JPH0234922A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0234922A
JPH0234922A JP18368988A JP18368988A JPH0234922A JP H0234922 A JPH0234922 A JP H0234922A JP 18368988 A JP18368988 A JP 18368988A JP 18368988 A JP18368988 A JP 18368988A JP H0234922 A JPH0234922 A JP H0234922A
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JP
Japan
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irradiated
charged particle
semiconductor substrate
area
etching
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JP18368988A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Arimoto
宏 有本
Masato Kosugi
眞人 小杉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 レジスト・マスクを適用することなくエツチングを行っ
て半導体装置を製造する方法に関し、荷電粒子ビームを
用いたエツチングを行って、しかも、高いスルー・プツ
トが得られるようにすることを目的とし、 半導体基板(或いはN)に選択的に荷電粒子ビームを照
射する工程と、次いで、該半導体基板をハロゲン系ガス
雰囲気中に配置して光を照射し前記荷電粒子ビームの照
射領域以外の部分をエツチングする工程と、次いで、該
半導体基板を熱処理して前記荷電粒子ビームの照射領域
に於ける損傷を解消させる工程とを含んでなるよう構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レジスト・マスクを適用することなくエツチ
ングを行って半導体装置を製造する方法に関する。
一般に、半導体装置を製造する場合、半導体基板に選択
的に不純物をドーピングして例えば活性層を形成したり
、また、エツチングをして素子間分離や闇値電圧Vいを
制御する為の膜厚制御を行ったり、更にまた、蒸着され
た電極材料膜をパターニングして電極・配線を形成して
いるが、何れの場合もレジスト・マスクを適用している
ので、工程が多くなるにつれて位置合わせなどの問題か
ら製造歩留りが低下するので、レジスト・マスクを用い
ない、所謂、マスクレス・プロセスが必要になってくる
。尚、本明細書でマスクレスとはレジスト・マスクを用
いない旨の意味である。
〔従来の技術〕
近年、マスクレスでエツチングを行う技術としてイオン
・ビームを用いることが知られている。
これは、例えばC12ガス中で半導体基板に集束イオン
・ビームを照射してエツチングする技術であって、それ
に必要な照射量としては1QI4〜1016(イオン/
cm” )以上である。
また、半導体基板に例えば1014〜1016(イオン
/c+++”)程度の集束イオン・ビームを照射して注
入損傷でアモルファス化した部分を生成させ、それをH
Clで除去することに依ってエツチングすることも行わ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記した集束イオン・ビームを用いる技術は、何れもレ
ジスト・マスクを用いないマスクレス・プロセスではあ
るが、多量のイオンを照射する必要があり、そのスルー
・プツトは小さい。また、多量のイオン照射を受けた領
域は熱処理を施しても元の結晶状態には戻し難い。
本発明は、レジスト・マスクを用いることなくエツチン
グを行って、しかも、高いスルー・プツトが得られるよ
うにする。
〔課題を解決するための手段] 一般に、濃度を適切に選択したハロゲン系ガス雰囲気中
で半導体基板を成る温度条件に設定し、且つ、光を照射
して電子・正孔対を発生させた場合、過剰な電子・正孔
対の存在に依り、雰囲気ガスと半導体構成原子との化学
結合、即ち、酸化が起こり、半導体基板の温度、生成物
質の蒸気圧、雰囲気ガスの圧力の如何に依り、該生成物
質が半導体基板から離脱してエツチングが行われる。
ところで、半導体基板に荷電粒子ビームを照射すると、
その部分には電子・正孔の再結合センタが数多く生成さ
れる。そのような処理を施した半導体基板に光を照射す
ると電子・正孔対に分布を生ずる。即ち、荷電粒子ビー
ムを照射した部分では再結合センタの数が多いことから
電子・正孔対が再結合し易く、従って、その数は少ない
状態にあり、反対に、荷電粒子ビームが照射されなかっ
た部分では再結合センタの数が少ないから電子・正孔対
のライフ・タイムは長いので、電子・正札対は豊富に存
在する。このような状態にある半導体基板に前記したよ
うなエツチングを施すと、荷電粒子ビームを照射した部
分では電子・正孔対の数が少ないのでエツチングされ難
いが、それ以外の部分ではエツチングが進行する。即ち
、荷電粒子ビームを照射された部分のみが残り、非照射
部分が選択的にエツチングされることになる。
この場合、荷電粒子ビーム照射部分と非照射部分とのエ
ツチング選択比を充分に採る為に必要な照射量は例えば
lX1013(イオン/am”)程度であり、また、こ
の際、電子・正孔対を発生させる為の光としては、当該
半導体に於けるエネルギ・ハンド・ギャップよりも大き
いエネルギをもつ光、即ち、波長が短い光、或いは、そ
のような光を成分として含む光を用いると良い。
このようなことから、本発明に依る半導体装置の製造方
法に於いては、半導体基板或いは層(例えばGaAs基
板1)に選択的に荷電粒子ビーム(例えばイオン・ビー
ム)を照射する工程と、次いで、該半導体基板をハロゲ
ン系ガス(例えばHC1ガス)雰囲気中に配置して光(
例えば高圧水銀ランプ11の光)を照射し前記荷電粒子
ビームの照射領域(例えばイオン注入ダメージ領域2)
以外の部分をエツチングする工程と、次いで、該半導体
基板を熱処理して前記荷電粒子ビームの照射領域に於け
る損傷を解消させる工程とを含んでなるよう構成する。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、荷電粒子ビームを利用した
マスクレス・プロセスに依るエツチングでありながら、
高いスルー・プツトが得られるものである。
〔実施例〕
第1図及び第2図と第4図乃至第6図は本発明一実施例
を解説する為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断
側面図、また、第3図は工程中に用いるエツチング装置
の要部説明図をそれぞれ表し、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。
第1図及び第2図参照 +11  例えばGaAs基板1に選択的にイオン・ビ
ームを照射してイオン注入ダメージ領域2を形成する。
尚、基板lはn型、p型、半絶縁性など何れでも良い。
イオン・ビームの照射方法としては、第1図に見られる
ように、メタル・マスク3を介して平行イオン・ビーム
4で照射したり、第2図に見られるように、集束イオン
・ビーム5でパターンを描画するようにして照射しても
良い。
この場合のドーズ量は、例えばlX1012〜1013
(イオン/am23程度、加速エネルギは例えば200
(KeV)程度として良く、そして、イオンとしてはG
a、As、Auなどの外に不純物の導入を兼ねてSi、
Beなど適宜のものを採用して良い。尚、基板1がシリ
コンであれば、SiO外に不純物の導入を兼ねてB9A
s、Pなども採用することができる。
前・記のようにすると、イオン注入ダメージ領域2には
多数の再結合センタが生成される。
第3図、第4図、第5図参照 (2)  基板lはエツチング装置内にセントし、エツ
チングを行う。
第3図に見られるエツチング装置では、6は反応室、7
はエツチング・ガス送入管、8は排気管、9は光透過窓
、10はサセプタ、11は例えば1  (KW)の高圧
水銀ランプ、12は高圧水銀ランプ11から放射される
光をそれぞれ示している。
ここで、反応室6には、エツチング・ガス送入管7から
HClガスが送り込まれ、且つ、適切に排気されて内部
は例えば10(Torr)の圧力に維持される。尚、こ
の場合、基板1は室温に保たれているが、その基板1の
温度が光照射を行わずにエツチングが進行する温度以下
であれば加熱して良い。
(3)光12が照射されると、第4図に見られるように
、電子・正孔対が発生するのであるが、工程(1)に於
いて、イオン・ビームが照射されて生成されたダメージ
領域2では電子・正孔対が殆ど存在せず、そこにHCl
ガス、従って、HやC1が在っても何も起きないが、イ
オン・ビームで照射されなかった領域では多数の電子・
正札対が発生しているので、そこでは、A s Cl 
3或いはGaCl3が生成されて気散する。この場合、
光12はHClガスの分解或いはCβがGaやAsと反
応するのを促進する働きをしている。
(4)第5図は前記のようにしてエツチングされた後の
基板1を示している。
図から判るように、イオン・ビームで照射されることに
依って生成された領域、即ち、ダメージ領域2のみが残
り、他の領域はエツチングされている。
第6図参照 (5)Hz或いはNZ雰囲気中で温度450(’C)、
時間30〜60〔分〕の熱処理を施すと、ダメージ領域
2は解消され、容易に良好な結晶状態に戻すことができ
る。これは、ダメージ領域2を生成させる為のイオン・
ビーム照射が軽微であることに起因する。また、温度6
00(’C)以上の高温で熱処理を行う場合、基板1に
5t02などからなるキャンプを施したり、真空中で熱
処理を行う場合には、AS4ガスを10−4〜10−’
 (To r r)程度とした圧力下で行うことが好ま
しい。
前記したところから判るように、このエツチングを実施
するには、レジスト・マスクは用いていないから、他の
工程、例えば結晶成長、不純物のドーピング、電極・配
線の形成などと共に一連の真空系のなかで一貫した加工
を行う場合に有効である。
本発明では、前記実施例の外に多くの改変を実施するこ
とができ、例えば、エツチングを行う場合、基板1に正
電圧を印加することはエツチング速度を向上するのに有
効である。また、HCI!ガスは、他のガス、例えばC
j’2.HBr、Br2などに代替することができ、特
に、C12ガスに代替した場合には温度を室温以下、そ
して、ガス圧を例えば10−4〜10−’ [To r
 r)程度にすると良い。更にまた、半導体としては、
GaAS系の外、InP系などにも適用することができ
る。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、半導体
基板(或いは層)に選択的に荷電粒子ビームを照射し、
ハロゲン系ガス雰囲気中にて光を照射して前記荷電粒子
ビームの照射領域以外の部分をエツチングし、熱処理で
前記荷電粒子ビームの照射領域に於ける損傷を解消させ
るようにしている。
前記構成を採ることに依り、荷電粒子ビームを利用した
マスクレス・プロセスに依るエツチングでありながら、
高いスルー・プツトが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図と第4図乃至第6図は本発明一実施例
を解説する為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断
側面図、また、第3図は工程中に用いるエツチング装置
の要部説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、■はGaAs基板、2はイ、オン注入ダメ
ージ領域、3はメタル・マスク、4は平行イオン・ビー
ム、5は集束イオン・ビーム、6は反応室、7はエツチ
ング・ガス送入管、8は排気管、9は光透過窓、10は
サセプタ、11は高圧水銀ランプ、12は光をそれぞれ
示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − エツチング装置の要部説明図 第3図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板(或いは層)に選択的に荷電粒子ビームを照
    射する工程と、 次いで、該半導体基板をハロゲン系ガス雰囲気中に配置
    して光を照射し前記荷電粒子ビームの照射領域以外の部
    分をエッチングする工程と、次いで、該半導体基板を熱
    処理して前記荷電粒子ビームの照射領域に於ける損傷を
    解消させる工程と を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP18368988A 1988-07-25 1988-07-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH0234922A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003056611A3 (de) * 2001-12-21 2003-12-24 Infineon Technologies Ag Resistloses lithographieverfahren zur herstellung feiner strukturen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003056611A3 (de) * 2001-12-21 2003-12-24 Infineon Technologies Ag Resistloses lithographieverfahren zur herstellung feiner strukturen
US7318993B2 (en) 2001-12-21 2008-01-15 Infineon Technologies Ag Resistless lithography method for fabricating fine structures

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