JPH0793285B2 - 化合物半導体の加工方法 - Google Patents
化合物半導体の加工方法Info
- Publication number
- JPH0793285B2 JPH0793285B2 JP593589A JP593589A JPH0793285B2 JP H0793285 B2 JPH0793285 B2 JP H0793285B2 JP 593589 A JP593589 A JP 593589A JP 593589 A JP593589 A JP 593589A JP H0793285 B2 JPH0793285 B2 JP H0793285B2
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- processing
- gas
- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、化合物半導体の加工方法に関する。
（従来の技術） 加速された荷電粒子を用いた化合物半導体の加工方法と
して、あらじめパターニングされたレジスト等のマスク
を化合物半導体の表面に形成し、加速されたイオンをレ
ジスト上部より照射して露出した化合物半導体の領域を
表層あるいは数層にわたって除去する方法がある。
して、あらじめパターニングされたレジスト等のマスク
を化合物半導体の表面に形成し、加速されたイオンをレ
ジスト上部より照射して露出した化合物半導体の領域を
表層あるいは数層にわたって除去する方法がある。
第３図は、基板104上にGaAsを活性層101として形成し、
活性層101上にはGaAlAsをクラッド層102として形成した
GaAlAs/GaAsレーザ素子のクラッド層102に、Arイオンを
用いて回折格子を作製する工程を示す。
活性層101上にはGaAlAsをクラッド層102として形成した
GaAlAs/GaAsレーザ素子のクラッド層102に、Arイオンを
用いて回折格子を作製する工程を示す。
まず，格子パターンを形成されるべきクラッド層102上
にマスク103を形成する（第３図ａ）。続いて，加速イ
オンを照射して露出したクラッド層102をエッチングし
（第３図ｂ），マスク103を除去することによりクラッ
ド層103に回折格子を形成する（第３図ｃ）。このよう
にして，鋭いピーク波長を有する半導体レーザ素子を作
製することが出来る。
にマスク103を形成する（第３図ａ）。続いて，加速イ
オンを照射して露出したクラッド層102をエッチングし
（第３図ｂ），マスク103を除去することによりクラッ
ド層103に回折格子を形成する（第３図ｃ）。このよう
にして，鋭いピーク波長を有する半導体レーザ素子を作
製することが出来る。
また、加速されたイオンを反応性ガスと共に半導体上に
照射して加工速度をはやめたり、反応の選択性を利用し
て、選択加工を行うことが出来る。たとえば、CCl2F2ガ
スを用いたGaAs/GaAlAsヘテロ構造デバイスに於けるGaA
sの選択加工は、FETのゲート部分の加工にも用いられて
いる。
照射して加工速度をはやめたり、反応の選択性を利用し
て、選択加工を行うことが出来る。たとえば、CCl2F2ガ
スを用いたGaAs/GaAlAsヘテロ構造デバイスに於けるGaA
sの選択加工は、FETのゲート部分の加工にも用いられて
いる。
（発明が解決しようとする課題） 前記のような従来の加工方法では、アンダーカットされ
ることなく、マスクパターンに忠実な加工ができる。し
かし、加速されたイオンを用いるために、イオンのもつ
運動エネルギーにより半導体表面に損傷がはいり、これ
をとりのぞくためにさらに硫酸や塩酸などの腐食液をも
ちいて損傷層の除去を行うか、熱処理を施す必要があ
る。
ることなく、マスクパターンに忠実な加工ができる。し
かし、加速されたイオンを用いるために、イオンのもつ
運動エネルギーにより半導体表面に損傷がはいり、これ
をとりのぞくためにさらに硫酸や塩酸などの腐食液をも
ちいて損傷層の除去を行うか、熱処理を施す必要があ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、加速イオンの
代わりにこの加速イオンに比べて運動エネルギーが小さ
く、半導体への損傷の小さい加速電子を用い、反応性ガ
スも通常では腐食性の乏しい飽和炭化水素ガス、非飽和
炭化水素ガス、アルコール系ガスのいずれかを用いる点
に特徴がある。
代わりにこの加速イオンに比べて運動エネルギーが小さ
く、半導体への損傷の小さい加速電子を用い、反応性ガ
スも通常では腐食性の乏しい飽和炭化水素ガス、非飽和
炭化水素ガス、アルコール系ガスのいずれかを用いる点
に特徴がある。
（作用） 本発明は上記の方法により、加速電子自信のもつエネル
ギーにより炭化水素化合物と半導体表面との反応が促進
されると、半導体構成原子と炭化水素構成原子あるいは
原子団からなる揮発性化合物として半導体表面から離脱
する現象を利用する。
ギーにより炭化水素化合物と半導体表面との反応が促進
されると、半導体構成原子と炭化水素構成原子あるいは
原子団からなる揮発性化合物として半導体表面から離脱
する現象を利用する。
（実施例） 第１図は本発明を実施する加工装置の構成を示す模式図
である。第１図において、１は電子ビーム発生部で、図
示されない電子ビーム集中用の電子レンズを通した電子
ビーム11を化合物半導体に照射する。２は炭化水素化合
物を化合物半導体面に照射するためのノズルでガス導入
部３を通して真空容器10内に導入される。４は加工を行
おうとする化合物半導体で、ステージ５に搭載されてい
る。ステージ５は位置調整部６により真空容器10内にお
ける位置が調整可能である。
である。第１図において、１は電子ビーム発生部で、図
示されない電子ビーム集中用の電子レンズを通した電子
ビーム11を化合物半導体に照射する。２は炭化水素化合
物を化合物半導体面に照射するためのノズルでガス導入
部３を通して真空容器10内に導入される。４は加工を行
おうとする化合物半導体で、ステージ５に搭載されてい
る。ステージ５は位置調整部６により真空容器10内にお
ける位置が調整可能である。
本装置では、排気部７により反応系を低圧（10-5Torr以
下）に保ったまま化合物半導体を加工できる。この点は
本発明における重要な特徴であり、半導体表面を種々の
汚染物質から保護することが出来る。
下）に保ったまま化合物半導体を加工できる。この点は
本発明における重要な特徴であり、半導体表面を種々の
汚染物質から保護することが出来る。
なお、第１図は、本発明を実施するための基本的な構成
であり、電子ビーム集束性能の改善に伴う装置の付加、
パターン描画のための偏向器等やその制御装置等を制限
するものではない。また、化合物半導体表面に反応活性
な物質を均一に照射する特性を有するようなノズル形状
を制限するものではない。
であり、電子ビーム集束性能の改善に伴う装置の付加、
パターン描画のための偏向器等やその制御装置等を制限
するものではない。また、化合物半導体表面に反応活性
な物質を均一に照射する特性を有するようなノズル形状
を制限するものではない。
第２図は本発明により加工された化合物半導体のホトル
ミネッセンス強度の測定結果を示す。ここでは、電子ビ
ームを走査するための偏向器およびその制御装置を付加
して、化合物半導体面の任意の領域の除去加工（エッチ
ング）を可能にしている。また、化合物半導体としてガ
リウムヒ素（GaAs）を、反応性ガスとしてはメタン（CH
4）をそれぞれ用い、加速電圧10kVにて加速した電子線
により、500μｍ×500μｍの領域を化合物半導体表面よ
り除去した時の除去部位におけるホトルミネッセンス強
度を除去層厚に対して測定したものである。なお、電子
ビームの照射と反応性ガスの照射とは同時でも良いし、
交互に行なっても良い。
ミネッセンス強度の測定結果を示す。ここでは、電子ビ
ームを走査するための偏向器およびその制御装置を付加
して、化合物半導体面の任意の領域の除去加工（エッチ
ング）を可能にしている。また、化合物半導体としてガ
リウムヒ素（GaAs）を、反応性ガスとしてはメタン（CH
4）をそれぞれ用い、加速電圧10kVにて加速した電子線
により、500μｍ×500μｍの領域を化合物半導体表面よ
り除去した時の除去部位におけるホトルミネッセンス強
度を除去層厚に対して測定したものである。なお、電子
ビームの照射と反応性ガスの照射とは同時でも良いし、
交互に行なっても良い。
ホトルミネッセンスの強度変化は、結晶に対する損傷程
度に非常に敏感であり、損傷の程度の小さいものほどホ
トルミネッセンスの強度減少は少ない。なお、第２図に
はAr+イオンビームを用いてGaAs表面の除去を行なった
時のホトルミネッセンス強度の変化を比較するために示
した。図から明らかなように、本発明による加工方法で
は、イオンビーム利用の場合に比べて損傷の程度が大幅
に小さいことがわかる。Ar+イオンのようにイオンを集
束ビーム源とする加工法では、半導体損傷はおもにイオ
ンの運動エネルギによるものと考えられる。一方、電子
線の持つ運動エネルギーは僅かであるため、本質的に半
導体に与える損傷は小さい。
度に非常に敏感であり、損傷の程度の小さいものほどホ
トルミネッセンスの強度減少は少ない。なお、第２図に
はAr+イオンビームを用いてGaAs表面の除去を行なった
時のホトルミネッセンス強度の変化を比較するために示
した。図から明らかなように、本発明による加工方法で
は、イオンビーム利用の場合に比べて損傷の程度が大幅
に小さいことがわかる。Ar+イオンのようにイオンを集
束ビーム源とする加工法では、半導体損傷はおもにイオ
ンの運動エネルギによるものと考えられる。一方、電子
線の持つ運動エネルギーは僅かであるため、本質的に半
導体に与える損傷は小さい。
本実施例で用いた化合物半導体はガリウムヒ素であり、
反応活性な物質としてメタンを用いているが、被加工化
合物半導体および反応活性な物質である炭化水素を限定
するものではない。たとえば、炭化水素としては、エタ
ン（C2H6）、プロパン（C3H8）、ブタン（C4H10）等の
飽和炭化水素、エチレン（C2H2）、プロピレン（C3H7）
等の非飽和炭化水素、メタノール（CH3OH）、エタノー
ル（C2H5OH）等のアルコール系なども通常では腐食性の
乏しい物質であるが、電子エネルギーを供与した状態で
は化合物半導体に対し反応活性な物質である。また，反
応性ガスと電子ビームの照射は同時，交互のいずれでも
良い。
反応活性な物質としてメタンを用いているが、被加工化
合物半導体および反応活性な物質である炭化水素を限定
するものではない。たとえば、炭化水素としては、エタ
ン（C2H6）、プロパン（C3H8）、ブタン（C4H10）等の
飽和炭化水素、エチレン（C2H2）、プロピレン（C3H7）
等の非飽和炭化水素、メタノール（CH3OH）、エタノー
ル（C2H5OH）等のアルコール系なども通常では腐食性の
乏しい物質であるが、電子エネルギーを供与した状態で
は化合物半導体に対し反応活性な物質である。また，反
応性ガスと電子ビームの照射は同時，交互のいずれでも
良い。
（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば、電子線照射に
よる化学反応を用いているため、損傷の小さい化合物半
導体の加工を比較的短時間に行うことができる。また、
集束した加速電子を用いることによりパターンの直接描
画が可能で、マスク形成の必要がなくプロセスが簡略化
され、極めて高精度な加工が可能である。さらに、反応
活性な物質として腐食性に乏しい炭化水素を用いている
ため、装置の保守が簡便であるなど、実用的に非常に有
用である。
よる化学反応を用いているため、損傷の小さい化合物半
導体の加工を比較的短時間に行うことができる。また、
集束した加速電子を用いることによりパターンの直接描
画が可能で、マスク形成の必要がなくプロセスが簡略化
され、極めて高精度な加工が可能である。さらに、反応
活性な物質として腐食性に乏しい炭化水素を用いている
ため、装置の保守が簡便であるなど、実用的に非常に有
用である。
第１図は本発明を実施する加工装置の概略構成を示した
図、第２図は本発明の一実施例により得られた被加工化
合物半導体のホトルミネッセンス強度の測定結果を示し
た図、第３図は従来のイオンビームによるエッチング加
工を説明するための図である。 101……GaAs活性層、102……GaAlAsクラッド層、103…
…レジストマスク、104……GaAs基板、１……電子ビー
ム発生部、２……ノズル、３……ガス導入部、４……化
合物半導体、５……ステージ、６……位置調整部、７…
…排気部、10……真空容器。
図、第２図は本発明の一実施例により得られた被加工化
合物半導体のホトルミネッセンス強度の測定結果を示し
た図、第３図は従来のイオンビームによるエッチング加
工を説明するための図である。 101……GaAs活性層、102……GaAlAsクラッド層、103…
…レジストマスク、104……GaAs基板、１……電子ビー
ム発生部、２……ノズル、３……ガス導入部、４……化
合物半導体、５……ステージ、６……位置調整部、７…
…排気部、10……真空容器。
フロントページの続き (72)発明者 秋田 健三 神奈川県横浜市緑区あざみ野４―１ あざ み野団地５―209 (56)参考文献 特開 昭62−76521（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292827（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−177430（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】化合物半導体の表面に、反応性ガスとして
飽和炭化水素ガス、非飽和炭化水素ガス、アルコール系
ガスのいずれかを照射すると共に、加速電子を照射する
ことにより、該化合物半導体の加速電子照射領域を加工
することを特徴とする化合物半導体の加工方法。 - 【請求項２】請求項１記載の化合物半導体の加工方法に
おいて、前記加速電子を集束し、前記反応性ガスが照射
された化合物半導体の表面を走査して加工パターンを直
接描画することを特徴とする化合物半導体の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP593589A JPH0793285B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 化合物半導体の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP593589A JPH0793285B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 化合物半導体の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02188918A JPH02188918A (ja) | 1990-07-25 |
| JPH0793285B2 true JPH0793285B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=11624757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP593589A Expired - Lifetime JPH0793285B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 化合物半導体の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793285B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5352330A (en) * | 1992-09-30 | 1994-10-04 | Texas Instruments Incorporated | Process for producing nanometer-size structures on surfaces using electron beam induced chemistry through electron stimulated desorption |
| US5460693A (en) * | 1994-05-31 | 1995-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Dry microlithography process |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP593589A patent/JPH0793285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02188918A (ja) | 1990-07-25 |
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