JPH0536654A - 化合物半導体のパターン形成方法 - Google Patents

化合物半導体のパターン形成方法

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JPH0536654A
JPH0536654A JP21285691A JP21285691A JPH0536654A JP H0536654 A JPH0536654 A JP H0536654A JP 21285691 A JP21285691 A JP 21285691A JP 21285691 A JP21285691 A JP 21285691A JP H0536654 A JPH0536654 A JP H0536654A
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JP
Japan
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substrate
pattern
compound semiconductor
etching
light
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Application number
JP21285691A
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English (en)
Inventor
Yoshimasa Sugimoto
喜正 杉本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚染されることなく短時間で被加工物半導体
表面にグレーティングパターンを形成する。 【構成】 清浄な化合物半導体基板101の表面をエッ
チングガス103に接触させ、同時に半導体表面に所定
のグレーティングパターンを形成するようにしたレーザ
干渉光104を照射することで、光照射部分のみを選択
的にエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の加工法
に関し、特に被加工半導体を大気にさらすことなくグレ
ーティングパターンを形成する半導体のパターン形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体デバイス製作技術として、
結晶成長,エッチング加工及び加工面上への再成長を超
高真空下で連続して行う真空中連続プロセスの実用化が
検討されている。このようなプロセスでは、半導体を大
気にさらすことがないため、大気による半導体表面の汚
染がなく、ヘテロ構造において重要とされる良好な結晶
界面を得ることができる。
【0003】真空下でのエッチングプロセスとしては、
加速イオンを用いた方法が実用化されているが、イオン
衝撃による基板損傷が重大な問題となっている。
【0004】基板損傷のないエッチング方法として、エ
ッチングガスを活性化して用いるいわゆるラジカルビー
ムエッチングが検討されているが、これらのエッチング
プロセスでは、半導体のパターン形成のためにエッチン
グマスクを用いる必要がある。真空下ではエッチングマ
スク用レジストとして、ガス放出の少ないレジストを用
いる必要がある。
【0005】このため、有機レジストは好ましくない。
さらに、有機レジストでは分解物質に炭素を含有してお
り、除去困難である炭素汚染の原因となる。このような
理由から、一般的には、化学気相成長法(CVD法)や
スパッタ法により作製した酸化ケイ素(SiO2)膜や
窒化ケイ素(SiN)等が無機レジストとして用いられ
ている。SiO2膜などの無機レジストのパターン形成
には、集束イオンビームを用いたり、あるいは通常のリ
フトオフ法を用い有機レジストからパターンを転写する
方法が取られているが、有機レジストを用いたリフトオ
フ法では、真空プロセスへの適用性がはなはだ良くな
い。こうした点から集束イオンビームによる直接描画に
よるマスクパターンの形成が有望視されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、集束イ
オンビームを用いたパターン形成方法は、集束イオンビ
ームを走査してSiO2膜等にパターンを形成するた
め、広範囲に亘るパターンの形成に時間がかかるという
問題点がある。また、SiO2膜やSiN膜をエッチン
グマスクとすると、エッチングマスクの除去にフッ素含
有の反応性ガス(SiO2膜であればCF4など)を使用
しなければならず、このフッ素含有物が汚染物質として
真空系内に残ってしまうという問題がある。
【0007】さらに、結晶成長ガス以外に、膜形成用及
び除去用のガスを供給する手段が必要であり、装置の複
雑化を招くという問題点もある。
【0008】本発明の目的は、装置内に汚染物質を導入
することなく、しかも広範囲に亘るパターン形成を短時
間で行える化合物半導体のパターン形成方法を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による化合物半導体のパターン形成方法にお
いては、化合物半導体基板をエッチングガス雰囲気中に
おき、同時に該半導体の表面に所定のグレーティングパ
ターンを形成するようにレーザ干渉光を照射して、半導
体の表面を選択的にエッチングするものである。
【0010】また、化合物半導体基板としてInを含む
化合物InP,InGaAsを用い、エッチングガスと
してCH3BrあるいはCF3Brを用いるものである。
【0011】また、エッチング工程は、前記化合物半導
体を加熱しながら行うものである。
【0012】
【作用】以下に本発明のプロセスについて図1を参照し
て説明する。
【0013】まず、表面をきれいに清浄した基板101
上に結晶成長を行い、清浄な表面を持つ結晶成長層10
2を作る(図1(a))。
【0014】結晶成長後、速やかに基板101をエッチ
ングガス雰囲気内に置き、その表面をエッチングガス1
03に曝す。同時に、結晶102の表面に光104を照
射する(図1(b))。光104が照射された結晶10
2の表面のみエッチングが進行する(図1(c))。従
って、照射する光104として干渉光、あるいは投影光
を用いることで所定のパターンを有するパターンが形成
される。
【0015】パターンの形成された基板101をV族元
素雰囲気下(105)におき、加熱する。これによって
表面に付着している反応生成物等は完全に除去される
(図1(d))。
【0016】上記プロセスは、真空連結されたチャンバ
内で行われるため、形成したパターン上に再び結晶成長
を行うことが可能である(図1(e))。
【0017】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0018】始めに図2を参照して本発明の実施に使用
される真空連続装置について説明する。
【0019】図2に示す装置は、結晶成長室201、エ
ッチング室202を有し、これらチャンバは試料搬送室
203に真空チューブを介して接続されている。試料搬
送室203にはさらに装置内へ試料を導入するための試
料導入室204が接続されている。
【0020】また、エッチング室202には、エッチン
グガス導入装置205が装着されている。さらに、エッ
チング室202には、外部に設けられている光照射装置
206からの光をチャンバ202内部に導入するための
石英窓207が設けられている。
【0021】これらの、チャンバ201,202,20
3及び204は、それぞれターボ分子ポンプ(TMP)
(図示せず)及びイオンポンプ(図示せず)によって1
-8Torr以下に真空排気されている。
【0022】次に、本発明の方法によるInGaAsへ
のグレーティングパターンの形成について図1及び図2
を参照して説明する。
【0023】まず、InP基板101の洗浄を、111
−トリクロロエタン,アセトン,エタノールを用いて行
った。洗浄後、基板101表面を硫酸系エッチング液
(H2SO4:S22:H2O=3:1:1)によって約
1μmエッチングし、表面の損傷層除去を行った。
【0024】次に、基板101を試料導入室204に導
入し、試料導入室204をTMPで10-8Torrまで
排気する。その後、基板101を試料交換搬送室203
に移動させ、試料交換搬送室203内が10-9Torr
以下に排気されるまで待ち、さらに基板101を結晶成
長室201に移動させた。
【0025】結晶成長室201では、分子線結晶成長法
による基板101上に結晶成長を行った。この結晶成長
は基板101を約500℃に加熱して5分間の熱クリー
ニングを行った後、基板温度を450℃に下げ、InG
aAs層(成長層)102を1μm成長させた。結晶成
長終了後、成長層102の表面をオージェ電子分光法
(AES)による観察をしたが、炭素等の汚染物質は検
出されず、表面が清浄であることが確認できた。
【0026】次に、成長層102を有する基板101を
試料交換搬送室203を介してエッチング室202へ移
動させた。そして、CH3Brガス導入装置205を用
いてエッチング室202内へ高純度CH3Br103を
10-5Torr導入した。
【0027】このとき、同時に光照射装置206からの
光104を窓207を通して照射する。CH3Br10
3導入と光104照射により基板101の成長層102
の表面は、光104が照射された部分のみエッチングが
進行する。
【0028】ここで光照射装置206について図3を参
照して説明しておく。
【0029】図3の光照射装置は、光源からの光を2分
して干渉させ、基板上に干渉縞を投影するものである。
【0030】この光照射装置では、光源であるレーザー
(図示せず)からのレーザー光301はビームスプリッ
タ302で2分される。2分された光の一方は、空間フ
ィルタ303aを通り、レンズ304aによって平行に
された後、反射鏡305aで反射されて基板307に照
射する。
【0031】他方の光も同様に空間フィルタ303bを
通り、レンズ304bで平行にされる。平行にされた光
は、位相フィルタに入射され、基板表面に干渉縞を生じ
るように位相が調整される。位相が調節された光はさら
にレンズを通した後基板307に照射される。こうして
基板307上に干渉縞を投影することができる。
【0032】本実施例では光源としてアルゴンレーザを
用い、500J/cm2の光を、基板に対し入射角60
°で照射した。基板101の温度を80℃にして10分
間のエッチングを行った。この結果、約297nmピッ
チのグレーティングを形成することができた。
【0033】次に、基板101を再び結晶成長チャンバ
201に搬送し、リン107雰囲気下において基板10
1をおよそ500℃に加熱した。この状態で、反射高速
電子線回折法(RHEED)によりその表面観察を行っ
た。観察は試料表面のグレーティングを作製した領域以
外の領域で行ったが、エッチングされた領域及びエッチ
ングされなかった領域、共に良好なInGaAs表面が
得られていることを確認した。
【0034】また、オージェ電子分光法(AES)を用
いて観察も行った。その結果、試料の表面の反応生成物
は除去され、残留分子は見られなかった。また、加熱に
よるグレーティングの消失も見られなかった。最後に、
グレーティング保護のために、InP層を厚さ0.5μ
m成長させた。こうして得られた再成長結晶の表面は鏡
面であり、良好な結晶が得られたことを確認できた。
【0035】以上のように、本実施例によれば、真空容
器内でマスクを用いることなく所定パターンのエッチン
グができるので、真空連続プロセスにおけるパターン形
成プロセスとして非常に有効である。
【0036】また、本実施例によればグレーティング上
に結晶成長を行うことができ、グレーティングの埋め込
みが可能である。したがって、このようなプロセスによ
り、分布帰還型(DFB)レーザ,分布反射型(DB
R)レーザ,量子細線レーザ等グレーティングを用いた
各種デバイス作製に利用することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば半導体をエッチングガス
雰囲気中におき、該半導体の表面に所定のパターンを形
成するように光を照射してエッチングを行うことで広範
囲に亘るパターン形成の所要時間を短縮することができ
る。
【0038】また、マスクを利用しないので、レジス
ト,マスク除去用のガス,エッチャントを必要とせず、
これら物質による汚染の心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン形成方法のプロセスを説明す
るための図である。
【図2】本発明の一実施例で使用した真空連続装置の平
面模式図である。
【図3】図2の光照射装置の模式図である。
【符号の説明】
101 基板 102 成長層 103 エッチングガス 104 光 105 リン 201 結晶成長室 202 エッチング室 203 試料交換搬送室 204 試料導入室 205 エッチングガス導入装置 206 光照射装置 207 石英窓 301 レーザ光 302 ビームスプリッタ 303 空間フィルタ 304 レンズ 305 反射鏡 306 位相シフタ 307 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板をエッチングガス雰囲
    気中におき、同時に該半導体の表面に所定のグレーティ
    ングパターンを形成するようにレーザ干渉光を照射し
    て、半導体の表面を選択的にエッチングすることを特徴
    とする化合物半導体のパターン形成方法。
  2. 【請求項2】 化合物半導体基板としてInを含む化合
    物InP,InGaAsを用い、エッチングガスとして
    CH3BrあるいはCF3Brを用いることを特徴とする
    請求項1に記載の化合物半導体のパターン形成方法。
  3. 【請求項3】 エッチング工程は、前記化合物半導体を
    加熱しながら行うものであることを特徴とする請求項1
    および2に記載の化合物半導体のパターン形成方法。
JP21285691A 1991-07-30 1991-07-30 化合物半導体のパターン形成方法 Pending JPH0536654A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5617267A (en) * 1994-12-15 1997-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Servo data writing apparatus for supporting the free end of a rotating shaft in a magnetic disk device and method of writing servo data
KR101065195B1 (ko) * 2006-12-19 2011-09-19 주식회사 엘지화학 레이저 간섭 리소그라피 장치 및 이를 이용한 나노그래이팅 형성 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5617267A (en) * 1994-12-15 1997-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Servo data writing apparatus for supporting the free end of a rotating shaft in a magnetic disk device and method of writing servo data
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