JPH02234474A - Manufacture of electronic device - Google Patents

Manufacture of electronic device

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JPH02234474A
JPH02234474A JP5452089A JP5452089A JPH02234474A JP H02234474 A JPH02234474 A JP H02234474A JP 5452089 A JP5452089 A JP 5452089A JP 5452089 A JP5452089 A JP 5452089A JP H02234474 A JPH02234474 A JP H02234474A
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JP
Japan
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layer
quantum interference
resist layer
resist
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5452089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Baba
馬場 靖男
Toshio Oshima
利雄 大島
Yasuhiro Yamaguchi
泰弘 山口
Akira Yoshida
晃 吉田
Tatsuyuki Sanada
真田 達行
Kenya Nakai
中井 建弥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02234474A publication Critical patent/JPH02234474A/en
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Abstract

PURPOSE:To facilitate a fine processing by a method wherein an undercut formed by isotropic etching is utilized. CONSTITUTION:A first layer 12 is formed on a forming surface 10. After a resist layer 14 is formed on the first layer 12, the resist layer 14 is patterned into a required pattern to form an aperture. If the first layer 12 is subjected to isotropic etching with the patterned resist layer 14 as a mask, the part of the insulating layer 12 under the resist layer 14 is etched and an undercut of a distance (d) from the aperture of the resist layer 14 is formed. The distance (d) is equal to the width of the fine line of a formed quantum interference ring. Therefore, plasma etching conditions and the thickness of the insulating layer 12 are so determined as to have the undercut distance (d) about 100-200Angstrom . With this constitution, a fine processing can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 電子装置の製造方法、特に、細線パターンや量子干渉リ
ングの製造方法に関し、 従来不可能であった10〜100人オーダーの微細加工
を可能にする電子装置の製造方法を提供することを目自
勺とし、 被形成面上に第1の層を形成する工程と、前記第1の層
上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層を所
定形状にパターニングして開口部を設ける工程と、パタ
ーニングされた前記レジスト層をマスクとして前記第1
の層を等方性エッチングし、前記レジスト層下まで入り
込んだ前記所定形状よりひとまわり大きい領域の前記第
1の層を除去する工程と、バターニングされた前記レジ
スト層をマスクとして前記開口部の前記被形成面上に前
記所定形状の第2の層をI′ftVIする工程と、前記
レジスト層を除去する工程と、前記所定形状の第2の層
と、前記所定形状より層との間隙部の前記被形成面上に
、第3の層との層による細線を堆積して、前記第3の層
による細線を形成する工程とを有するように梢成する. に梢成する. [産業上の利用分野コ 本発明は電子装置の製造方法、特に、細線パターンや量
子干渉リングの製造方法に関する.[従来の技術コ 近年、半導体デバイスへの高速化に対する要求がさらに
厳しくなってくるにつれ、量子干渉効果を利用した星子
干渉デバイスが注目され始めている。量子干渉デバイス
として機能させるためには、その寸法を電子波が干渉し
得る距疏(可干渉距離)以下にしなけらばならない。こ
の可干渉ff[[Lφより長い距離を電子波が1云播ず
ると、電子の非弾性散乱により電子波の可干渉性が失わ
れるからである.通常、1子干渉デバイスで電子波の伝
播路として用いられる金属や半導体の可干渉距離Lφは
温度依存性が強いので、液体ヘリウム温度以下にして動
作させる.一般に可干渉距,ILφは短く、例えばアル
ミニウムでも4.5”Kで0.78〜l.47μm程度
である. また、量子干渉デバイスでは、電子波の伝播路内に弾性
散乱源がなく、電子がバリスチンク(弾道的)に伝播す
ることが望ましい.骨性敗乱を受けると電子波の位相が
変化してしまうからである.実験によると、電子波の伝
播路の断面寸法が100人オーダーになると、弾性散乱
が無視できるほど小さくなり、干渉効果が顕著になるこ
とか知られて゜いる。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a method of manufacturing electronic devices, particularly a method of manufacturing fine wire patterns and quantum interference rings, which enables microfabrication on the order of 10 to 100 people, which was previously impossible. The aim is to provide a manufacturing method, which includes a step of forming a first layer on a surface to be formed, a step of forming a resist layer on the first layer, and a patterning of the resist layer into a predetermined shape. and forming an opening using the patterned resist layer as a mask.
isotropically etching the first layer to remove an area slightly larger than the predetermined shape that extends below the resist layer, and etching the opening using the patterned resist layer as a mask. I'ftVI the second layer having the predetermined shape on the surface to be formed; removing the resist layer; and forming a gap between the second layer having the predetermined shape and the layer with the predetermined shape. depositing a thin line with a third layer on the surface to be formed, and forming a thin line with the third layer. It grows into a tree. [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing electronic devices, and in particular to a method for manufacturing fine wire patterns and quantum interference rings. [Conventional technology] In recent years, as demands for higher speeds in semiconductor devices have become more severe, star interference devices that utilize quantum interference effects have begun to attract attention. In order to function as a quantum interference device, its dimensions must be smaller than the distance (coherence distance) at which electronic waves can interfere. This is because when an electron wave propagates a distance longer than this coherent ff[[Lφ, the coherence of the electron wave is lost due to inelastic scattering of electrons. Normally, the coherence length Lφ of metals and semiconductors used as propagation paths for electron waves in single-child interference devices has a strong temperature dependence, so they are operated at temperatures below the liquid helium temperature. In general, the coherence length, ILφ, is short, for example, in aluminum, it is about 0.78 to 1.47 μm at 4.5”K. In addition, in quantum interference devices, there is no elastic scattering source in the electron wave propagation path, and the electron It is desirable that the electron waves propagate ballistically, since the phase of the electron waves changes when subjected to bony collapse.According to experiments, the cross-sectional dimension of the electron wave propagation path is on the order of 100 people. It is known that when this happens, elastic scattering becomes negligible and interference effects become noticeable.

このように、良好な量子干渉デバイスを製造するために
は、今までより更に1敢細な10〜100人オーダーの
メゾスコピックスケールの製造技術が必要である。
In this way, in order to manufacture a good quantum interference device, a mesoscopic scale manufacturing technology on the order of 10 to 100 people is required, which is even more elaborate than the past.

しかしながら、現在のrfl,III加工技術では10
〜100人の細線を製造することは不可能である。
However, with the current RFL, III processing technology, 10
It is impossible to produce ~100 fine wires.

現在の微細加工技術の主流である電子ビーム露光技術の
高分解能のものを用いることにより、01μm以下で数
100人の細線が得られている.しかしながら、10〜
100人オーダーのメゾスコピックスケールの徹細加工
技術は確率していない. また、X線露光法においても、X線露光に用いるマスク
は電子ビーム露光技術等の他の方法により作らなければ
ならず、0.1〜0.2μm程度以上の微細加工は現状
では困雑である。
By using high-resolution electron beam exposure technology, which is the mainstream of current microfabrication technology, several hundred thin lines of less than 0.1 μm have been obtained. However, 10~
Mesoscopic scale fine processing technology on the order of 100 people has not been established. In addition, even in the X-ray exposure method, the mask used for X-ray exposure must be made using other methods such as electron beam exposure technology, and microfabrication of 0.1 to 0.2 μm or more is currently difficult. be.

さらに、集束イオンビーム露光法では、近接効果が少な
くなるのでパターン分解能が0.05〜0.01μm程
度のffi R旧加工が原理的には可能であり、将来的
には期待できるが、現状の技術レベルでは困雑である。
Furthermore, in the focused ion beam exposure method, since the proximity effect is reduced, it is theoretically possible to perform ffi R old processing with a pattern resolution of about 0.05 to 0.01 μm, and this is expected in the future, but the current It is difficult at a technical level.

また、近紫外線による光学的露光法ではパターン分解能
は約0.5μm程度であり、短波長のi線ステッパーを
用いても、エキシマレーザ光源を用いても、0.1μm
の分解能さえ達成できない.[発明が解決しようとずる
課U] このように現在の最先端の微細加工技術を用いても、0
.1μm程度の微細加工しかできず、10〜100人オ
ーダーのメゾスコピックスケーノレのla,4I加工は
不可能であった. 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、従来不可
能であった10〜100人オーダーの微細加工を可能に
する電子装置の製造方法を提供することを目的とする. [課題を解決するための手段J 上記目的は、被形成面上に第1の層を形成する工程と、
前記第1の層上にレジスト層を形成する工程と、前記レ
ジスト層を所定形状にバターニングして開口部を設ける
工程と、バターニングされた前記レジスト層をマスクと
して前記第1の層を等方性エッチングし、前記レジスト
層下まで入り込んだ前記所定形状よりひとまわり大きい
領域の前記第1の層を除去する工程と、パターニングさ
れた前記レジスト層をマスクとして前記開口部の前記被
形成面上に前記所定形状の第2の層を堆積する工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、前記所定形状の第2
の層と、前記所定形状より層との間隙部の前記被形成面
上に、第3の層との層による細線を11lMして、前記
第3の層による細線を形成する工程とを有することを特
徴とする電子装置の製造方法によって達成される. よって達成される. [作用] 本発明によれば、等方性エッチングによりアンダーカッ
トを利用して、分解能限度以上の10〜100人オーダ
ーのy1細加工を行う.[実施例] 1L二里崖] 本発明の第1の実施例による電子装置の製造方法を第1
図に示す。同図(a1)、(b1)、・・・、(J1)
、(k) 、・−・、(0)は平面図、同図(a2)、
(b2)、・・・(j2)は同図(a1)、(b1)、
・・・、(j1)ノ断面図である.本実施例では金属細
線による量子干渉リングを有する1子干渉デバイスを例
として説明する.デバイスを形成する基板としては、シ
リコン、GaAs等の半導体基板10を用いる.ナロー
ギャップの基板は用いないことが望ましい.半導体基板
10の抵抗値はあまりに低抵抗でないことが望ましい.
例えば、ドーピング濃度で10′7〜10 ”c m→
程度のn型の半導体基板10を用いることが望ましい. 次に、半導体基板10上に絶縁層12を形成する.本実
施例では絶縁WJ12としてSfiN<を用いるが、S
 i 02 、.Aj N等の曲の絶縁物でもよい.形
成される絶縁層12に厳密な厚さは要求されないが、後
述するプラズマエッチングにより適切にエッチングされ
る厚さであることが望ましい.本実施例では300人〜
1000人程度とする. 次に、絶縁112上にレジスト層14を被覆する.本実
施例ではAZ(シグレー社m!+)なるボジ型レジスト
を用いる.厚さは500人〜1μmが望ましい.被覆後
に約100℃でベーキングを行い、レジスト層14を硬
化する.これにより、引続いて行われるリングラフィ工
程におけるパターンの切れが良くなると共に、ドライエ
ッチング工程における耐性が向上する. 次に、リソグラフィ技術により、レジスト層14を所定
形状にバターニングする。形成すべき細線に沿った外形
となるようにパターニング形状を定める.例えば、本実
施例のように、外径が0.5〜1.0μmで細線の線幅
が約100〜200八の量子干渉リングを形成する場合
には、レジス1・層14はボジ型レジストであるので、
0.5〜1.0μmの円形形状の開口を設けるようにす
る(第1図(aIHa2)) .なお、レジスト層14
がネガ型レジストの場合は反転されたパターンを形成す
ればよい. レジスト層14のバターニングは、電子ビーム露光、x
is光、光学的露光のいずれのリングラフィ技術を用い
てもよい.量子干渉リングの外径が、可干渉距MLφで
ある0.5 〜1.0μm程度であるので、リソグラフ
ィのパターン精度が0.1〜0.2μm程度あることが
望ましい.次に、レジスト層14をマスクとして絶縁層
12をドライエッチングする.ドライエッチングとして
プラズマを用゛いたプラズマエッチングを行う.一般に
、プラズマエyチングは、10〜100Pa程度にプラ
ズマガス圧力を高くすると等方性エッチングが行われ、
プラズマガス圧力を低くずると異方性エッチングが行わ
れる.また、基板に到達するプラズマイオンのエネルギ
ーが低いと等方性エッチングが行われ、高いと異方性エ
ッチング(一般に反応性イオンビームエッチング(RI
BE)と呼ばれる)が行われる. 本実施例では、プラズマガス圧力を高く、イオンエネル
ギーを低くした等方性エッチングを行う.等方性エッチ
ングされると、第1図(b1)(b2)に示すように、
レジスト層14下まで絶縁層12がエッチングされて、
レジスト層14の開口から距離dだけアンダー力y I
’される。この距ldが本実施例で形成される量子干渉
リングの細線の幅となる.したがって、アンダーカット
される距,ldが約100〜200八になるようにプラ
ズマエッチング条件及び絶縁層12の厚さを定めるよう
にする. 本実施例において絶縁層12としてS i s N a
を用いた場合、絶縁層12の厚さtとアンダーカットさ
れる距iNffi dの間には次のような関係があるこ
とが実験的に明らかになっている.円筒型のプラズマチ
ャンバー内に0.7Torrの圧力で導入したCF.ガ
スを200WのR’F電力で励起してプラズマを発生さ
せた場合、絶縁層12の厚さtとアンダーカツ)・され
る距udは次表のようになる。
Furthermore, in optical exposure using near ultraviolet light, the pattern resolution is approximately 0.5 μm, and even if a short wavelength i-line stepper or excimer laser light source is used, the pattern resolution is approximately 0.1 μm.
It is not possible to achieve even the resolution of . [The problem that the invention aims to solve] Even if we use the current state-of-the-art microfabrication technology,
.. It was only possible to perform microfabrication of about 1 μm, and it was impossible for mesoscopic scale la, 4I machining to be performed by 10 to 100 people. The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device that enables microfabrication on the order of 10 to 100 people, which was previously impossible. [Means for Solving the Problems J The above purpose includes a step of forming a first layer on a surface to be formed;
forming a resist layer on the first layer; patterning the resist layer into a predetermined shape to provide an opening; and using the patterned resist layer as a mask, forming the first layer, etc. directional etching to remove the first layer in an area slightly larger than the predetermined shape that has penetrated below the resist layer; depositing the second layer in the predetermined shape;
removing the resist layer; and removing the second resist layer of the predetermined shape.
and a step of forming a thin line formed by the third layer by forming a thin line formed by the third layer by 111M on the surface to be formed in the gap between the layer and the third layer according to the predetermined shape. This is achieved by a method of manufacturing an electronic device characterized by the following. Therefore, it is achieved. [Operation] According to the present invention, undercuts are utilized by isotropic etching to perform y1 fine processing on the order of 10 to 100 people, exceeding the resolution limit. [Example] 1L Erligai] The method for manufacturing an electronic device according to the first example of the present invention is described in the first example.
As shown in the figure. Same figure (a1), (b1),..., (J1)
, (k) , ..., (0) is a plan view, (a2) of the same figure,
(b2),...(j2) are the same as (a1), (b1),
..., (j1) is a sectional view. In this example, a single-child interference device having a quantum interference ring made of thin metal wires will be explained as an example. A semiconductor substrate 10 made of silicon, GaAs, etc. is used as the substrate for forming the device. It is preferable not to use a narrow gap substrate. It is desirable that the resistance value of the semiconductor substrate 10 is not too low.
For example, the doping concentration is 10′7~10” cm→
It is desirable to use an n-type semiconductor substrate 10 of approximately Next, an insulating layer 12 is formed on the semiconductor substrate 10. In this embodiment, SfiN< is used as the insulation WJ12, but SfiN< is used as the insulation WJ12.
i 02 ,. It may be an insulator such as Aj N etc. Although the formed insulating layer 12 is not required to have a strict thickness, it is desirable that the insulating layer 12 has a thickness that can be appropriately etched by plasma etching, which will be described later. In this example, 300 people
The number of participants will be approximately 1,000. Next, a resist layer 14 is coated on the insulation 112. In this example, a positive type resist called AZ (manufactured by Shigley Co., Ltd. m!+) is used. The thickness is preferably 500 to 1 μm. After coating, baking is performed at approximately 100° C. to harden the resist layer 14. This improves the sharpness of the pattern in the subsequent phosphorography process and improves the resistance in the dry etching process. Next, the resist layer 14 is patterned into a predetermined shape using a lithography technique. Determine the patterning shape so that the outer shape follows the thin line to be formed. For example, when forming a quantum interference ring with an outer diameter of 0.5 to 1.0 μm and a thin line width of approximately 100 to 200 mm as in this embodiment, the resist 1 and layer 14 are formed of a positive resist. So,
A circular opening of 0.5 to 1.0 μm should be provided (Fig. 1 (aIHa2)). Note that the resist layer 14
If it is a negative resist, it is sufficient to form an inverted pattern. The patterning of the resist layer 14 is performed by electron beam exposure, x
Either IS light or optical exposure phosphorography technology may be used. Since the outer diameter of the quantum interference ring is about 0.5 to 1.0 μm, which is the coherence length MLφ, it is desirable that the lithography pattern accuracy is about 0.1 to 0.2 μm. Next, the insulating layer 12 is dry-etched using the resist layer 14 as a mask. Plasma etching using plasma is performed as dry etching. Generally, in plasma etching, isotropic etching is performed when the plasma gas pressure is increased to about 10 to 100 Pa.
Anisotropic etching occurs when the plasma gas pressure is lowered. In addition, when the energy of plasma ions reaching the substrate is low, isotropic etching is performed, and when it is high, anisotropic etching (generally reactive ion beam etching (RI)
BE) is performed. In this example, isotropic etching is performed with high plasma gas pressure and low ion energy. When etched isotropically, as shown in FIG. 1 (b1) and (b2),
The insulating layer 12 is etched to below the resist layer 14,
Underforce y I by a distance d from the opening of the resist layer 14
'It will be done. This distance ld is the width of the thin wire of the quantum interference ring formed in this example. Therefore, the plasma etching conditions and the thickness of the insulating layer 12 are determined so that the undercut distance, ld, is about 100 to 2008. In this embodiment, the insulating layer 12 is S i s Na
It has been experimentally revealed that when using the insulating layer 12, the following relationship exists between the thickness t of the insulating layer 12 and the undercut distance iNffid. CF was introduced into a cylindrical plasma chamber at a pressure of 0.7 Torr. When plasma is generated by exciting gas with R'F power of 200 W, the thickness t of the insulating layer 12 and the undercut distance ud are as shown in the following table.

厚さt[μm] 距雛d[μm] 0.05     0.0 0.15     0.1 0.23     0.2 0134     0.’3 0.48     0.4 また、N F sガスを用いた場合には、プラズマチャ
ンバー内を0.OITorrになるようにして、50W
のRFt力で励起すると、3000人のSi,N.を5
00人だけサイドエッチングするためには2分間エッチ
ングすればよいことが分かつている. これら実験結果から所望の線幅となるように、プラズマ
ガスの種類、ガス圧力、RF電力、エンチング時間、絶
縁層12の厚さを定める.次に、抵抗加熱又は電子ビー
ムにより絶縁層16を蒸着する.すると、第1図[cI
HC2)に示すように、レジスト層14開口部下の半導
体基板10上とレジスト層14上に絶縁層16が形成さ
れる.その結果、半導体基板10上の絶縁層12と絶縁
層16との間には距講丁dの隙間が形成される。
Thickness t [μm] Distance d [μm] 0.05 0.0 0.15 0.1 0.23 0.2 0134 0. '3 0.48 0.4 Furthermore, when N F s gas is used, the inside of the plasma chamber is reduced to 0.48 0.4. Make it OITorr, 50W
When excited with RFt power of 3000 Si,N. 5
It has been found that in order to side-etch only 00 people, it is sufficient to etch for 2 minutes. Based on these experimental results, the type of plasma gas, gas pressure, RF power, etching time, and thickness of the insulating layer 12 are determined so as to obtain the desired line width. Next, an insulating layer 16 is deposited by resistance heating or electron beam. Then, Fig. 1 [cI
As shown in HC2), an insulating layer 16 is formed on the semiconductor substrate 10 under the opening of the resist layer 14 and on the resist layer 14. As a result, a gap of the distance d is formed between the insulating layer 12 and the insulating layer 16 on the semiconductor substrate 10.

この工程では、蒸着源を点状のものにすることが望まし
い.アンダーカットされた領域になるべく蒸着物が回り
込まないようにするためである.絶縁層16は、その後
の工程に耐え得る厚さで且つ、最初に形成された絶縁層
12より薄いことが望ましい。
In this process, it is desirable to use a point-like vapor deposition source. This is to prevent the deposit from wrapping around the undercut area as much as possible. It is desirable that the insulating layer 16 has a thickness that can withstand subsequent steps and is thinner than the first formed insulating layer 12.

絶縁N!16としては後述するリフI〜オフ工程に適し
たSiO、S i O2− S i−s N4 、S 
iON、AJIN等の材料が望ましい.なお、電子ビー
ム蒸着では、酸素や窒素の反応性ガスを導入して蒸着中
に絶縁物の形成を補助するようにしてもよい.また、抵
抗加熱蒸着では、SiOを蒸発源とじて絶縁層を形成す
ることが可能である。なお、スバッタ蒸着も可能である
が、アンダーカントされた領域に蒸着物が回り込むおそ
れがある.次に、レジスト層14上に形成された絶縁/
1 16をリフ1・オフ法により除去する(第1図(d
i) [d2)).すると、絶縁層12及び絶縁層16
により、幅dの細いリング形状に開口したパターンが半
導体基板10上に形成される。
Insulation N! 16 is SiO, S i O2- S i-s N4, S
Materials such as iON and AJIN are preferable. Note that in electron beam evaporation, a reactive gas such as oxygen or nitrogen may be introduced to assist the formation of an insulator during evaporation. Furthermore, in resistance heating evaporation, it is possible to form an insulating layer using SiO as an evaporation source. Although spatter deposition is also possible, there is a risk that the deposit may wrap around the undercanted area. Next, the insulation/
1 16 is removed by the riff 1 off method (see Figure 1(d)
i) [d2)). Then, the insulating layer 12 and the insulating layer 16
As a result, a pattern with a narrow ring-shaped opening having a width d is formed on the semiconductor substrate 10.

次に、ここまでの製造工程を経た半導体基板を電解液中
の陰極にセットし、メンキ用金属を陽極にセットしてメ
ッキする.すると、リング形状の開口部に金属層18が
メッキされ、線幅が約100〜200人の金属細線によ
る直径が約0.5〜1μmのリング18が形成される(
第1図(eIHe2)).メッキ用電解液としては、例
えばテンペレックス(田中貴金属製)を用いる。メッキ
用金属としては、Au,Cu,AJ 、Sn.Nj等の
金属の池、高融点金属を用いることが可能である。
Next, the semiconductor substrate that has gone through the manufacturing process up to this point is placed on the cathode in an electrolytic solution, and the metal for coating is placed on the anode and plated. Then, the ring-shaped opening is plated with a metal layer 18, and a ring 18 with a diameter of about 0.5 to 1 μm is formed with a line width of about 100 to 200 thin metal wires (
Figure 1 (eIHe2)). As the electrolytic solution for plating, for example, Temperex (manufactured by Tanaka Kikinzoku) is used. Examples of metals for plating include Au, Cu, AJ, Sn. It is possible to use a metal layer such as Nj, a high melting point metal.

メッキ電流密度は4mA/cn+2程度以下に抑えるこ
とが望ましい.なお、後程、このメッキ工程で不要な部
分に付着した金属をエッチングにより除去する必要があ
るため、半導体基板10への付着力が強く、かつエッチ
ングにより除去されやすい金属が望ましい。
It is desirable to keep the plating current density to about 4mA/cn+2 or less. Note that later on in this plating process, it is necessary to remove by etching the metal that has adhered to unnecessary parts, so it is desirable to use a metal that has strong adhesion to the semiconductor substrate 10 and is easily removed by etching.

量子干渉リングの金属細線リング18の形成に引続いて
、同様の方法によりソース及びドレイン用金属細線を形
成する. まず、リング18の中心を通る外縁を有するようにパタ
ーニングされたレジス1〜層20を形成する(第1図[
f1)(f2)) . 次に、プラズマエッチングにより絶縁層12、16を等
方性エッチングする。すると、絶縁層l2、16は、レ
ジスト層20下まで距idだけアンダーカットされる(
第1図(gl)(g2))。
Following the formation of the thin metal wire ring 18 of the quantum interference ring, thin metal wires for sources and drains are formed in the same manner. First, patterned resists 1 to 20 are formed so as to have an outer edge passing through the center of the ring 18 (see FIG.
f1)(f2)). Next, the insulating layers 12 and 16 are isotropically etched by plasma etching. Then, the insulating layer l2, 16 is undercut by a distance id to below the resist layer 20 (
Figure 1 (gl) (g2)).

次に、抵抗加熱又は電子ビームにより絶縁層22を蒸着
して、第1図(旧)fh2)に示すように、レジスト層
20開口部下の半導体基板10上とレジスト層20上に
絶縁層22が形成される.その結果、半導体基板10上
の絶縁層12、16と絶縁層22の間には距Udの隙間
が形成される.次に、リフトオフ法によりレジスト層2
0上の絶縁層22を除去したのち、メッキ法により隙間
に金属をメッキする.すると、線幅が約100〜200
人の金属細線による矩形リング24が形成される(第1
図(i1)(i2)) .次に、プラズマエッチング又
はウェットエッチングにより絶縁層12、16、22を
除去すると、第1図(jlHj2)に示すような金属細
線による環状リング18と矩形リング24が接続された
ものが半導体基板10上に作られる. 次に、第1図(k)に示すように、環状リング18の全
部と、矩形リング24と環状リング18の接続部分を覆
うマスク層26を形成する(第1図(k)).マスク層
26としてはレジスト層でも、SiO2層でも、レジス
トとS i O 2の2重層でもよい.なお、第1図(
k)以降は平面図のみとし、環状リング18及び矩形リ
ング24を簡略に1本の実線で示している. 次に、マスク層26をマスクとしてイオンミリング又は
プラズマエッチングにより露出しな金属細線を除去する
。すると、第1図(1)に示すように、環状リング18
と、ソース用金属細線24s及びドレイン用金属細線2
4dが半導体基板10上に形成される。
Next, the insulating layer 22 is deposited by resistance heating or electron beam, and the insulating layer 22 is formed on the semiconductor substrate 10 under the opening of the resist layer 20 and on the resist layer 20, as shown in FIG. It is formed. As a result, a gap of distance Ud is formed between the insulating layers 12 and 16 on the semiconductor substrate 10 and the insulating layer 22. Next, the resist layer 2 is
After removing the insulating layer 22 on the 0, the gap is plated with metal using a plating method. Then, the line width is about 100-200
A rectangular ring 24 is formed by human thin metal wire (first
Figures (i1) (i2)). Next, when the insulating layers 12, 16, and 22 are removed by plasma etching or wet etching, an annular ring 18 and a rectangular ring 24 made of thin metal wires are connected to each other on the semiconductor substrate 10 as shown in FIG. 1 (jlHj2). It is made in. Next, as shown in FIG. 1(k), a mask layer 26 is formed to cover the entire annular ring 18 and the connection portion between the rectangular ring 24 and the annular ring 18 (FIG. 1(k)). The mask layer 26 may be a resist layer, a SiO2 layer, or a double layer of resist and SiO2. In addition, Figure 1 (
k) The following is only a plan view, and the annular ring 18 and the rectangular ring 24 are simply shown by one solid line. Next, using the mask layer 26 as a mask, the unexposed metal wires are removed by ion milling or plasma etching. Then, as shown in FIG. 1(1), the annular ring 18
and a thin metal wire 24s for the source and a thin metal wire 2 for the drain.
4d is formed on the semiconductor substrate 10.

イオンミリングの場合は、ミリング用チャンバー内にA
rを導入してガス圧力を約2〜4X10’Torr程度
に保ち、放電させた後にArを約500■で加速してミ
リングを行う。ミリング速度は材料により異なる。例え
ば、Auでは約550A/lIlin.GaAsでは約
400人/min.sio2では約100人/min、
レジストでは約100人/l10である.これらミリン
グ速度を考慮してマスク層26の厚さを決める. 次に、この状態で半導体基板10表面層を電気的に不活
性にするためにイオン注入を行う.これは半導体基板1
0表面層の導電度を低下させて相対的に金属細線の導電
性を高めるためである.半導体基板10がGaAs基板
の場合は、H,B、He、O、Ar等をイオン注入すれ
ばよい.半導体基板10がシリコン基板の場合は、O.
Ne、Ar等をイオン注入すればよい。イオンエネルギ
ーは軽いイオンほど低く、重いイオンほど高くして10
0keV〜IMeV程度にすることが望ましい.ドーズ
量はl Q l 5〜l Q l 7 / cl2の範
囲で、軽いイオンほど多量に用いるようにすればよい.
次に、環状リング18の真ん中を覆うように約50〜I
OOOA厚のゲート絶縁II!28を形成ずる(第1図
(1)) 次に、ゲート電極を形成するためのレジスト層30を形
成する.すなわち、第1図(n)に示すようにゲート絶
縁828より幅の狭い領域のみが開口したマスク層30
を形成する. 次に、レジスト層30をマスクとしてゲート電極用金属
を蒸着して、ゲート電f!3 2 a、32bを形成す
る(第1図(0)).これにより量子干渉デバイスを完
成する. このようにして製造された量子干渉リングの動作原理に
ついて第2図を用いて説明する.第2図(a)に示すよ
うに、量子干渉リングのA点から電子波が入力すると、
B点でC通路を通る電子波とD通路を通る電子波とに分
岐する.E点で両電子波が合流するとき、C通路とD通
路の差異(距離、寸法、散乱源)による位相のずれに応
じた電子波となり、F点から出力される.この量子干渉
リングに第2図(b)に示すように紙面の表から裏へ向
かう磁束Bを印加すると、印加される磁界の強さに応じ
て位相差が周期的に変化して、リング両端の抵抗が周期
的に振動するAB効果を呈する.位相変調は磁界の代わ
りに電界Eを印加してもよく、本実施例による量子干渉
リングではゲー}ffif!32a、32bにより環状
リング18に電界を印加して位相変調する.このように
本実維例によれば従来のりソグラフィ技術では不可能で
あった極細線による世子干渉リングを製造することがで
きる. 肛lム芙差』 本発明の第2の実施例による電子装置の製造方法を第3
図に示す.同図(a1)、(b1)、・・・、(g1)
、(h)は平面図、同図(a2)、(b2)、・・・、
(f2)は同図(a1)、(b1)、・・・、(fl)
ノ断面図、同図(g2)は同図(g1)の斜視図、同図
(g3)、(g4)は同図(g1)、(g2)の半導体
層W4造を示す断面図である.本実施例では半導体細線
による量子干渉リングを有する量子干渉デバイスを例と
して説明する。
For ion milling, place A in the milling chamber.
After introducing r and keeping the gas pressure at about 2 to 4 x 10' Torr and discharging it, milling is carried out by accelerating Ar at about 500 mm. Milling speed varies depending on the material. For example, for Au, approximately 550A/lIlin. About 400 people/min for GaAs. Approximately 100 people/min with sio2,
In resist, it is about 100 people/l10. The thickness of the mask layer 26 is determined in consideration of these milling speeds. Next, in this state, ion implantation is performed to make the surface layer of the semiconductor substrate 10 electrically inactive. This is semiconductor substrate 1
This is to reduce the conductivity of the 0 surface layer and relatively increase the conductivity of the thin metal wire. If the semiconductor substrate 10 is a GaAs substrate, ions of H, B, He, O, Ar, etc. may be implanted. When the semiconductor substrate 10 is a silicon substrate, O.
Ne, Ar, or the like may be ion-implanted. Ion energy is lower for lighter ions and higher for heavier ions.
It is desirable to set it to about 0 keV to IMeV. The dose ranges from lQl5 to lQl7/cl2, and the lighter the ion, the larger the amount used.
Next, approximately 50~I
OOOA thick gate insulation II! 28 (FIG. 1(1)) Next, a resist layer 30 for forming a gate electrode is formed. That is, as shown in FIG. 1(n), the mask layer 30 is opened only in a region narrower than the gate insulator 828.
form. Next, a gate electrode metal is deposited using the resist layer 30 as a mask, and the gate electrode f! 3 2 a and 32 b are formed (Fig. 1 (0)). This completes the quantum interference device. The operating principle of the quantum interference ring manufactured in this way will be explained using Fig. 2. As shown in Figure 2(a), when an electron wave is input from point A of the quantum interference ring,
At point B, the electron wave branches into an electron wave passing through path C and an electron wave passing through path D. When both electron waves merge at point E, the electron wave is generated according to the phase shift due to the difference (distance, size, scattering source) between path C and path D, and is output from point F. When a magnetic flux B directed from the front to the back of the paper is applied to this quantum interference ring as shown in Figure 2(b), the phase difference changes periodically depending on the strength of the applied magnetic field, and both ends of the ring exhibits an AB effect in which the resistance of the resistor oscillates periodically. For phase modulation, an electric field E may be applied instead of a magnetic field, and in the quantum interference ring according to this embodiment, ffif! 32a and 32b apply an electric field to the annular ring 18 for phase modulation. In this way, according to this example, it is possible to manufacture a crown interference ring using ultra-fine wire, which was impossible with conventional lamination lithography technology. The method for manufacturing an electronic device according to the second embodiment of the present invention is described in a third embodiment.
It is shown in the figure. Same figure (a1), (b1),..., (g1)
, (h) is a plan view, (a2), (b2),...
(f2) is the same figure as (a1), (b1), ..., (fl)
(g2) is a perspective view of (g1), and (g3) and (g4) are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor layer W4 in (g1) and (g2). In this embodiment, a quantum interference device having a quantum interference ring made of semiconductor thin wires will be explained as an example.

対応する構成要素には同一の符号を付し、第1の実施例
と同様の製造工程については簡略に説明する. デバイスを形成する基板としては、GaAs基板、In
P基板等の半絶縁性の半導体基板10を用いる.半導体
層をエビタキシャル成長させることが可能な結晶基板で
あることが望ましい。
Corresponding components are given the same reference numerals, and manufacturing steps similar to those in the first embodiment will be briefly described. As a substrate for forming a device, a GaAs substrate, an In
A semi-insulating semiconductor substrate 10 such as a P substrate is used. It is desirable that the substrate be a crystalline substrate on which a semiconductor layer can be grown epitaxially.

次に、半導体基板10上に絶縁層12を形成し、続いて
、絶縁rWJ12上にレジス14J14を被覆する. 次に、リングラフィ技術により、レジスト層14を所定
形状にパターニングする(第3図(a1 ) (a2)
).このバターニング形状は、第1の実施例と異なり量
子干渉リングの半分である半円を一部に有する形状であ
る. 次に、レジスト層14をマスクとして絶縁層12をドラ
イエッチングし、続いて電子ビームにより例えばSi.
N.の絶縁層16を蒸着する(第3図(bl)(b2)
)。
Next, an insulating layer 12 is formed on the semiconductor substrate 10, and then a resist 14J14 is coated on the insulating rWJ12. Next, the resist layer 14 is patterned into a predetermined shape using phosphorography technology (Fig. 3 (a1) (a2)).
). This patterning shape is different from the first embodiment in that it partially has a semicircle that is half of the quantum interference ring. Next, the insulating layer 12 is dry-etched using the resist layer 14 as a mask, and then, for example, Si.
N. 3 (bl) (b2)
).

ドライエッチングとしては、プラズマガス圧力を高く、
イオンエネルギーを低くしたプラズマエッチングを行う
.これにより、絶縁層12が等方性エッチングされ、第
3図(b1)(b2)に示すように、レジスト層14下
まで絶縁層12がエッチングされて、レジスト層14の
開口から距Mdだけアンダーカットされる.第1の実施
例では、この距離dが量子干渉リングの金属細線の幅と
なったが、本実施例で形成されるのは半導体細線である
ため、半導体細線の両側面から内部に向かって空乏化さ
れる.したがって、距Mdは、これら空乏化層を考慮し
て半導体細線の実効的幅を確保できる幅にする.すなわ
ち、距1dがら空乏化層を引いたものが約100〜20
0人になるようにアンダーカットされる距Mdを調節す
る. また、電子ビームにより絶縁層l6を蒸着する際に、窒
素等の反応性ガスを導入して蒸着工程中に絶縁層16の
形成を補助するようにしてもよい.次に、レジスト層1
4上に形成された絶縁層16をリフトオフ法により除去
する(第3図(cIHc2)).すると、絶縁層12及
び絶縁層16により、幅dの細線形状に開口したパター
ンが半導体基板10上に形成される. 第1の実維例は、この段階で開口部に金属をメッキして
金属細線を形成したが、本実施例では、この開口パター
ン上に更に他の開口パターンを形成することにより量子
干渉リングをM mする.すなわち、これまで製造され
た開口パターンのうち量子干渉リングの一部分となる半
円部分を覆うと共に他の部分を露出させ、量子干渉リン
グの残りの半円部分を製造するための半円形状を含む形
状にパターニングされたレジスト層20を形成する(第
3図[61)(d2)) . 次に、プラズマエッチングにより絶縁NJ12、16を
.等方性エッチングし、続いて絶縁層22を蒸着する(
第3図(e1)(e2)) .すると、絶縁層12、1
6が、レジスト層20下まで距離dだけアンダーカット
されると共に、不要部分がエッチング除去され、半導体
基板10上の絶縁層12,16と絶縁層22の間には距
Mdの隙間が形成される. 次に、リフトオフ法によりレジスト層20上の絶縁層2
2を除去する(第3図(flHf2)) .すると、細
線による円形形状に開口したパターンが半導体基板10
上に形成される. 次に、細線形状に開口した半導体基板10上に半導体物
質をエビタキシャル成長させる。本実施例ではGaAs
基板10を用いているので、AjG a A s系結晶
を成長させる,MOCVD法、原子層エビタキシー(A
LE)法等により半導体をエビタキシャル成長させると
、露出した半導体基板10上には半導体層がエビタキシ
ャル成長するが、絶縁層12、16、22上にはエビタ
キシャル成長しない性質を利用して半導体細線が形成さ
れる. 半導体細線による量子干渉リングの平面を第3図(g1
)に示し、同図(Ω2)はその斜視図であり、同図(g
3)に半導体層!R造の具体例を示す.第3図{93)
に示す半導体層梢遣の具体例を説明する.この半導体層
構造は基本的には■一v族化合物を用いた変調ドーブ層
又は量子井戸層を含むヘテロ椙遣であり、ヘテロ界面に
二次元電子ガス又は二次元正孔ガスが形成されるもので
ある.本実施例ではAJIGaAs/GaAs材科を用
い二次元電子ガスを形成する場合を例として説明する.
まず、第3図(g3)に示すように、半導体基板10上
にMOCVD法又はALE法により、不純物をドープし
ないi−GaAsバッファ層40、二次元電子チャネル
が形成されるi−GaAs能動層42、i −AN G
aAsスペーサ層44、電子を供給するn−Aj Ga
As電子供給NJ46、ソース又はドレイン電極のコン
タクトのためのn+GaAsコンタクト層48を順次形
成する.各層の厚さや不純物濃度は通常のHEMTと同
様な値になるように製造すればよい.すると、能動層4
2の電子供給層461111に二次元電子ガスが形成さ
れる. n−Aj GaAs電子供給層46のA1組成比Xは約
0.2〜0.3とするのが望ましい.電子供給層46か
ら二次元電子ガスを供給する程度については基本的にデ
ィグレーションモードとなるようにする.なお、電子供
給層46の不純物添加址は、当然のことながら、n” 
GaAsコンタク1〜層48を除去しても、後述するゲ
ート金属層を形成しても、二次元電子ガスが空乏化しな
いように調節しておく. また、半導体層lf4逍については第3図(Q3)に示
したものに限らず種々の構造が可能である.例えば、同
図(g4)に示すような4i造でもよい。
For dry etching, high plasma gas pressure is used.
Perform plasma etching with low ion energy. As a result, the insulating layer 12 is isotropically etched, and the insulating layer 12 is etched to below the resist layer 14, as shown in FIGS. It will be cut. In the first example, this distance d was the width of the metal thin wire of the quantum interference ring, but since the semiconductor thin wire is formed in this example, the depletion occurs from both sides of the semiconductor thin wire toward the inside. will be converted into Therefore, the distance Md is set to a width that can ensure the effective width of the semiconductor thin line, taking these depletion layers into consideration. In other words, the distance 1d minus the depletion layer is approximately 100 to 20
Adjust the undercut distance Md so that there are 0 people. Furthermore, when depositing the insulating layer 16 using an electron beam, a reactive gas such as nitrogen may be introduced to assist the formation of the insulating layer 16 during the deposition process. Next, resist layer 1
The insulating layer 16 formed on 4 is removed by a lift-off method (FIG. 3 (cIHc2)). Then, a thin line-shaped opening pattern with a width d is formed on the semiconductor substrate 10 by the insulating layer 12 and the insulating layer 16. In the first actual fiber example, the openings were plated with metal at this stage to form thin metal wires, but in this example, a quantum interference ring was created by forming another opening pattern on top of this opening pattern. Mm. That is, among the aperture patterns manufactured so far, it covers a semicircular part that is a part of the quantum interference ring and exposes the other part, and includes a semicircular shape for manufacturing the remaining semicircular part of the quantum interference ring. Form a resist layer 20 patterned into a shape (Fig. 3 [61) (d2)]. Next, the insulation NJ12 and 16 are removed by plasma etching. Isotropic etching followed by deposition of an insulating layer 22 (
Figure 3 (e1) (e2)). Then, the insulating layers 12, 1
6 is undercut by a distance d below the resist layer 20, and unnecessary portions are etched away, and a gap of a distance Md is formed between the insulating layers 12, 16 on the semiconductor substrate 10 and the insulating layer 22. .. Next, the insulating layer 2 on the resist layer 20 is removed by a lift-off method.
2 (Figure 3 (flHf2)). Then, a pattern of circular openings made of thin lines forms on the semiconductor substrate 10.
It is formed on top. Next, a semiconductor material is epitaxially grown on the semiconductor substrate 10 having a thin line-shaped opening. In this example, GaAs
Since the substrate 10 is used, MOCVD method, atomic layer epitaxy (A
When a semiconductor is grown epitaxially by a method such as LE, a semiconductor layer grows epitaxially on the exposed semiconductor substrate 10, but does not grow epitaxially on the insulating layers 12, 16, and 22. A thin line is formed. The plane of the quantum interference ring made of semiconductor thin wires is shown in Figure 3 (g1
), the same figure (Ω2) is its perspective view, and the same figure (g
3) Semiconductor layer! A specific example of R construction is shown below. Figure 3 {93)
A specific example of the semiconductor layer arrangement shown in is explained below. This semiconductor layer structure is basically a heterostructure containing a modulation dove layer or a quantum well layer using a Group 1V compound, and two-dimensional electron gas or two-dimensional hole gas is formed at the hetero interface. It is. In this example, a case will be explained in which a two-dimensional electron gas is formed using AJI GaAs/GaAs materials.
First, as shown in FIG. 3 (g3), an i-GaAs buffer layer 40 not doped with impurities and an i-GaAs active layer 42 in which a two-dimensional electron channel is formed are formed on a semiconductor substrate 10 by MOCVD or ALE. ,i-ANG
aAs spacer layer 44, n-Aj Ga supplying electrons
An n+GaAs contact layer 48 for contacting an As electron supply NJ46 and a source or drain electrode is sequentially formed. The thickness and impurity concentration of each layer can be manufactured to the same values as normal HEMTs. Then, active layer 4
A two-dimensional electron gas is formed in the second electron supply layer 461111. The A1 composition ratio X of the n-Aj GaAs electron supply layer 46 is preferably about 0.2 to 0.3. The extent to which two-dimensional electron gas is supplied from the electron supply layer 46 is basically set to a degradation mode. Note that the impurity doping area of the electron supply layer 46 is, of course, n''
Adjustment is made so that the two-dimensional electron gas is not depleted even if the GaAs contact layers 1 to 48 are removed or the gate metal layer described later is formed. Furthermore, the semiconductor layer lf4 is not limited to the one shown in FIG. 3 (Q3), and various other structures are possible. For example, a 4i structure as shown in the same figure (g4) may be used.

すなわち、この構造は、i−GaAs能動層42下のi
−GaAsバッファ層40との間に、i−AN GaA
sスペーサ層50を介してn−AjGaAs電子供給層
52を設けた二重へテロ栖遣である.これにより第3図
(g3)に示す単一へテロ構造に比べて、二次元電子ガ
スが一層強く閉じ込めることが可能である. 半導体梢遣の他の例としては第3図(q2)におけるス
ペーサ層44及び電子供給層46を能動層42の下側に
のみ設けてもよい. 実際の量子干渉リングとしては、第3図(g1)の平面
図及び同図(g2)の斜視図に示すように、リング部分
とそこから伸びるソース細線及びドレイン細線の部分の
みに半導体層が形成される.,4I線部分以外は絶縁層
があるため半導体層が成長されない. また、コンタクト層48についてはソース細線及びドレ
イン細線の一部のコンタクト部分にのみに形成されるよ
うにする.したがって、池の部分は電子供給層46表面
が露出する.なお、酸化を防止するため、電子供給層4
6とコンタクト層48との間にn− GaAs層(図示
せず)を設けて、コンタクト層48を除去して電子供給
層46表面が露出しないようにしてもよい. 次に、プラズマエッチング又はウエットエッチングによ
り絶縁層12、16、22を除去し、量子干渉リングの
分岐路の各部分にショットキーゲート電′jfl3 2
 a、32bを形成して、R子千〇デバイスを完成する
(第3図(h))。
That is, in this structure, the i-GaAs active layer 42 is
- i-AN GaA between the GaAs buffer layer 40
This is a double heterostructure in which an n-AjGaAs electron supply layer 52 is provided with an s spacer layer 50 interposed therebetween. This makes it possible to confine the two-dimensional electron gas more strongly than in the single heterostructure shown in Figure 3 (g3). As another example of semiconductor layering, the spacer layer 44 and electron supply layer 46 shown in FIG. 3 (q2) may be provided only below the active layer 42. As shown in the plan view of Figure 3 (g1) and the perspective view of Figure 3 (g2), in an actual quantum interference ring, a semiconductor layer is formed only in the ring part and the thin source wire and thin drain wire extending from it. It will be done. , No semiconductor layer is grown except for the 4I line part because there is an insulating layer. Further, the contact layer 48 is formed only on a part of the contact portions of the thin source wire and the thin drain wire. Therefore, the surface of the electron supply layer 46 is exposed in the pond area. Note that in order to prevent oxidation, the electron supply layer 4
An n-GaAs layer (not shown) may be provided between the electron supply layer 6 and the contact layer 48, and the contact layer 48 may be removed to prevent the surface of the electron supply layer 46 from being exposed. Next, the insulating layers 12, 16, and 22 are removed by plasma etching or wet etching, and a Schottky gate electrode is added to each part of the branch path of the quantum interference ring.
A and 32b are formed to complete the R-type device (FIG. 3(h)).

このように本実施例によれば.1 41の半導体層によ
る量子干渉リングを製造することができる。
In this way, according to this embodiment. A quantum interference ring with 141 semiconductor layers can be manufactured.

11五災羞1 本発明の第3の実施例による電子装置の製造方法を第4
図に示す.同図(a)〜ff)は平面図である. 上述の第2の実施例は円形形状の量子干渉リングであっ
たが、本実施例では矩形形状の量子干渉リングを製造す
るものである.量子干渉リングの形状が異なる以外の基
本的な製造工程は、第2の実施例と同様であるので詳細
な説明は省略し、主にパターン形状について説明する。
115 Disaster 1 The method for manufacturing an electronic device according to the third embodiment of the present invention is described in the fourth embodiment.
It is shown in the figure. Figures (a) to ff) are plan views. Although the second embodiment described above was a circular quantum interference ring, this embodiment manufactures a rectangular quantum interference ring. The basic manufacturing process is the same as that of the second embodiment except that the shape of the quantum interference ring is different, so a detailed explanation will be omitted and the pattern shape will be mainly explained.

まず、絶縁層12上に第4図(a)に示すような矩形形
状の開口部を有するレジスト層14を形成する。
First, a resist layer 14 having a rectangular opening as shown in FIG. 4(a) is formed on the insulating layer 12.

次に、レジスト層14をマスクとして絶縁層12を等方
性エッチングした後、絶縁層16を堆槓し、レジスト層
14上に堆積した不要な絶縁層16をリフトオフ法によ
り除去すると、第4図[b)に示すようなf−1i1z
41講の矩形形状の開口リングが形成される. 次に、絶縁層12、16上に第4図(C)に示すような
矩形形状の開口部を有ずるレジス1一層20を形成する
。これは既に形成されている矩形形状のリングのほぼ半
分を覆い、池の半分を露出するようにする。
Next, after isotropically etching the insulating layer 12 using the resist layer 14 as a mask, the insulating layer 16 is deposited, and the unnecessary insulating layer 16 deposited on the resist layer 14 is removed by a lift-off method, as shown in FIG. f-1i1z as shown in [b)
41 rectangular aperture rings are formed. Next, a resist 1 layer 20 having a rectangular opening as shown in FIG. 4(C) is formed on the insulating layers 12 and 16. This will cover approximately half of the already formed rectangular shaped ring, leaving half of the pond exposed.

次に、レジスト層20をマスクとして絶縁層12、16
を等方性エンチングした後、絶縁層22を堆積し、レジ
スト層20上に堆積した不要な絶緑層22をリフトオフ
法により除去すると、第4図(d)に示すような極細渦
の開口パターンが形成される。
Next, using the resist layer 20 as a mask, the insulating layers 12 and 16 are
After isotropically etching, an insulating layer 22 is deposited, and the unnecessary anti-green layer 22 deposited on the resist layer 20 is removed by a lift-off method, resulting in an ultrafine vortex opening pattern as shown in FIG. 4(d). is formed.

次に、この開口パターンに第2の実施例と同様な構造の
半導体層を形成する(第t1図(e))。
Next, a semiconductor layer having a structure similar to that of the second embodiment is formed in this opening pattern (FIG. t1(e)).

次に、絶縁層12、16、22をエッチング除去し、矩
形の量子干渉リングの分岐路の各部分にショットキーゲ
ート電!! 3 2 a、32bを形成して、量子干渉
デバイスを完成する(第4図(f))。
Next, the insulating layers 12, 16, and 22 are etched away, and Schottky gate voltages are applied to each branch of the rectangular quantum interference ring. ! 3 2 a and 32 b are formed to complete the quantum interference device (FIG. 4(f)).

このように本実施例によれば開ロパターンが矩形形状で
あるので、高精度のパターン形成が可能であると共に、
パターンの位置合わせが比較的簡単である. なお、本実施例では半導体の量子干渉リングを例として
説明したが、第1の実施例と同様な製造方法により、金
属細線による矩形形状の量子干渉リングの製造が可能で
ある. 1±二里重舅 本発明の第4の実施例による電子装置の製造方法を第5
図に示す。同図(b1)、・・・、(f1)、[g)、
(h)は平面図、同図(b2)、・・・、(f2)は同
図(b1)、・・・、(f1)の断面図である. 上述の第1乃至第3の実施例では本発明の方法により形
成した細線形状の開口部に金属や半導体を形成したが、
本実施例では半導体基板上に予め二次元電子ガスを形成
し得る半導体層を形成しておき、その半導体層上に本発
明の方法により細線を形成し、このm線をマスクとして
半導体層の一部をエッチング除去することにより、半導
体層による量子干渉リングを形成する。
As described above, according to this embodiment, since the opening pattern has a rectangular shape, highly accurate pattern formation is possible, and
Pattern alignment is relatively easy. Although this embodiment has been described using a semiconductor quantum interference ring as an example, it is possible to manufacture a rectangular quantum interference ring using thin metal wires using a manufacturing method similar to that of the first embodiment. 1±Nirijufu The method for manufacturing an electronic device according to the fourth embodiment of the present invention is described in the fifth embodiment.
As shown in the figure. The same figure (b1), ..., (f1), [g),
(h) is a plan view, and (b2), ..., (f2) are cross-sectional views of (b1), ..., (f1) in the same figure. In the first to third embodiments described above, metal or semiconductor was formed in the thin line-shaped opening formed by the method of the present invention.
In this example, a semiconductor layer capable of forming a two-dimensional electron gas is formed in advance on a semiconductor substrate, a thin wire is formed on the semiconductor layer by the method of the present invention, and the m-line is used as a mask to form a semiconductor layer. By etching away the portion, a quantum interference ring of the semiconductor layer is formed.

本実施ρjによる電子装置の製造方法を第5図を用いて
説明する。第1乃至第3の実施例と同一の梢成要素には
同一の符号を付して説明を省略する.先ず、半導体基板
10上にMOCVD法、原子層エビタキシー(ALE)
法等により半導体物質をエビタキシャル成長させて、二
次元電子ガスが形成されるHEMTと同様な半導体多層
構造60を形成する(第5図fa)).本実施例ではG
aAs基板10を用いているので、AJGaAs系結晶
を成長させる.すなわち、半導体基板10上にMOCV
D法又はALE法により、不純物をドーブしないi−G
aAsバッファN62、二次元電子チャネルが形成され
るi−GaAs能動163、L−AJGaAsスベーサ
層64、電子を供給するn−AjGaAs電子供給層6
5、ソース又はドレイン電極のコンタクトのためのn”
 GaAsコンタクト層66を順次形成する.各層の厚
さや不純物濃度は通常のHEMTと同様な値になるよう
にする.すると、能動層63の電子供給層65側に二次
元電子ガスが形成される.なお、半導体多層構造60と
しては、第3図(g4)に示すような二重へテロ梢遣で
もよい。
A method of manufacturing an electronic device according to the present embodiment ρj will be described with reference to FIG. The same reference numerals are given to the same top components as in the first to third embodiments, and the explanation thereof will be omitted. First, MOCVD method, atomic layer epitaxy (ALE) is applied on the semiconductor substrate 10.
A semiconductor multilayer structure 60 similar to a HEMT in which a two-dimensional electron gas is formed is formed by epitaxially growing a semiconductor material by a method or the like (FIG. 5fa)). In this example, G
Since the aAs substrate 10 is used, an AJGaAs crystal is grown. That is, MOCV is formed on the semiconductor substrate 10.
i-G without doping impurities by D method or ALE method
an aAs buffer N62, an i-GaAs active layer 163 in which a two-dimensional electron channel is formed, an L-AJGaAs sublayer 64, and an n-AjGaAs electron supply layer 6 that supplies electrons.
5. n” for source or drain electrode contact
A GaAs contact layer 66 is sequentially formed. The thickness and impurity concentration of each layer should be the same as in a normal HEMT. Then, a two-dimensional electron gas is formed on the electron supply layer 65 side of the active layer 63. Note that the semiconductor multilayer structure 60 may be a double heterostructure as shown in FIG. 3 (g4).

次に、半導体多層構造60上に、量子干渉リングの半分
である半円を一部に有する第2の実施例と同様の形状の
金属細線70を形成する(第5図(b1) fb2))
Next, on the semiconductor multilayer structure 60, a thin metal wire 70 having a shape similar to that of the second embodiment, which partially has a semicircle that is half of the quantum interference ring, is formed (FIG. 5 (b1) fb2).
.

次に、量子干渉リングの残りの半円部分を製造するため
の半円形状を含む、第2の実施例と同様な形状の金属細
線72を形成する(第5図(c1)fc2))。
Next, a thin metal wire 72 having a shape similar to that of the second embodiment, including a semicircular shape for manufacturing the remaining semicircular portion of the quantum interference ring, is formed (FIG. 5(c1) fc2).

続いて、絶縁層12、16を除去すると、第5図(d1
)(d2)に示すように、半導体多層構造60上に図示
のような形状の金属細線70、72が形成される. 次に、金属細線70、72をマスクとして半導体多層構
造60の最上層であるコンタクト層66だけを遷択的に
エッチング除去する(第5図(e1)le2))。ca
j2 F2ガスを用いて反応性イオンエッチングすると
、金属細線70、72下のコンタクト層66だけを残し
て、それ以外の領域のコ?タクト層66が除去される。
Subsequently, when the insulating layers 12 and 16 are removed, the structure shown in FIG. 5 (d1
) As shown in (d2), thin metal wires 70 and 72 having shapes as shown are formed on the semiconductor multilayer structure 60. Next, using the thin metal wires 70 and 72 as a mask, only the contact layer 66, which is the uppermost layer of the semiconductor multilayer structure 60, is selectively etched away (FIG. 5(e1)le2). ca
j2 When reactive ion etching is performed using F2 gas, only the contact layer 66 under the thin metal wires 70 and 72 is left, and the remaining regions are etched. Tact layer 66 is removed.

次に、金属細線70、72を除去すると、電子供給層6
5上にコンタクト層66の細線が形成される《第5図(
f1)(f2)) .金属としてAu又はAU合金を用
いた場合は、除去液としてテクニストリップ金を用いる
.Tiを用いた場合は、除去液として弗酸< H F 
)を用いる. 次に、量子干渉リングとして必要な部分だけをレジスト
M(図示せず)で被覆して、CC.Q■F2ガスを用い
た反応性イオンエッチングにより、不要部分をエッチン
グ除去すると、第5図(h)に示すような形状のコンタ
クト層66が形成される。
Next, when the thin metal wires 70 and 72 are removed, the electron supply layer 6
A thin line of a contact layer 66 is formed on the surface of the contact layer 5 (see FIG. 5).
f1)(f2)). When using Au or an AU alloy as the metal, use Technistrip gold as the removal liquid. When using Ti, use hydrofluoric acid < HF as the removal solution.
) is used. Next, only the portion required as a quantum interference ring is covered with a resist M (not shown), and CC. When unnecessary portions are removed by reactive ion etching using Q2F2 gas, a contact layer 66 having a shape as shown in FIG. 5(h) is formed.

このコンタクト層66下のみの能動層63に電子ガスが
形成されて、量子干渉リングが横成される。
Electron gas is formed in the active layer 63 only under the contact layer 66, forming a quantum interference ring.

すなわち、ゲート金属を設けた場合、コンタクト層66
がある領域では二次元電子ガスはディプリーションモー
ドになり、コンタクト層66が除去されて電子供給層6
5が露出した領域では二次元電子ガスはエンハンスメン
トモードになることが知られている.ゲート金属の電位
を零にすれば、コンタクト層66がある領域では電子ガ
スは存在し、コンタクト層66が除去された領域では電
子ガスは存在しないことになる.本実施例ではこの性質
を利用して電子を伝導させたい領域のみにコンタクト層
66を残すことにより、量子干渉リングを実現する。
That is, if a gate metal is provided, the contact layer 66
In a certain region, the two-dimensional electron gas becomes depletion mode, and the contact layer 66 is removed and the electron supply layer 6
It is known that the two-dimensional electron gas becomes an enhancement mode in the region where 5 is exposed. If the potential of the gate metal is set to zero, electron gas exists in the region where the contact layer 66 is present, and no electron gas exists in the region where the contact layer 66 is removed. In this embodiment, a quantum interference ring is realized by utilizing this property and leaving the contact layer 66 only in the region where electrons are to be conducted.

最終的には、第5図(h)に示すように、量子干渉リン
グの分岐路の各部分にショットキーゲート電w!7 4
 a、74bを形成するとともに、細線部分にオーミッ
ク電矩であるソースt&76及びドレイン電極78を形
成して1子干渉リングを完成する. このように本実施例によれば半導体層による量子干渉リ
ングを製造することができる.肱立大崖3 本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である. 例えば、上記実施例では量子干渉リングを製造する場合
であったが、量子干渉リングに限らず、従来不可能であ
った極細の細線や、極細細線を利用したデバイスの製造
にも適用できる.また、上記実施例では絶縁層を等方性
エッチングする際のアンダーカブトを利用したが、等方
性エッチングにより良好なアンダーカットが生ずるもの
であればいかなる材料の層でもよい。
Finally, as shown in FIG. 5(h), the Schottky gate voltage w! is applied to each part of the branch path of the quantum interference ring. 7 4
A, 74b are formed, and source t&76 and drain electrode 78, which are ohmic electric rectangles, are formed in the thin wire portion to complete a single-child interference ring. In this way, according to this example, a quantum interference ring made of semiconductor layers can be manufactured. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, a quantum interference ring was manufactured, but the invention is not limited to quantum interference rings, but can also be applied to the manufacture of ultra-fine wires, which were previously impossible, and devices using ultra-fine wires. Further, in the above embodiment, an undercut is used when isotropically etching the insulating layer, but any material layer may be used as long as a good undercut is produced by isotropic etching.

[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、等方性エッチングにより
アンダーカットを利用しているので、従来不可能であっ
た10〜IOOAオーダーのIn 4m加工が可能とな
る.これにより、金属や半導体による実用的な量子干渉
デバイスの製造が可能である.
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since an undercut is utilized by isotropic etching, In 4m processing on the order of 10 to IOOA, which was previously impossible, becomes possible. This makes it possible to manufacture practical quantum interference devices using metals and semiconductors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例による電子装置の製造方
法の工程図、 第2図は量子干渉リングの動作原理の説明図、第3図は
本発明の第2の実施例による電子装置の製造方法の工程
図、 第4図は本発明の第3の実施例による電子装置の製造方
法の工程図、 第5図は本発明の第4の実施例による電子装置の製造方
法の工程図 である. 図において、 10・・・半導体基板 12、16、22・・・絶縁層 14、20・・・レジスト層 18・・・金属層 24・・・矩形リング 26、30・・・マスク層 28・・・ゲート絶縁膜 32a、32b・・・ゲート電極 40・・・バッファ層 42・・・能動層 44、50・・・スベーサ層 46、52・・・電子供給層 48・・・コンタクト層 0・・・半導体多層’TJ造 2・・・バッファ層 3・・・能動層 4・・・スペーサ層 5・・・電子供給層 6・・・コンタクト層 0、72・・・金1iL細線 4a、74b・・・ゲート電極 6・・・ソース電極 8・・・トレイン電極 (o1) (a2) (b1) [− (b2) F一 (c1) 本発明の第1の実施例の電子辰置の製遣方法の工程図第
1 図 (d1) (d2) (k) (e1) (e2) (Ql (m) 本発明の第1の実施θ1]の電子表1の製遣万5ムの工
羊!図第1 図 (h2) (h1) 本発朝の第1の実施伊jの電子辰冒の製痘方浩の工程図
第1図 (し1) (j2) (j 》 本発明の第1の実旋例の電子荻嘗の製造方沫の工程図(
n) (b) (C) 本発明の第1の実施伊」の電ミ哀置の製童方法の工才呈
図第1図 量子干渉リングの動作原理の説昭図 第2図 (d2) (d1) (e2) (e1) 本発明の第2の (b) (d) 本究明の第3の実比イ列の電子辰置 嘘 Anロ fa) (b1) (b2) 70.72・・金属細線 不発明の第4の英陀91]の電子装置の製遣方法の工程
図第5図 本発明の第4の実施gJの電子&置の製造方洗の二程図
第5図
FIG. 1 is a process diagram of a method for manufacturing an electronic device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of a quantum interference ring, and FIG. FIG. 4 is a process diagram of a method for manufacturing an electronic device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a process diagram of a method for manufacturing an electronic device according to a fourth embodiment of the present invention. This is a diagram. In the figure, 10...Semiconductor substrates 12, 16, 22...Insulating layers 14, 20...Resist layer 18...Metal layer 24...Rectangular rings 26, 30...Mask layer 28... - Gate insulating films 32a, 32b...gate electrode 40...buffer layer 42...active layer 44, 50...substrate layer 46, 52...electron supply layer 48...contact layer 0...・Semiconductor multilayer 'TJ structure 2...Buffer layer 3...Active layer 4...Spacer layer 5...Electron supply layer 6...Contact layer 0, 72...Gold 1iL thin wire 4a, 74b. . . . Gate electrode 6 . . Source electrode 8 . . . Train electrode (o1) (a2) (b1) [- (b2) F1 (c1) Manufacturing of the electronic equipment according to the first embodiment of the present invention Process diagram of the method Figure 1 (d1) (d2) (k) (e1) (e2) (Ql (m) First implementation of the present invention θ1) Electronic table 1 of 1,500,000 milligrams of manufactured sheep! Figure 1 Figure (h2) (h1) Process diagram of the electronic dragon infection of the first implementation Ij of the present invention A process diagram of the manufacturing method of electronic ogimen as a practical example (
n) (b) (C) Schematic diagram of the method of making a child according to the first implementation of the present invention. Figure 1. Illustration of the operating principle of the quantum interference ring. Figure 2 (d2). (d1) (e2) (e1) Second (b) of the present invention (d) Third real ratio A series electron positioning lie Anrofa) (b1) (b2) 70.72・・Fine Metal Wire The Fourth Invention of the Fourth Eida 91] Process diagram of the manufacturing method for electronic devices Figure 5 Figure 5 A two-step diagram of the manufacturing method for electronics and equipment of the fourth embodiment of the present invention gJ

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被形成面上に第1の層を形成する工程と、前記第1
の層上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層
を所定形状にパターニングして開口部を設ける工程と、 パターニングされた前記レジスト層をマスクとして前記
第1の層を等方性エッチングし、前記レジスト層下まで
入り込んだ前記所定形状よりひとまわり大きい領域の前
記第1の層を除去する工程と、 パターニングされた前記レジスト層をマスクとして前記
開口部の前記被形成面上に前記所定形状の第2の層を堆
積する工程と、 前記レジスト層を除去する工程と、 前記所定形状の第2の層と、前記所定形状より層との間
隙部の前記被形成面上に、第3の層を堆積して、前記第
3の層による細線を形成する工程と を有することを特徴とする電子装置の製造方法。 2、請求項1記載の方法により形成された前記第3の層
の細線により、量子干渉リングを形成し、前記量子干渉
リングの入出力端により分割された前記量子干渉リング
の各部分上にゲート電極を形成することを特徴とする電
子装置の製造方法。 3、基板上に電荷が伝導するための伝導層を形成し、前
記伝導層上に請求項1記載の方法により細線を形成し、
前記細線をマスクとして前記伝導層の少なくとも一部を
エッチング除去することにより、前記伝導層の細線を形
成することを特徴とする電子装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of forming a first layer on a surface to be formed;
forming a resist layer on the layer; patterning the resist layer into a predetermined shape to provide an opening; isotropically etching the first layer using the patterned resist layer as a mask; removing the first layer in an area slightly larger than the predetermined shape that has penetrated below the resist layer; and forming the predetermined shape on the formation surface of the opening using the patterned resist layer as a mask. a step of depositing a second layer; a step of removing the resist layer; and a step of depositing a third layer on the formed surface in a gap between the second layer having the predetermined shape and the layer with the predetermined shape. A method for manufacturing an electronic device, comprising the step of depositing the third layer to form a thin line. 2. A quantum interference ring is formed by the thin wire of the third layer formed by the method according to claim 1, and a gate is provided on each part of the quantum interference ring divided by the input and output ends of the quantum interference ring. A method of manufacturing an electronic device, the method comprising forming an electrode. 3. Forming a conductive layer for conducting charge on the substrate, and forming a thin wire on the conductive layer by the method according to claim 1,
A method for manufacturing an electronic device, characterized in that the thin wire of the conductive layer is formed by etching away at least a portion of the conductive layer using the thin wire as a mask.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06232418A (en) * 1993-02-04 1994-08-19 Nec Corp Ab effect element
US6521138B2 (en) * 2001-06-01 2003-02-18 Silicon Integrated Systems Corporation Method for measuring width of bottom under cut during etching process
JP2010093268A (en) * 2008-10-09 2010-04-22 Samsung Electronics Co Ltd Quantum interference transistor, and methods of manufacturing and operating the same

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