Technology B, Jou.
rnal of Vacuum Science an
dTechnology B, Volume 8, p. 28, 19
90 years).
【０００３】[0003]
【課題が解決しようとする課題】以上のようにフッ化物
はマスクに適した物質であるが、問題点はフッ化物をリ
フトオフする際にグレインバウンダリーでリフトオフさ
れることである。そのため微細加工の解像度はフッ化物
の持つグレインサイズで決定されてしまう。ＳｒＦ2 の
場合グレインサイズは５０ｎｍといわれており、従って
それ以下のサイズのリフトオフを再現良く良好に行うこ
とは難しい。本発明の目的はフッ化物マスクのグレイン
サイズを小さくし、微細加工に適した構造形成を提供す
ることにある。As described above, fluoride is a material suitable for a mask, but the problem is that when the fluoride is lifted off, it is lifted off by the grain boundary. Therefore, the resolution of microfabrication is determined by the grain size of fluoride. In the case of SrF 2, the grain size is said to be 50 nm, so it is difficult to perform lift-off of a size smaller than that with good reproducibility. An object of the present invention is to reduce the grain size of a fluoride mask and provide a structure formation suitable for fine processing.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による微細構造形成方法は、化合物半導体表
面に電子線用有機レジストを形成し電子線露光を行う工
程と、そのレジストの上に第一フッ化物を数ｎｍ蒸着し
孤立したグレインを形成する工程と、更にその上に第二
のフッ化物を数ｎｍ蒸着する工程と、前記工程とを繰り
返すことでフッ化物層を形成する工程と、そのフッ化物
層をリフトオフ法によりパターン形成し、それをマスク
として下地半導体へエッチングによりパターン転写する
工程とからなる方法である。In order to achieve the above object, a method for forming a fine structure according to the present invention comprises a step of forming an organic resist for electron beam on a surface of a compound semiconductor and performing electron beam exposure, and a step of exposing the resist. A step of vapor-depositing a first fluoride for several nm to form isolated grains, a step of vapor-depositing a second fluoride for several nm thereon, and a step of forming a fluoride layer by repeating the above steps And a step of forming a pattern of the fluoride layer by the lift-off method and using the mask as a mask to transfer the pattern to the underlying semiconductor by etching.
【０００５】又、第一のフッ化物としてフッ化ストロン
チウムＳｒＦ2 、第二のフッ化物としてフッ化アルミニ
ウムＡｌＦ3 を用いる微細構造形成方法である。Further, the fine structure forming method uses strontium fluoride SrF 2 as the first fluoride and aluminum fluoride AlF 3 as the second fluoride.
【０００６】又、半導体のエッチングはハロゲン元素を
含む反応性ガスによるガスエッチングあるいはラジカル
エッチングあるいはイオンエッチングあるいはこれらを
組み合わせたエッチングである微細構造形成方法であ
る。The semiconductor etching is a fine structure forming method which is gas etching using a reactive gas containing a halogen element, radical etching, ion etching or a combination thereof.
【０００７】[0007]
【作用】本発明ではＳｒＦ2 の孤立したグレインを形成
後その隙間にＡｌＦ3 を形成してＳｒＦ2 の横方向成長
を抑制してグレインサイズを小さくすることでリフトオ
フ時の解像度を向上し、制御性、再現性に優れた微細構
造の形成ができる。In the present invention, after forming isolated grains of SrF 2 , AlF 3 is formed in the gaps to suppress lateral growth of SrF 2 and reduce the grain size, thereby improving the resolution during lift-off and controlling. It is possible to form a fine structure with excellent properties and reproducibility.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の実施例を示す工程図である。
図１（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１に電子線露光用
のレジスト（ＰＭＭＭＡ）２をスピンコーティング法で
塗布する。この時の膜厚は２００ｎｍとした。レジスト
のプリベイク後、加速１０ｋＶビーム電流１００ｐＡの
電子線３を用いて電子線露光を行った。この時のライン
ドーズは５ｎＣ／ｃｍであった。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a process drawing showing an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1A, a resist (PMMMA) 2 for electron beam exposure is applied to a GaAs substrate 1 by spin coating. The film thickness at this time was 200 nm. After the resist was pre-baked, electron beam exposure was performed using an electron beam 3 with an acceleration of 10 kV and a beam current of 100 pA. The line dose at this time was 5 nC / cm.
【０００９】続いて図１（ｂ）に示すようにレジストの
現像を行いレジスト上にパターン形成する。その後図１
（Ｃ）に示すようにフッ化物を蒸着形成する。この工程
を詳細に説明したのが図２である。この図を用いて本発
明の骨子を説明する。Subsequently, as shown in FIG. 1B, the resist is developed to form a pattern on the resist. Then Figure 1
Fluoride is vapor-deposited and formed as shown in FIG. FIG. 2 illustrates this step in detail. The essence of the present invention will be described with reference to this figure.
【００１０】図２（ａ）に示すようにまず第一のフッ化
物としてＳｒＦ2 ５を水晶振動子を用いた膜厚計で測定
しながら数ｎｍ蒸着することで孤立したＳｒＦ2 のグレ
イン６を形成する。図２（ｂ）に示すように引き続きＡ
ｌＦ3 ７を連続して数ｎｍ蒸着してＡｌＦ3 のフレイン
８を形成する。この時図に示すようにＡｌＦ3 のグレイ
ン８はＳｒＦ2 のグレイン６の間を埋めるように形成さ
れる。上記の２つの工程を繰り返すことで図２（ｃ）に
示すように横方法の成長が抑制されたフッ化物のグレイ
ンが形成できる。これによりＳｒＦ2 単体では５０ｎｍ
程度のグレインサイズであったものが約１０ｎｍ以下の
グレインサイズになっていることを高分解能走査顕微鏡
で確認した。As shown in FIG. 2A, first, SrF 2 5 as the first fluoride is vapor-deposited for several nm while being measured by a film thickness meter using a crystal oscillator to form isolated SrF 2 grains 6. Form. As shown in FIG.
1F 3 7 is continuously vapor-deposited for several nm to form the AlF 3 flain 8. At this time, as shown in the figure, the AlF 3 grains 8 are formed so as to fill the spaces between the SrF 2 grains 6. By repeating the above two steps, it is possible to form a fluoride grain in which lateral growth is suppressed as shown in FIG. 2C. As a result, SrF 2 alone is 50 nm
It was confirmed with a high-resolution scanning microscope that the grain size was about 10 nm or less.
【００１１】図１の工程図に戻り図１（ｄ）のように引
き続いてアセトン溶液中で超音波洗浄することでフッ化
物のリフトオフを行った。その後図１（ｅ）に示すよう
にフッ化物をマスクとしてドライエッチングし、下地の
ＧａＡｓ基板にパターン転写することで微細構造形成を
行う。ドライエッチングは塩素系ＲＩＢＥにより加速電
圧２００Ｖ、ガス圧６×１０- 5 Ｔｏｒｒで行った。そ
の結果３０ｎｍのラインが２００ｎｍの周期で形成でき
ることを確認した。Returning to the process diagram of FIG. 1, the fluoride was lifted off by ultrasonic cleaning in an acetone solution as shown in FIG. 1 (d). Thereafter, as shown in FIG. 1E, dry etching is performed using a fluoride as a mask, and a fine structure is formed by pattern transfer to the underlying GaAs substrate. Dry etching the acceleration voltage 200V, gas pressure 6 × 10 by chlorine RIBE - was carried out at 5 Torr. As a result, it was confirmed that lines of 30 nm could be formed with a cycle of 200 nm.
【００１２】本実施例ではＧａＡｓ基板への加工例を示
したが他の化合物半導体例えばＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，
ＩｎＧａＡｓＰ，等の材料や、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
ヘテロ構造、量子井戸構造等にも適用できることは言う
までもない。In this embodiment, an example of processing a GaAs substrate is shown, but other compound semiconductors such as InP, InGaAs,
Materials such as InGaAsP, GaAs / AlGaAs
It goes without saying that it can be applied to a hetero structure, a quantum well structure, and the like.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上のように本発明の微細構造形成方法
によれば、リフトオフ用のマスクとしてＳｒＦ2 とＡｌ
Ｆ3 を交互に蒸着することで横方向のグレインの成長を
押さえグレインのサイズを微細化できるので、微細構造
形成に必要な解像度を持つマスク形成が可能となり制御
性、再現性に優れた微細構造形成が実現できた。As described above, according to the fine structure forming method of the present invention, SrF 2 and Al are used as a lift-off mask.
By alternately depositing F 3 , the grain growth in the lateral direction can be suppressed and the grain size can be miniaturized, so that it is possible to form a mask with the resolution required for fine structure formation, and a fine structure with excellent controllability and reproducibility. The formation was realized.
【図１】本発明の実施例の全体の工程図である。FIG. 1 is an overall process diagram of an example of the present invention.
【図２】本発明の骨子となるフッ化物膜形成方法の工程
図である。FIG. 2 is a process drawing of a method for forming a fluoride film, which is the skeleton of the present invention.
１ ＧａＡｓ基板 ２ レジスト ３ 電子線 ４ フッ化物マスク ５ ＳｒＦ2 ６ ＳｒＦ2 のグレイン ７ ＡｌＦ3 ８ ＡｌＦ3 グレイン ９ 横方向の成長が抑制されたグレイン １０ 微細構造 1 GaAs substrate 2 resist 3 electron beam 4 fluoride mask 5 SrF2 6 SrF2Grain 7 AlF3 8 AlF3Grain 9 Grain 10 with lateral growth suppressed 10 Microstructure
Claims (3)
化合物半導体表面に電子線用有機レジストを形成し電子
線露光を行う工程と、そのレジストの上に第一のフッ化
物を数ｎｍ蒸着し孤立したグレインを形成する工程と、
更にその上に第二のフッ化物を数ｎｍ蒸着する工程と、
前記工程とを繰り返すことでフッ化物層を形成する工程
と、そのフッ化物層をリフトオフ法によりパターン形成
し、それをマスクとして下地の化合物半導体へエッチン
グによりパターン転写する工程とを備えることを特徴と
する微細構造形成方法。1. In pattern formation using an electron beam,
A step of forming an electron beam organic resist on the surface of the compound semiconductor and performing electron beam exposure, and a step of depositing a first fluoride of several nm on the resist to form an isolated grain,
Further, a step of vapor-depositing a second fluoride for several nm thereon,
And a step of forming a fluoride layer by repeating the above steps, and patterning the fluoride layer by a lift-off method, and using the mask as a mask to transfer the pattern to the underlying compound semiconductor by etching. Fine structure forming method.
ッ化物としてＡｌＦ3 を用いる請求項１記載の微細構造
形成方法。2. The method for forming a fine structure according to claim 1, wherein SrF 2 is used as the first fluoride and AlF 3 is used as the second fluoride.
む反応性ガスによるガスエッチングあるいはラジカルエ
ッチングあるいはイオンエッチングあるいはこれらの組
み合わせたエッチングである請求項１記載の微細構造形
成方法。3. The method for forming a fine structure according to claim 1, wherein the semiconductor etching is gas etching using a reactive gas containing a halogen element, radical etching, ion etching, or a combination thereof.
Priority Applications (1)
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| JP9345493A JP2500430B2 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Fine structure formation method |
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| JP9345493A JP2500430B2 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Fine structure formation method |
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|---|---|
| JPH06310471A JPH06310471A (en) | 1994-11-04 |
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Cited By (1)
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1993
- 1993-04-21 JP JP9345493A patent/JP2500430B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH06310471A (en) | 1994-11-04 |
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