JPH01316926A - 半導体薄膜結晶の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜結晶の製造方法Info
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- JPH01316926A JPH01316926A JP14930488A JP14930488A JPH01316926A JP H01316926 A JPH01316926 A JP H01316926A JP 14930488 A JP14930488 A JP 14930488A JP 14930488 A JP14930488 A JP 14930488A JP H01316926 A JPH01316926 A JP H01316926A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体薄膜の結晶成長方法に関するものであ
り、詳しくは異種物質で部分的に覆われた基板結晶上に
、覆われていない部分のみに選択的に、かつ高品質な半
導体薄膜を得る結晶成長方法に関するものである。
り、詳しくは異種物質で部分的に覆われた基板結晶上に
、覆われていない部分のみに選択的に、かつ高品質な半
導体薄膜を得る結晶成長方法に関するものである。
従来、異種物質（マスク材料）で部分的に覆われた基板
結晶上に、選択的に半導体結晶を成長する場合、そのマ
スク材料として酸化シリコンもしくは窒化シリコンが用
いられてきた。これは、気相状態にある物質から半導体
薄膜を結晶成長させる際に、基板温度を数百度以上の高
温に保つ必要があり、このプロセスに対して安定で、し
かも膜形成及びエツチングが比較的容易に行えるためで
ある。この場合、堆積したマスク材料の膜上に。
結晶上に、選択的に半導体結晶を成長する場合、そのマ
スク材料として酸化シリコンもしくは窒化シリコンが用
いられてきた。これは、気相状態にある物質から半導体
薄膜を結晶成長させる際に、基板温度を数百度以上の高
温に保つ必要があり、このプロセスに対して安定で、し
かも膜形成及びエツチングが比較的容易に行えるためで
ある。この場合、堆積したマスク材料の膜上に。
レジストを塗布し、フォトリソグラフィーを施したのち
、エツチングを行う。
、エツチングを行う。
また、珪素元素を含有するレジストは、近年の半導体素
子の高集積化に必要なサブミクロン領域の加工を容易に
する２層レジスト用の上層レジストとして、開発が活発
になっている。この場合、通常のホトレジストを下層に
用い、その上層に珪素元素を含有するレジストを積層し
、上層レジストを露光・現像した後、酸素ガスを用いる
反応性イオンエツチングにより下層レジストをパターン
化する。珪素元素を多量に含有するレジストでは、酸素
ガスを用いる反応性イオンエツチングにより、レジスト
表面に酸化シリコンが形成され、エツチングが進行しな
い。
子の高集積化に必要なサブミクロン領域の加工を容易に
する２層レジスト用の上層レジストとして、開発が活発
になっている。この場合、通常のホトレジストを下層に
用い、その上層に珪素元素を含有するレジストを積層し
、上層レジストを露光・現像した後、酸素ガスを用いる
反応性イオンエツチングにより下層レジストをパターン
化する。珪素元素を多量に含有するレジストでは、酸素
ガスを用いる反応性イオンエツチングにより、レジスト
表面に酸化シリコンが形成され、エツチングが進行しな
い。
しかしながら、前述の従来技術では、微細な構造のマス
クパターンの形成が困難であるという問題点があった。
クパターンの形成が困難であるという問題点があった。
また、基板表面のパターン形成に複雑な加工工程を要す
るため、加工に長時間を要するという問題があった。
るため、加工に長時間を要するという問題があった。
また、マスクパターン形成を行うレジストを直接選択成
長のマスクに使用することができると、選択成長のプロ
セスを大幅に簡略化できる可能性があるが、レジスト材
料は通常有機物であるため耐熱性に乏しく、結晶成長時
の高温基板加熱により、成長結晶品質に有害な揮発物を
発生するため、これまで用いられていなかった。
長のマスクに使用することができると、選択成長のプロ
セスを大幅に簡略化できる可能性があるが、レジスト材
料は通常有機物であるため耐熱性に乏しく、結晶成長時
の高温基板加熱により、成長結晶品質に有害な揮発物を
発生するため、これまで用いられていなかった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。
ある。
本発明の目的は、簡単な加工工程により形成された微細
なパターンを有する異種物質で部分的に覆われた基板結
晶上に、覆われていない部分のみを選択的にかつ高品質
な半導体薄膜を得る方法を提供することにある。
なパターンを有する異種物質で部分的に覆われた基板結
晶上に、覆われていない部分のみを選択的にかつ高品質
な半導体薄膜を得る方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
前記目的を達成するために、本発明は、気相状態にある
物質から、表面構造に特徴を持つ基板結晶上へ半導体薄
膜結晶を成長させる際に、異種物質で部分的に覆われた
基板結晶上に、異種物質で覆われていない部分のみを選
択的に半導体薄膜結晶の成長を行う半導体薄膜結晶の製
造方法において、前記異種物質として珪素原子を含有す
るレジストを所定温度、例えば２５０℃以上の温度で熱
処理したものを用いて結晶成長を行うことを最も主要な
特徴とする。
物質から、表面構造に特徴を持つ基板結晶上へ半導体薄
膜結晶を成長させる際に、異種物質で部分的に覆われた
基板結晶上に、異種物質で覆われていない部分のみを選
択的に半導体薄膜結晶の成長を行う半導体薄膜結晶の製
造方法において、前記異種物質として珪素原子を含有す
るレジストを所定温度、例えば２５０℃以上の温度で熱
処理したものを用いて結晶成長を行うことを最も主要な
特徴とする。
また、前記結晶成長の前に、前記珪素原子を含有するレ
ジストを紫外線を照射しながら熱処理することを特徴と
する。
ジストを紫外線を照射しながら熱処理することを特徴と
する。
前述の手段によれば、異種物質で部分的に覆われた基板
結晶上に、覆われていない部分のみを選択的に結晶成長
をさせる際に、異種物質として珪素原子を含有するレジ
ストを熱処理したものを用いて結晶成長を行うが、この
ような珪素元素を多量に含有するレジストを所定の温度
、例えば２５０℃以上の温度で熱処理すると、酸化シリ
コンや炭化シリコン（シリコンカーバイド）に近い、高
耐熱性のセラミック系薄膜に変化し、更に、この熱処理
したレジスト膜が選択成長の有効なマスクとなる。すな
わち、基板結晶上に塗布した珪素原子含有レジストにフ
ォトリソグラフィーを施したのち熱処理を行うだけとい
う簡単な加工プロセスにより、微細なパターンを有する
基板結晶上への選択的な結晶成長をさせることができる
。
結晶上に、覆われていない部分のみを選択的に結晶成長
をさせる際に、異種物質として珪素原子を含有するレジ
ストを熱処理したものを用いて結晶成長を行うが、この
ような珪素元素を多量に含有するレジストを所定の温度
、例えば２５０℃以上の温度で熱処理すると、酸化シリ
コンや炭化シリコン（シリコンカーバイド）に近い、高
耐熱性のセラミック系薄膜に変化し、更に、この熱処理
したレジスト膜が選択成長の有効なマスクとなる。すな
わち、基板結晶上に塗布した珪素原子含有レジストにフ
ォトリソグラフィーを施したのち熱処理を行うだけとい
う簡単な加工プロセスにより、微細なパターンを有する
基板結晶上への選択的な結晶成長をさせることができる
。
このような、選択成長のマスクとなりうる珪素原子含有
レジストとしては、高温での基板加熱時に、コンタミネ
ーションの原因となる揮発成分の少ないものを選択する
必要がある。このためには、珪素原子含有量の多いレジ
ストが望ましく、シリコーン系ネガ型レジスト（ＳＮＲ
）、シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ＳＰＰ、特開昭
６２−２２０９１９）等のシリコーン樹脂を基本とした
材料が適している。これらの材料では、フォトリソグラ
フィによりパターン形成後、例えば２５０ ’Ｃ〜４０
０°Ｃで熱処理して有機物の揮発成分を除去すると、Ｓ
ｉ−○−Ｃ系のセラミックに近い組成のものに変化する
。熱処理時に紫外線領域の光を同時に照射すると、熱処
理時間を短縮することが可能である。
レジストとしては、高温での基板加熱時に、コンタミネ
ーションの原因となる揮発成分の少ないものを選択する
必要がある。このためには、珪素原子含有量の多いレジ
ストが望ましく、シリコーン系ネガ型レジスト（ＳＮＲ
）、シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ＳＰＰ、特開昭
６２−２２０９１９）等のシリコーン樹脂を基本とした
材料が適している。これらの材料では、フォトリソグラ
フィによりパターン形成後、例えば２５０ ’Ｃ〜４０
０°Ｃで熱処理して有機物の揮発成分を除去すると、Ｓ
ｉ−○−Ｃ系のセラミックに近い組成のものに変化する
。熱処理時に紫外線領域の光を同時に照射すると、熱処
理時間を短縮することが可能である。
熱処理後、気相状態の物質から結晶成長をさせる結晶成
長法で、選択成長が可能である。即ち、結晶基板上に、
熱処理した珪素原子含有レジストパターンが覆われた部
分には全く結晶が成長せず、基板面にのみ結晶が成長す
る。このような気相結晶成長法としては、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法、クロライド気相成長法、ガスソ
ース分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法等が使用でき
る。
長法で、選択成長が可能である。即ち、結晶基板上に、
熱処理した珪素原子含有レジストパターンが覆われた部
分には全く結晶が成長せず、基板面にのみ結晶が成長す
る。このような気相結晶成長法としては、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法、クロライド気相成長法、ガスソ
ース分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法等が使用でき
る。
また、Ｅ ＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｒｏｔｒｏ
ｎ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）プラズマ励起のＭＯＣＶＤ法
、Ｍ ！３ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅ
ρ１ｔａｘｙ）法によっても選択成長が観測できる。選
択的に成長させる半導体としては。
ｎ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）プラズマ励起のＭＯＣＶＤ法
、Ｍ ！３ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅ
ρ１ｔａｘｙ）法によっても選択成長が観測できる。選
択的に成長させる半導体としては。
ＧａＡｓをはじめ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＡ
ｓ及びそれらの混晶などの化合物半導体に適用できる。
ｓ及びそれらの混晶などの化合物半導体に適用できる。
選択成長後の熱処理した珪素原子含有レジストパターン
は、そのまま絶縁層として使用できるが、不要の場合は
フロン系ガスによるプラズマエツチング、反応性イオン
エツチングで容易に除去できる。
は、そのまま絶縁層として使用できるが、不要の場合は
フロン系ガスによるプラズマエツチング、反応性イオン
エツチングで容易に除去できる。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。
る。
第１図は、本発明の実施例Ｉの半導体薄膜結晶の製造方
法を説明するための図であり、ＧａＡｓ基板上に形成し
たシリコン系レジスト製ラインアンドストライプ状マス
ク上に本発明による方法でＧａＡｓを成長させた場合の
断面図である６ 本発明の実施例■の半導体薄膜結晶の製造方法は、第１
図に示すように、ＧａＡｓ基板１１の上にシリコーン系
ネガ型レジスト（ＳＮＲ１分子量１２，０００）を０．
２μｍの厚さにスピンコードし、コンタクトアライナ−
を用いて、遠紫外露光により、ラインアンドスペース状
のパターンを露光し、メチルエチルケトン／イソプロピ
ルアルコール（１／３）混合溶媒で現像し、シリコーン
系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状
のパターンを形成する。このシリコーン系ネガ型レジス
ト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターンを２
００℃で３０分、続いて例えば、２５０℃〜４００’Ｃ
（好ましい温度は４００℃）で２時間熱処理する。この
基板を洗浄後、三塩化ヒ素、金属ガリウムを原料とした
気相成長（ＶＰＥ）法により７２０℃でＧａＡｓの成長
を試みたところ、ＧａＡｓ基板１１の上のみに選択的に
ＧａＡｓ単結晶１３が形成され、シリコーン系ネガ型レ
ジスト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターン
でできたマスク１２上には成長が起こらなかった。
法を説明するための図であり、ＧａＡｓ基板上に形成し
たシリコン系レジスト製ラインアンドストライプ状マス
ク上に本発明による方法でＧａＡｓを成長させた場合の
断面図である６ 本発明の実施例■の半導体薄膜結晶の製造方法は、第１
図に示すように、ＧａＡｓ基板１１の上にシリコーン系
ネガ型レジスト（ＳＮＲ１分子量１２，０００）を０．
２μｍの厚さにスピンコードし、コンタクトアライナ−
を用いて、遠紫外露光により、ラインアンドスペース状
のパターンを露光し、メチルエチルケトン／イソプロピ
ルアルコール（１／３）混合溶媒で現像し、シリコーン
系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状
のパターンを形成する。このシリコーン系ネガ型レジス
ト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターンを２
００℃で３０分、続いて例えば、２５０℃〜４００’Ｃ
（好ましい温度は４００℃）で２時間熱処理する。この
基板を洗浄後、三塩化ヒ素、金属ガリウムを原料とした
気相成長（ＶＰＥ）法により７２０℃でＧａＡｓの成長
を試みたところ、ＧａＡｓ基板１１の上のみに選択的に
ＧａＡｓ単結晶１３が形成され、シリコーン系ネガ型レ
ジスト（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターン
でできたマスク１２上には成長が起こらなかった。
第２図は１本発明の実施例■の半導体薄膜結晶の製造方
法を説明するための図であり、 ＩｎＰ基板上に形成し
たシリコン系レジスト製ラインアンドストライプ状マス
ク上に本発明による方法でＩｎＧａＡｓを成長させた場
合の断面図である。
法を説明するための図であり、 ＩｎＰ基板上に形成し
たシリコン系レジスト製ラインアンドストライプ状マス
ク上に本発明による方法でＩｎＧａＡｓを成長させた場
合の断面図である。
本発明の実施例Ｈの半導体薄膜結晶の製造方法は、第２
図に示すように、ＩｎＰ基板２１の上にシリコーン系ポ
ジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）を０．２μｍの厚さに
スピンコードし、縮小投影露光装置を用いて、紫外線露
光により、ラインアンドスペース状のパターンを露光し
、トリメチルアンモニウムハイドロオキシド水溶液で現
像し、シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）
のラインアンドスペース状のパターンを形成する。この
シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）のライ
ンアンドスペース状のパターンを１２０℃で３０分、続
いて５００Ｗキセノンランプを照射しながら例えば、２
５０℃〜４００”Ｃ（好ましい温度は４００’Ｃ）で３
０分熱処理する。この基板を洗浄後、トリメチルガリウ
ム、トリメチルインジウム、アルシン、フォスフインを
原料としたＭＯＣＶＤ法により７００℃でＩｎＧａＡｓ
Ｐの成長を試みたところ、ＩｎＰ基板２１の上のみに選
択的にＩｎＧａＡｓＰ単結晶２３が形成され、シリコー
ン系ポジ型ホトレジスト（ＳＰＰ）のラインアンドスペ
ース状のパターンでできたマスク２２上には成長が起こ
らなかった。
図に示すように、ＩｎＰ基板２１の上にシリコーン系ポ
ジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）を０．２μｍの厚さに
スピンコードし、縮小投影露光装置を用いて、紫外線露
光により、ラインアンドスペース状のパターンを露光し
、トリメチルアンモニウムハイドロオキシド水溶液で現
像し、シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）
のラインアンドスペース状のパターンを形成する。この
シリコーン系ポジ型ホトレジスト（ｓ ｐ ｐ）のライ
ンアンドスペース状のパターンを１２０℃で３０分、続
いて５００Ｗキセノンランプを照射しながら例えば、２
５０℃〜４００”Ｃ（好ましい温度は４００’Ｃ）で３
０分熱処理する。この基板を洗浄後、トリメチルガリウ
ム、トリメチルインジウム、アルシン、フォスフインを
原料としたＭＯＣＶＤ法により７００℃でＩｎＧａＡｓ
Ｐの成長を試みたところ、ＩｎＰ基板２１の上のみに選
択的にＩｎＧａＡｓＰ単結晶２３が形成され、シリコー
ン系ポジ型ホトレジスト（ＳＰＰ）のラインアンドスペ
ース状のパターンでできたマスク２２上には成長が起こ
らなかった。
本発明の実施例■の半導体薄膜結晶の製造方法は、前記
実施例Ｉと同様に、Ｇ、ａ Ａ ｓ基板上にシリコーン
系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）を用いて、シリコーン系ネ
ガ型レジス１〜（ＳＮＲ）のラインアントスペース状の
パターンを形成する。このシリコーン系ネガ型レジスト
（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターンを２０
０℃で３０分、続いて例えば、２５０℃〜４００℃（好
ましい温度は４００℃）で２時間熱処理する。この基板
を洗浄後、ＥＣＲ−ＭＢＥ法により、アルシンガスと金
属ガリウムを用いて６３０℃でＧａＡｓの成長を試みた
ところ、結晶基板の上のみに選択的にＧａＡｓ単結晶が
形成し、シリコーン系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）のライ
ンアンドスペース状のパターンでできたマスク上には成
長が起こらなかった。
実施例Ｉと同様に、Ｇ、ａ Ａ ｓ基板上にシリコーン
系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）を用いて、シリコーン系ネ
ガ型レジス１〜（ＳＮＲ）のラインアントスペース状の
パターンを形成する。このシリコーン系ネガ型レジスト
（ＳＮＲ）のラインアンドスペース状のパターンを２０
０℃で３０分、続いて例えば、２５０℃〜４００℃（好
ましい温度は４００℃）で２時間熱処理する。この基板
を洗浄後、ＥＣＲ−ＭＢＥ法により、アルシンガスと金
属ガリウムを用いて６３０℃でＧａＡｓの成長を試みた
ところ、結晶基板の上のみに選択的にＧａＡｓ単結晶が
形成し、シリコーン系ネガ型レジスト（ＳＮＲ）のライ
ンアンドスペース状のパターンでできたマスク上には成
長が起こらなかった。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
以上、説明したように、本発明によれば１選択成長を行
う際に、基板結晶上にフォトリソグラフィーと所定の温
度の熱処理により形成した珪素原子含有のレジストをマ
スクに用いることにより。
う際に、基板結晶上にフォトリソグラフィーと所定の温
度の熱処理により形成した珪素原子含有のレジストをマ
スクに用いることにより。
微細構造を有する基板結晶作製過程の簡略化がはかれ、
かつ微細なパターンを有する異種物質で覆われていない
基板結晶上のみに選択的に結晶成長させることができる
かつ微細なパターンを有する異種物質で覆われていない
基板結晶上のみに選択的に結晶成長させることができる
第１図は、ＧａＡｓ基板上に形成したシリコン系レジス
ト製ラインアンドストライプ状マスク上に本発明による
方法でＧａＡｓを成長させた場合の断面図、第２図は、
ＩｎＰ基板上に形成したシリコン系レジスト製ラインア
ンドストライプ状マスク上に本発明による方法でＩｎＧ
ａＡｓを成長させた場合の断面図である。 図中、 １ｌ−ＧａＡｓ基板、１２．２２・・・マスク
、１３・・・ＧａＡｓ単結晶、２１−＝ ＩｎＰ基板、
２３− ＩｎＧａＡｓＰ単結晶。
ト製ラインアンドストライプ状マスク上に本発明による
方法でＧａＡｓを成長させた場合の断面図、第２図は、
ＩｎＰ基板上に形成したシリコン系レジスト製ラインア
ンドストライプ状マスク上に本発明による方法でＩｎＧ
ａＡｓを成長させた場合の断面図である。 図中、 １ｌ−ＧａＡｓ基板、１２．２２・・・マスク
、１３・・・ＧａＡｓ単結晶、２１−＝ ＩｎＰ基板、
２３− ＩｎＧａＡｓＰ単結晶。
Claims (3)
- （１）気相状態にある物質から、表面構造に特徴を持つ
基板結晶上へ半導体薄膜結晶を成長させる際に、異種物
質で部分的に覆われた基板結晶上に、異種物質で覆われ
ていない部分のみを選択的に半導体薄膜結晶の成長を行
う半導体薄膜結晶の製造方法において、前記異種物質と
して珪素原子を含有するレジストを所定の温度で熱処理
したものを用いて結晶成長を行うことを特徴とする半導
体薄膜結晶の製造方法。 - （２）前記珪素原子を含有するレジストの熱処理の温度
は、２５０℃以上であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の半導体薄膜結晶の製造方法。 - （３）結晶成長の前に、前記珪素原子を含有するレジス
トを紫外線を照射しながら熱処理することを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の半導体薄膜結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14930488A JPH01316926A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体薄膜結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14930488A JPH01316926A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体薄膜結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316926A true JPH01316926A (ja) | 1989-12-21 |
Family
ID=15472219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14930488A Pending JPH01316926A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体薄膜結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316926A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0837159A (ja) * | 1994-05-16 | 1996-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2004303770A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Nippon Zeon Co Ltd | 有機絶縁膜の形成方法、有機絶縁膜及び表示装置 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP14930488A patent/JPH01316926A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0837159A (ja) * | 1994-05-16 | 1996-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2004303770A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Nippon Zeon Co Ltd | 有機絶縁膜の形成方法、有機絶縁膜及び表示装置 |
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