JP3128995B2 - 選択エピタキシャル成長マスクの形成方法 - Google Patents
選択エピタキシャル成長マスクの形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体領域上に化
合物半導体層を選択エピタキシャル成長させる場合のマ
スクを形成する方法に関し、特に化合物半導体領域に損
傷を与えずに再現性良くマスク形成を行う方法に関す
る。
合物半導体層を選択エピタキシャル成長させる場合のマ
スクを形成する方法に関し、特に化合物半導体領域に損
傷を与えずに再現性良くマスク形成を行う方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高速化へのニーズが高
まるに伴い、化合物半導体結晶中の電子の高移動度を利
用した超高速デバイス、ヘテロ接合を用いたヘテロバイ
ポーラ・デバイスや量子効果デバイス、低温域でのメゾ
スコピック・デバイス等、様々な化合物半導体デバイス
に関する研究が進められている。これらの化合物半導体
デバイスの製造工程においては、各種の化合物半導体層
をその膜厚を原子層単位で制御しながら形成する工程が
含まれるが、この薄膜形成技術のひとつに選択エピタキ
シャル成長法がある。
まるに伴い、化合物半導体結晶中の電子の高移動度を利
用した超高速デバイス、ヘテロ接合を用いたヘテロバイ
ポーラ・デバイスや量子効果デバイス、低温域でのメゾ
スコピック・デバイス等、様々な化合物半導体デバイス
に関する研究が進められている。これらの化合物半導体
デバイスの製造工程においては、各種の化合物半導体層
をその膜厚を原子層単位で制御しながら形成する工程が
含まれるが、この薄膜形成技術のひとつに選択エピタキ
シャル成長法がある。
【０００３】選択エピタキシャル成長法により化合物半
導体領域上に化合物半導体層を選択的に成長させる場
合、従来からマスクとして酸化シリコン（ＳｉＯx ）系
あるいは窒化シリコン（Ｓｉx Ｎy ）系のマスクが広く
用いられている。これらのマスクは、まずプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤといった低温プロセスにより化合物半導
体領域の全面に形成された後、フォトレジスト・マスク
を介してエッチングを行うことにより、所定のパターン
に形成される。マスクは極めて薄い層であるため、この
場合のエッチングには下地の化合物半導体領域を不必要
にエッチングしたりダメージを与えたりしないことが要
求される。
導体領域上に化合物半導体層を選択的に成長させる場
合、従来からマスクとして酸化シリコン（ＳｉＯx ）系
あるいは窒化シリコン（Ｓｉx Ｎy ）系のマスクが広く
用いられている。これらのマスクは、まずプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤといった低温プロセスにより化合物半導
体領域の全面に形成された後、フォトレジスト・マスク
を介してエッチングを行うことにより、所定のパターン
に形成される。マスクは極めて薄い層であるため、この
場合のエッチングには下地の化合物半導体領域を不必要
にエッチングしたりダメージを与えたりしないことが要
求される。
【０００４】また、化合物半導体デバイスの製造工程に
おいては、先にエピタキシャル成長された化合物半導体
層の間に、バンドギャップ長の異なる他の化合物半導体
層を成長させることがしばしば行われる。そのために
は、このマスクをエッチングにより一旦除去しなければ
ならないが、この場合にもエッチングが化合物半導体領
域やエピタキシャル成長層を浸食したりダメージを与え
たりしてはならない。
おいては、先にエピタキシャル成長された化合物半導体
層の間に、バンドギャップ長の異なる他の化合物半導体
層を成長させることがしばしば行われる。そのために
は、このマスクをエッチングにより一旦除去しなければ
ならないが、この場合にもエッチングが化合物半導体領
域やエピタキシャル成長層を浸食したりダメージを与え
たりしてはならない。
【０００５】ところで、近年の化合物半導体デバイスの
分野において注目されているデバイスに、量子細線や量
子箱を利用した量子効果デバイスがある。これらの量子
効果デバイスでは、電子の運動の自由度を２次元的ある
いは３次元的に制限するために、量子細線の幅あるいは
量子箱の１辺の長さを電子のド・ブロイ（ｄｅ Ｂｒｏ
ｇｌｉｅ）波長、すなわち１０ｎｍのオーダーまで微細
化することが必要である。しかし、上述のようにフォト
リソグラフィを経てマスクを形成するプロセスでは、フ
ォトリソグラフィにおける露光波長から考えて、かかる
超微細マスクを形成することは極めて困難である。
分野において注目されているデバイスに、量子細線や量
子箱を利用した量子効果デバイスがある。これらの量子
効果デバイスでは、電子の運動の自由度を２次元的ある
いは３次元的に制限するために、量子細線の幅あるいは
量子箱の１辺の長さを電子のド・ブロイ（ｄｅ Ｂｒｏ
ｇｌｉｅ）波長、すなわち１０ｎｍのオーダーまで微細
化することが必要である。しかし、上述のようにフォト
リソグラフィを経てマスクを形成するプロセスでは、フ
ォトリソグラフィにおける露光波長から考えて、かかる
超微細マスクを形成することは極めて困難である。
【０００６】この問題を解決する技術として、たとえば
特開平３−１７７０１６号公報に、III−Ｖ族化合物半
導体上における選択エピタキシャル成長マスクとしてイ
オウ（Ｓ）の薄層を利用する方法が開示されている。こ
の技術では、ＧａＡｓ層の表面においてＧａ原子に化学
吸着されたＳ原子の単原子層もしくは２原子層のごとき
薄層を形成し、この薄層を電子ビームを用いた直接描画
によりパターニングして極めて微細なマスクを形成して
いる。このようにして形成されたマスクは、５００℃以
下の熱処理に対して安定であり、公知のマイグレーショ
ン・エンハンスト・エピタキシー法のような低温ＭＢＥ
プロセスには十分に耐えることが示されている。
特開平３−１７７０１６号公報に、III−Ｖ族化合物半
導体上における選択エピタキシャル成長マスクとしてイ
オウ（Ｓ）の薄層を利用する方法が開示されている。こ
の技術では、ＧａＡｓ層の表面においてＧａ原子に化学
吸着されたＳ原子の単原子層もしくは２原子層のごとき
薄層を形成し、この薄層を電子ビームを用いた直接描画
によりパターニングして極めて微細なマスクを形成して
いる。このようにして形成されたマスクは、５００℃以
下の熱処理に対して安定であり、公知のマイグレーショ
ン・エンハンスト・エピタキシー法のような低温ＭＢＥ
プロセスには十分に耐えることが示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
は、Ｓの薄層を形成する手段として、真空蒸着、および
硫酸アンモニウム溶液へのウェハの浸漬が具体例として
挙げられている。このうち、硫酸アンモニウム溶液を用
いる方法に関しては、かかる塩基性溶液にウェハを浸漬
することにより、化合物半導体領域の不要なエッチング
が起こる可能性がある。真空蒸着では、このような懸念
は無いと考えられるが、堆積条件をさらに精密に制御す
る手段が望まれるところである。
は、Ｓの薄層を形成する手段として、真空蒸着、および
硫酸アンモニウム溶液へのウェハの浸漬が具体例として
挙げられている。このうち、硫酸アンモニウム溶液を用
いる方法に関しては、かかる塩基性溶液にウェハを浸漬
することにより、化合物半導体領域の不要なエッチング
が起こる可能性がある。真空蒸着では、このような懸念
は無いと考えられるが、堆積条件をさらに精密に制御す
る手段が望まれるところである。
【０００８】さらに、選択エピタキシャル成長される化
合物半導体層の種類によっては、より高温域まで使用に
耐える他のマスク材料も必要となることも予想される。
そこで本発明は、下地の化合物半導体領域に不要な浸食
や損傷を与えることなく、優れた安定性をもってＳ、あ
るいはより耐熱性に優れる材料からなる選択エピタキシ
ャル成長マスクを形成する方法を提供することを目的と
する。
合物半導体層の種類によっては、より高温域まで使用に
耐える他のマスク材料も必要となることも予想される。
そこで本発明は、下地の化合物半導体領域に不要な浸食
や損傷を与えることなく、優れた安定性をもってＳ、あ
るいはより耐熱性に優れる材料からなる選択エピタキシ
ャル成長マスクを形成する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】本発明の選択エピタキシ
ャル成長マスクの形成方法は、上述の目的を達成するた
めに提案されるものであり、放電解離条件下でＳ
2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ 2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2
Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウを含
むガスがプラズマ中に生成するＳを化合物半導体領域上
に堆積させ、該化合物半導体領域の構成元素との間に化
学的相互作用を有するＳ薄膜を形成する工程と、前記Ｓ
薄膜を選択的に除去してマスクを形成する工程とを有す
ることを特徴とする。
ャル成長マスクの形成方法は、上述の目的を達成するた
めに提案されるものであり、放電解離条件下でＳ
2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ 2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2
Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウを含
むガスがプラズマ中に生成するＳを化合物半導体領域上
に堆積させ、該化合物半導体領域の構成元素との間に化
学的相互作用を有するＳ薄膜を形成する工程と、前記Ｓ
薄膜を選択的に除去してマスクを形成する工程とを有す
ることを特徴とする。
【００１０】本発明はまた、上記のガスに窒素系化合物
を添加してなるガスがプラズマ中に生成する窒化イオウ
系化合物を化合物半導体領域上に堆積させ、該化合物半
導体領域の構成元素との間に化学的相互作用を有する窒
化イオウ系化合物薄膜を形成する工程と、前記窒化イオ
ウ系化合物薄膜を選択的に除去してマスクを形成する工
程とを有することを特徴とする。
を添加してなるガスがプラズマ中に生成する窒化イオウ
系化合物を化合物半導体領域上に堆積させ、該化合物半
導体領域の構成元素との間に化学的相互作用を有する窒
化イオウ系化合物薄膜を形成する工程と、前記窒化イオ
ウ系化合物薄膜を選択的に除去してマスクを形成する工
程とを有することを特徴とする。
【００１１】本発明はさらに、前記ガスがＨ2 ，Ｈ
2 Ｓ，シラン系化合物から選ばれる少なくとも１種類の
ハロゲン・ラジカル消費性化合物を含むことを特徴とす
る。
2 Ｓ，シラン系化合物から選ばれる少なくとも１種類の
ハロゲン・ラジカル消費性化合物を含むことを特徴とす
る。
【００１２】
【作用】本発明者は、下地の化合物半導体領域を不必要
にエッチングせず、またＳの薄膜を安定かつ再現性良く
形成するために、まず請求項１で列挙されるハロゲン化
イオウがプラズマ中に生成するＳを用いることを考え
た。これらのハロゲン化イオウは、本願出願人が先に特
願平３−２１０５１６号明細書において提案したもので
ある。これらのハロゲン化イオウは、分子内のＳ／Ｘ比
〔Ｓ原子数とＸ（ハロゲン）原子数の比〕が比較的大き
く、放電解離条件下で遊離のＳ原子をプラズマ中に放出
する。このとき、化合物半導体領域のエッチャントであ
るハロゲン・ラジカルももちろん生成するが、放電条件
を最適化すればハロゲン・ラジカルによるエッチングを
ほぼ完全に抑制し、Ｓの堆積を優先的に行わせることが
できる。
にエッチングせず、またＳの薄膜を安定かつ再現性良く
形成するために、まず請求項１で列挙されるハロゲン化
イオウがプラズマ中に生成するＳを用いることを考え
た。これらのハロゲン化イオウは、本願出願人が先に特
願平３−２１０５１６号明細書において提案したもので
ある。これらのハロゲン化イオウは、分子内のＳ／Ｘ比
〔Ｓ原子数とＸ（ハロゲン）原子数の比〕が比較的大き
く、放電解離条件下で遊離のＳ原子をプラズマ中に放出
する。このとき、化合物半導体領域のエッチャントであ
るハロゲン・ラジカルももちろん生成するが、放電条件
を最適化すればハロゲン・ラジカルによるエッチングを
ほぼ完全に抑制し、Ｓの堆積を優先的に行わせることが
できる。
【００１３】このＳは、化合物半導体領域の表層部に露
出した構成元素との化学的相互作用によりＳ薄膜を形成
する。Ｓ薄膜を構成するＳ原子は、先の特開平３−１７
７０１６号公報に記載されるように、光やＸ線のような
電磁波のエネルギー、あるいは電子ビームやイオン・ビ
ームのような粒子ビームの運動エネルギーを与えれば脱
離し、これにより超微細パターニングを行って選択エピ
タキシャル成長マスクを加工することができる。
出した構成元素との化学的相互作用によりＳ薄膜を形成
する。Ｓ薄膜を構成するＳ原子は、先の特開平３−１７
７０１６号公報に記載されるように、光やＸ線のような
電磁波のエネルギー、あるいは電子ビームやイオン・ビ
ームのような粒子ビームの運動エネルギーを与えれば脱
離し、これにより超微細パターニングを行って選択エピ
タキシャル成長マスクを加工することができる。
【００１４】請求項２では、上記ハロゲン化イオウを含
むガスにさらに窒素系化合物を添加することを提案して
いるが、これは窒化イオウ系化合物の生成を意図したも
のである。窒化イオウ系化合物としては、本願出願人が
先に特願平３−３０１２８１号明細書に提案したような
種々の化合物が存在するが、本発明において特に重要な
寄与をなすと考えられる化合物はポリマー状のポリチア
ジル（ＳＮ）x である。この窒化イオウ系化合物も、Ｓ
と同様に化合物半導体領域の表面に窒化イオウ系化合物
薄膜を形成する。この窒化イオウ系化合物薄膜は、Ｓ薄
膜よりも高い耐熱性を有するため、後工程の選択エピタ
キシャル成長工程においてより高いウェハ温度にまで対
応することが可能となり、プロセスの選択幅が広がる。
むガスにさらに窒素系化合物を添加することを提案して
いるが、これは窒化イオウ系化合物の生成を意図したも
のである。窒化イオウ系化合物としては、本願出願人が
先に特願平３−３０１２８１号明細書に提案したような
種々の化合物が存在するが、本発明において特に重要な
寄与をなすと考えられる化合物はポリマー状のポリチア
ジル（ＳＮ）x である。この窒化イオウ系化合物も、Ｓ
と同様に化合物半導体領域の表面に窒化イオウ系化合物
薄膜を形成する。この窒化イオウ系化合物薄膜は、Ｓ薄
膜よりも高い耐熱性を有するため、後工程の選択エピタ
キシャル成長工程においてより高いウェハ温度にまで対
応することが可能となり、プロセスの選択幅が広がる。
【００１５】請求項３では、Ｓ薄膜あるいは窒化イオウ
系化合物薄膜を形成させるためのガスにＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，
シラン系化合物の少なくともひとつをハロゲン・ラジカ
ル消費性化合物として添加することを提案している。こ
れは、これらハロゲン・ラジカル消費性化合物から生成
するＨ* ，Ｓｉ* 等のラジカルにより、ハロゲン化イオ
ウから生成するハロゲン・ラジカルの一部をハロゲン化
水素、あるいはハロゲン化珪素の形で除去し、プラズマ
の見掛け上のＳ／Ｘ比を上昇させるためである。これに
より、プラズマは相対的にＳに富む雰囲気となり、ハロ
ゲン・ラジカルによるエッチングを徹底的に抑制しなが
ら効率良くＳ薄膜もしくは窒化イオウ系化合物薄膜を形
成することが可能となる。また、ハロゲン・ラジカル消
費性化合物の添加量を制御することにより、Ｓ／Ｘ比を
微調整することも可能となる。
系化合物薄膜を形成させるためのガスにＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，
シラン系化合物の少なくともひとつをハロゲン・ラジカ
ル消費性化合物として添加することを提案している。こ
れは、これらハロゲン・ラジカル消費性化合物から生成
するＨ* ，Ｓｉ* 等のラジカルにより、ハロゲン化イオ
ウから生成するハロゲン・ラジカルの一部をハロゲン化
水素、あるいはハロゲン化珪素の形で除去し、プラズマ
の見掛け上のＳ／Ｘ比を上昇させるためである。これに
より、プラズマは相対的にＳに富む雰囲気となり、ハロ
ゲン・ラジカルによるエッチングを徹底的に抑制しなが
ら効率良くＳ薄膜もしくは窒化イオウ系化合物薄膜を形
成することが可能となる。また、ハロゲン・ラジカル消
費性化合物の添加量を制御することにより、Ｓ／Ｘ比を
微調整することも可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００１７】実施例１ 本実施例は、Ｓ2 Ｆ2 ガスを用いてＧａＡｓ基板上にＳ
薄膜を堆積させ、これを電子ビーム描画によりパターニ
ングしてマスクを形成した例である。このプロセスを、
図１を参照しながら説明する。図１（ａ）に、本実施例
で用いたＧａＡｓ基板１を示す。このＧａＡｓ基板１は
表層部に半導体領域が形成されており、その主面は（０
０１）面である。この面方位では、ＧａＡｓ基板１の厚
さ方向に沿ってＡｓ原子層とＧａ原子層とが交互に現れ
るが、ここではＧａ原子層が露出されている。このよう
にＧａ原子層を露出させるためには、たとえばまずＧａ
Ａｓ基板１の表面を硫酸−過酸化水素混合水溶液を用い
て清浄化した後、５０％フッ酸溶液で軽くエッチングし
てＧａ原子層を溶出させ、さらに真空中でＧａＡｓ基板
１に対して４８０℃，３０分の熱処理を行うことにより
表層部に残された砒素酸化物層とＡｓ原子層とを除去す
れば良い。
薄膜を堆積させ、これを電子ビーム描画によりパターニ
ングしてマスクを形成した例である。このプロセスを、
図１を参照しながら説明する。図１（ａ）に、本実施例
で用いたＧａＡｓ基板１を示す。このＧａＡｓ基板１は
表層部に半導体領域が形成されており、その主面は（０
０１）面である。この面方位では、ＧａＡｓ基板１の厚
さ方向に沿ってＡｓ原子層とＧａ原子層とが交互に現れ
るが、ここではＧａ原子層が露出されている。このよう
にＧａ原子層を露出させるためには、たとえばまずＧａ
Ａｓ基板１の表面を硫酸−過酸化水素混合水溶液を用い
て清浄化した後、５０％フッ酸溶液で軽くエッチングし
てＧａ原子層を溶出させ、さらに真空中でＧａＡｓ基板
１に対して４８０℃，３０分の熱処理を行うことにより
表層部に残された砒素酸化物層とＡｓ原子層とを除去す
れば良い。
【００１８】次に、上記ＧａＡｓ基板１を有磁場マイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置にセットし、一例として下記の
条件でプラズマ処理を行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −７０ ℃ このプラズマ処理により、図１（ｂ）に示されるよう
に、ＧａＡｓ基板１の表面にＳ薄膜２が形成された。こ
のＳ薄膜２は、図面では図示の都合上ある程度の厚さを
もって描かれているが、実際にはＧａＡｓ基板１表面の
Ｇａ原子層に化学吸着されたせいぜい数原子層からなる
極めて薄い膜である。このとき、ＧａＡｓ基板１の表層
部の半導体領域は、何らエッチングされることはなかっ
た。
ロ波プラズマＣＶＤ装置にセットし、一例として下記の
条件でプラズマ処理を行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −７０ ℃ このプラズマ処理により、図１（ｂ）に示されるよう
に、ＧａＡｓ基板１の表面にＳ薄膜２が形成された。こ
のＳ薄膜２は、図面では図示の都合上ある程度の厚さを
もって描かれているが、実際にはＧａＡｓ基板１表面の
Ｇａ原子層に化学吸着されたせいぜい数原子層からなる
極めて薄い膜である。このとき、ＧａＡｓ基板１の表層
部の半導体領域は、何らエッチングされることはなかっ
た。
【００１９】次に、電子ビーム露光装置を用いて上記Ｓ
薄膜２を所定のパターンにしたがって電子ビームで照射
し、選択的にＳ原子を脱離させた。これにより、図１
（ｃ）に示されるように、微細なＳ薄膜パターン２ａが
形成された。このＳ薄膜パターン２ａのエッジは、自身
の膜厚が極限的に薄いことに起因して極めて明瞭であっ
た。
薄膜２を所定のパターンにしたがって電子ビームで照射
し、選択的にＳ原子を脱離させた。これにより、図１
（ｃ）に示されるように、微細なＳ薄膜パターン２ａが
形成された。このＳ薄膜パターン２ａのエッジは、自身
の膜厚が極限的に薄いことに起因して極めて明瞭であっ
た。
【００２０】次に、Ｓ薄膜パターン２ａの形成されたＧ
ａＡｓ基板１をエピタキシャル成長装置に搬入し、４８
０℃に維持した。この状態で、一例としてアルシンとト
リメチルガリウムを交互に供給して公知のマイグレーシ
ョン・エンハンスト・エピタキシーを行い、Ａｓ原子層
とＧａ原子層を交互にそれぞれ４層ずつ積層した。この
ときのエピタキシャル成長は、図１（ｄ）に示されるよ
うにＳ薄膜パターン２ａに被覆されていないＧａＡｓ基
板１の露出面上において選択的に起こり、これにより厚
さ約４．５ｎｍのｅｐｉ−ＧａＡｓ層３が形成された。
このときのＳ薄膜パターン２ａは、４８０℃の加熱に対
しても安定であった。
ａＡｓ基板１をエピタキシャル成長装置に搬入し、４８
０℃に維持した。この状態で、一例としてアルシンとト
リメチルガリウムを交互に供給して公知のマイグレーシ
ョン・エンハンスト・エピタキシーを行い、Ａｓ原子層
とＧａ原子層を交互にそれぞれ４層ずつ積層した。この
ときのエピタキシャル成長は、図１（ｄ）に示されるよ
うにＳ薄膜パターン２ａに被覆されていないＧａＡｓ基
板１の露出面上において選択的に起こり、これにより厚
さ約４．５ｎｍのｅｐｉ−ＧａＡｓ層３が形成された。
このときのＳ薄膜パターン２ａは、４８０℃の加熱に対
しても安定であった。
【００２１】次に、ｅｐｉ−ＧａＡｓ層３が成長された
ＧａＡｓ基板１を真空中で４８０℃に維持し、全面的に
紫外線を照射したところ、図１（ｅ）に示されるように
Ｓ薄膜パターン２ａが除去され、ＧａＡｓ基板１上にｅ
ｐｉ−ＧａＡｓ層３のパターンが残された状態となっ
た。この工程は光化学的プロセスで進行するため、下地
のＧａＡｓ基板１には一切ダメージは生じなかった。
ＧａＡｓ基板１を真空中で４８０℃に維持し、全面的に
紫外線を照射したところ、図１（ｅ）に示されるように
Ｓ薄膜パターン２ａが除去され、ＧａＡｓ基板１上にｅ
ｐｉ−ＧａＡｓ層３のパターンが残された状態となっ
た。この工程は光化学的プロセスで進行するため、下地
のＧａＡｓ基板１には一切ダメージは生じなかった。
【００２２】この後、たとえば量子細線デバイスを形成
しようとする場合には、上記ｅｐｉ−ＧａＡｓ層３の間
をＡｌＧａＡｓ層等で埋め込めば良い。
しようとする場合には、上記ｅｐｉ−ＧａＡｓ層３の間
をＡｌＧａＡｓ層等で埋め込めば良い。
【００２３】実施例２ 本実施例は、前述のＳ薄膜２をＳ2 Ｆ2 ／Ｈ2 混合ガス
を用いて形成した例である。まず、実施例１で前述した
手順にしたがって表面にＧａ原子層を露出させたＧａＡ
ｓ基板１を有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置にセッ
トし、一例として下記の条件でプラズマ処理を行った。
を用いて形成した例である。まず、実施例１で前述した
手順にしたがって表面にＧａ原子層を露出させたＧａＡ
ｓ基板１を有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置にセッ
トし、一例として下記の条件でプラズマ処理を行った。
【００２４】 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５ ＳＣＣＭ Ｈ2 流量 １ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −５０ ℃ このプラズマ処理条件では、Ｈ2 から生成するＨ* によ
りＦ* の一部が捕捉されるために、実施例１と比べてＳ
の堆積が促進される。したがって、ウェハ温度を実施例
１より高めているにもかかわらず、Ｓ薄膜２を再現性良
く形成することができた。
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −５０ ℃ このプラズマ処理条件では、Ｈ2 から生成するＨ* によ
りＦ* の一部が捕捉されるために、実施例１と比べてＳ
の堆積が促進される。したがって、ウェハ温度を実施例
１より高めているにもかかわらず、Ｓ薄膜２を再現性良
く形成することができた。
【００２５】この後のＳ薄膜２のパターニング、ｅｐｉ
−ＧａＡｓ層３の選択エピタキシャル成長は、実施例１
で上述したとおりである。
−ＧａＡｓ層３の選択エピタキシャル成長は、実施例１
で上述したとおりである。
【００２６】実施例３ 本実施例は、Ｓ2 Ｆ2 ／Ｎ2 混合ガスを用いるプラズマ
処理により、窒化イオウ系化合物薄膜からなるマスクを
形成した例である。図示による説明は省略するが、図１
におけるＳ薄膜２およびＳ薄膜パターン２ａを、それぞ
れ窒化イオウ系化合物薄膜および窒化イオウ系化合物薄
膜パターンに置き換えたものと考えれば良い。
処理により、窒化イオウ系化合物薄膜からなるマスクを
形成した例である。図示による説明は省略するが、図１
におけるＳ薄膜２およびＳ薄膜パターン２ａを、それぞ
れ窒化イオウ系化合物薄膜および窒化イオウ系化合物薄
膜パターンに置き換えたものと考えれば良い。
【００２７】まず、実施例１で前述した手順にしたがっ
て表面にＧａ原子層を露出させたＧａＡｓ基板１を有磁
場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置にセットし、一例とし
て下記の条件でプラズマ処理を行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 １．５ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −３０ ℃
て表面にＧａ原子層を露出させたＧａＡｓ基板１を有磁
場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置にセットし、一例とし
て下記の条件でプラズマ処理を行った。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 １．５ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ ウェハ温度 −３０ ℃
【００２８】このプラズマ処理条件では、ガスにＮ2 が
添加されているによりプラズマ中に窒化イオウ系化合物
が生成した。この窒化イオウ系化合物は単体のＳよりも
蒸気圧が低いため、実施例２よりもさらに高いウェハ温
度条件下でも再現性良く堆積し、窒化イオウ系化合物薄
膜を形成した。この後の窒化イオウ系化合物薄膜のパタ
ーニング、ｅｐｉ−ＧａＡｓ層３の選択エピタキシャル
成長は、実施例１で上述したとおりである。
添加されているによりプラズマ中に窒化イオウ系化合物
が生成した。この窒化イオウ系化合物は単体のＳよりも
蒸気圧が低いため、実施例２よりもさらに高いウェハ温
度条件下でも再現性良く堆積し、窒化イオウ系化合物薄
膜を形成した。この後の窒化イオウ系化合物薄膜のパタ
ーニング、ｅｐｉ−ＧａＡｓ層３の選択エピタキシャル
成長は、実施例１で上述したとおりである。
【００２９】以上、本発明を３例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、ハロゲン化イオウとしてはＳ
2 Ｆ2 のみを例示したが、本発明で限定される他のハロ
ゲン化イオウを用いた場合にも基本的には同様の結果が
期待できる。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、ハロゲン化イオウとしてはＳ
2 Ｆ2 のみを例示したが、本発明で限定される他のハロ
ゲン化イオウを用いた場合にも基本的には同様の結果が
期待できる。
【００３０】窒素系化合物としては、上述のＮ2 の他、
ＮＦ3 等を用いても良い。使用後の選択エピタキシャル
成長マスクを除去する方法として、上述の各実施例では
加熱と紫外線照射とを組み合わせた方法を採用したが、
Ｓ薄膜もしくは窒化イオウ系化合物薄膜が脱離に必要な
エネルギーを得る方法であれば、他の電磁波や粒子ビー
ムを照射する方法であっても構わない。条件によっては
加熱のみを行っても良い。
ＮＦ3 等を用いても良い。使用後の選択エピタキシャル
成長マスクを除去する方法として、上述の各実施例では
加熱と紫外線照射とを組み合わせた方法を採用したが、
Ｓ薄膜もしくは窒化イオウ系化合物薄膜が脱離に必要な
エネルギーを得る方法であれば、他の電磁波や粒子ビー
ムを照射する方法であっても構わない。条件によっては
加熱のみを行っても良い。
【００３１】さらに、マスク形成の下地となる化合物半
導体領域を構成する材料としては、上述のＧａＡｓの
他、ＧａＰ，ＡｌＧａＰ，ＩｎＰ，ＡｌＩｎＰ，Ｇａ
Ｎ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ等の III−Ｖ
族化合物半導体であっても良い。
導体領域を構成する材料としては、上述のＧａＡｓの
他、ＧａＰ，ＡｌＧａＰ，ＩｎＰ，ＡｌＩｎＰ，Ｇａ
Ｎ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ等の III−Ｖ
族化合物半導体であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば化合物半導体領域上において選択エピタ
キシャル成長マスクとなるＳ薄膜を、下地の化合物半導
体領域を何らエッチングしたりダメージを与えたりする
ことなく再現性良く形成することが可能となる。さら
に、Ｓ薄膜よりも耐熱性に優れる窒化イオウ系化合物薄
膜をマスクとして形成することも可能であり、プロセス
の選択幅を広げることが可能である。
明を適用すれば化合物半導体領域上において選択エピタ
キシャル成長マスクとなるＳ薄膜を、下地の化合物半導
体領域を何らエッチングしたりダメージを与えたりする
ことなく再現性良く形成することが可能となる。さら
に、Ｓ薄膜よりも耐熱性に優れる窒化イオウ系化合物薄
膜をマスクとして形成することも可能であり、プロセス
の選択幅を広げることが可能である。
【図１】本発明を適用してＧａＡｓ基板上にＳ薄膜から
なる選択エピタキシャル成長マスクを形成するプロセス
例をその工程順にしたがって示す模式的断面図であり、
（ａ）はサンプルとしたＧａＡｓ基板、（ｂ）はＳ薄膜
が形成された状態、（ｃ）はＳ薄膜をパターニングして
Ｓ薄膜パターンを形成した状態、（ｄ）はＧａＡｓ基板
の露出面上にｅｐｉ−ＧａＡｓ層を選択エピタキシャル
成長させた状態、（ｅ）はＳ薄膜パターンを除去した状
態をそれぞれ現す。
なる選択エピタキシャル成長マスクを形成するプロセス
例をその工程順にしたがって示す模式的断面図であり、
（ａ）はサンプルとしたＧａＡｓ基板、（ｂ）はＳ薄膜
が形成された状態、（ｃ）はＳ薄膜をパターニングして
Ｓ薄膜パターンを形成した状態、（ｄ）はＧａＡｓ基板
の露出面上にｅｐｉ−ＧａＡｓ層を選択エピタキシャル
成長させた状態、（ｅ）はＳ薄膜パターンを除去した状
態をそれぞれ現す。
【符号の説明】 １ ・・・ＧａＡｓ基板 ２ ・・・Ｓ薄膜 ２ａ・・・Ｓ薄膜パターン ３ ・・・ｅｐｉ−ＧａＡｓ層
Claims (3)
- 【請求項１】 放電解離条件下でＳ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，Ｓ
Ｆ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3Ｃｌ2 ，Ｓ2 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，
Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 から選ばれる少なく
とも１種類のハロゲン化イオウを含むガスがプラズマ中
に生成するイオウを化合物半導体領域上に堆積させ、該
化合物半導体領域の構成元素との間に化学的相互作用を
有するイオウ薄膜を形成する工程と、 前記イオウ薄膜を選択的に除去してマスクを形成する工
程とを有することを特徴とする選択エピタキシャル成長
マスクの形成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガスに窒素系化合物を
添加してなるガスがプラズマ中に生成する窒化イオウ系
化合物を化合物半導体領域上に堆積させ、該化合物半導
体領域の構成元素との間に化学的相互作用を有する窒化
イオウ系化合物薄膜を形成する工程と、 前記窒化イオウ系化合物薄膜を選択的に除去してマスク
を形成する工程とを有することを特徴とする選択エピタ
キシャル成長マスクの形成方法。 - 【請求項３】 前記ガスがＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，シラン系化合
物から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン・ラジカル
消費性化合物を含むことを特徴とする請求項１または請
求項２のいずれか１項に記載の選択エピタキシャル成長
マスクの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04285241A JP3128995B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 選択エピタキシャル成長マスクの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04285241A JP3128995B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 選択エピタキシャル成長マスクの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120156A JPH06120156A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3128995B2 true JP3128995B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=17688947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04285241A Expired - Fee Related JP3128995B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 選択エピタキシャル成長マスクの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128995B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104115257A (zh) | 2012-02-21 | 2014-10-22 | 应用材料公司 | 原子层沉积光刻技术 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP04285241A patent/JP3128995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06120156A (ja) | 1994-04-28 |
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