JPH0831775A - 化合物半導体の微細加工方法 - Google Patents
化合物半導体の微細加工方法Info
- Publication number
- JPH0831775A JPH0831775A JP16224094A JP16224094A JPH0831775A JP H0831775 A JPH0831775 A JP H0831775A JP 16224094 A JP16224094 A JP 16224094A JP 16224094 A JP16224094 A JP 16224094A JP H0831775 A JPH0831775 A JP H0831775A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- etching
- electron beam
- compound semiconductor
- fine processing
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物半導体の微細加工特に、電子ビームを
用いたマスクレスエッチングを提供する。 【構成】 電子ビーム１４と塩素ガス１６を同時に照射
してＧａＡｓ等のマスクレスエッチングを行う時に同時
に、Ｈ2 Ｓガス１３あるいはそのラジカルあるいはその
原子状物質を基板表面に照射して電子ビームが照射され
ていない領域を塩素ガスエッチングから保護する。電子
ビームの照射外のバックグラウンド塩素によるガスエッ
チングを制約でき、加工精度の良い所望の微細構造が形
成できる。
用いたマスクレスエッチングを提供する。 【構成】 電子ビーム１４と塩素ガス１６を同時に照射
してＧａＡｓ等のマスクレスエッチングを行う時に同時
に、Ｈ2 Ｓガス１３あるいはそのラジカルあるいはその
原子状物質を基板表面に照射して電子ビームが照射され
ていない領域を塩素ガスエッチングから保護する。電子
ビームの照射外のバックグラウンド塩素によるガスエッ
チングを制約でき、加工精度の良い所望の微細構造が形
成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の微細加
工特に電子線と反応ガスを用いた低損傷、極微細加工に
関する。
工特に電子線と反応ガスを用いた低損傷、極微細加工に
関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体の微細加工技術は将来の量
子機能素子への応用も含めて重要である。その中で、従
来のリソグラフィ技術とは異なり超高真空雰囲気下での
新しい加工技術が注目されている。特に、電子線と反応
性ガスとを照射してパターン形成する電子線励起エッチ
ング技術は加工損傷がきわめて小さい、極微細な加工が
可能である、超高真空中で他のプロセス例えば結晶成長
技術と組み合わせて埋込構造が形成できる等の利点を有
する。ＧａＡｓへの電子ビーム励起塩素ガスエッチング
の従来例を図３を用いて説明する。
子機能素子への応用も含めて重要である。その中で、従
来のリソグラフィ技術とは異なり超高真空雰囲気下での
新しい加工技術が注目されている。特に、電子線と反応
性ガスとを照射してパターン形成する電子線励起エッチ
ング技術は加工損傷がきわめて小さい、極微細な加工が
可能である、超高真空中で他のプロセス例えば結晶成長
技術と組み合わせて埋込構造が形成できる等の利点を有
する。ＧａＡｓへの電子ビーム励起塩素ガスエッチング
の従来例を図３を用いて説明する。
【０００３】まず、ＧａＡｓ基板上３１にＭＢＥ結晶成
長方法でＧａＡｓ層３２を成長する。これにより表面汚
染のない清浄表面を得る。実際の素子加工ではこの時点
で量子井戸構造等しかるべき素子構造を形成するが、こ
こでは簡単のためＧａＡｓ単層構造を用いて説明する。
ＭＢＥ成長後試料を超高真空中で搬送しエッチングを行
う室に移動する。そこで試料表面上に電子ビーム３３と
塩素ガス３５を同時に照射して電子ビームの照射された
領域のみをエッチングする。このとき塩素ガスは微細ノ
ズル３４を通して基板表面上に局所的に照射する構成と
なっている。
長方法でＧａＡｓ層３２を成長する。これにより表面汚
染のない清浄表面を得る。実際の素子加工ではこの時点
で量子井戸構造等しかるべき素子構造を形成するが、こ
こでは簡単のためＧａＡｓ単層構造を用いて説明する。
ＭＢＥ成長後試料を超高真空中で搬送しエッチングを行
う室に移動する。そこで試料表面上に電子ビーム３３と
塩素ガス３５を同時に照射して電子ビームの照射された
領域のみをエッチングする。このとき塩素ガスは微細ノ
ズル３４を通して基板表面上に局所的に照射する構成と
なっている。
【０００４】この様な電子ビームを用いた微細加工はイ
オンを用いる加工と比較して１万倍以上も軽い電子を照
射するため従来のイオンを用いたドライエッチングの様
なイオン照射損傷のない、微細な加工が可能である。
オンを用いる加工と比較して１万倍以上も軽い電子を照
射するため従来のイオンを用いたドライエッチングの様
なイオン照射損傷のない、微細な加工が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法の問題点は電子ビームが照射していない領域外でも塩
素ガスのみによってエッチングされることである。この
状況を図４を用いて詳細に説明する。ここに示した図は
横軸に塩素ガス圧、縦軸にエッチング量をプロットして
いる。基板温度７０℃、エッチング時間５分である。こ
の図から明らかなように塩素ガス圧が高い状況では所望
の部分のエッチング量ｄ2 に比べ周囲のガスエッチング
量ｄ1 が無視できないほど大きくなり内装図に示したよ
うに二重にエッチングされるようになる。このため所望
の構造形成が難しくなるという問題点がある。
法の問題点は電子ビームが照射していない領域外でも塩
素ガスのみによってエッチングされることである。この
状況を図４を用いて詳細に説明する。ここに示した図は
横軸に塩素ガス圧、縦軸にエッチング量をプロットして
いる。基板温度７０℃、エッチング時間５分である。こ
の図から明らかなように塩素ガス圧が高い状況では所望
の部分のエッチング量ｄ2 に比べ周囲のガスエッチング
量ｄ1 が無視できないほど大きくなり内装図に示したよ
うに二重にエッチングされるようになる。このため所望
の構造形成が難しくなるという問題点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明による微細加工方法は、化合物半導体の表面
に電子線と反応性ガスとを同時に照射して該化合物半導
体を加工するマスクレスエッチングにおいて、電子線と
反応性ガスを照射するときに同時に、該反応性ガスによ
るガスエッチングを抑制するようなガスを同時に照射す
る化合物半導体の微細加工方法である。
め、本発明による微細加工方法は、化合物半導体の表面
に電子線と反応性ガスとを同時に照射して該化合物半導
体を加工するマスクレスエッチングにおいて、電子線と
反応性ガスを照射するときに同時に、該反応性ガスによ
るガスエッチングを抑制するようなガスを同時に照射す
る化合物半導体の微細加工方法である。
【０００７】又、反応性ガスとして塩素、塩化水素、臭
素等に代表されるハロゲン系ガスあるいはメタン、エタ
ン等の炭化水素系ガスを用いることを特徴とする化合物
半導体の微細加工方法である。
素等に代表されるハロゲン系ガスあるいはメタン、エタ
ン等の炭化水素系ガスを用いることを特徴とする化合物
半導体の微細加工方法である。
【０００８】又、エッチングを抑制するガスとして硫化
水素、硫化セレンガスまたはそれらのラジカルまたは原
子状物質を用いることを特徴とする化合物半導体の微細
加工方法である。
水素、硫化セレンガスまたはそれらのラジカルまたは原
子状物質を用いることを特徴とする化合物半導体の微細
加工方法である。
【０００９】
【作用】本発明では電子ビーム照射領域外は、硫黄によ
り保護される形となり塩素ガスによるガスエッチングを
抑制できる。この結果、電子ビームの照射領域のみエッ
チングでき、所望の加工形状を得ることが可能となる。
り保護される形となり塩素ガスによるガスエッチングを
抑制できる。この結果、電子ビームの照射領域のみエッ
チングでき、所望の加工形状を得ることが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の実施例を示す工程図である。
説明する。図１は本発明の実施例を示す工程図である。
【００１１】図１（１）に示すようにＧａＡｓ基板１１
上にＭＢＥ結晶成長方法でＧａＡｓ層１２を成長する。
これにより表面汚染のない清浄表面を得る。実際の素子
加工ではこの時点で量子井戸構造等しかるべき素子構造
を形成するが、ここでは簡単のためＧａＡｓ単層構造と
する。ＭＢＥ成長後超高真空試料搬送機構を用いて試料
表面を大気中に晒すことなくエッチング室に搬送する。
上にＭＢＥ結晶成長方法でＧａＡｓ層１２を成長する。
これにより表面汚染のない清浄表面を得る。実際の素子
加工ではこの時点で量子井戸構造等しかるべき素子構造
を形成するが、ここでは簡単のためＧａＡｓ単層構造と
する。ＭＢＥ成長後超高真空試料搬送機構を用いて試料
表面を大気中に晒すことなくエッチング室に搬送する。
【００１２】続いて図１（２）に示すように硫化水素ガ
ス１３をＧａＡｓ基板表面に照射し表面に硫黄の保護膜
１７を形成する。このときの基板温度は３００℃、硫化
水素の分圧はチャンバー圧で５×１０-5Ｔｏｒｒとし
た。この条件でＧａＡｓ基板表面には数モノレーヤの硫
黄が形成されることが知られている（Ｋａｗａｎｉｓｈ
ｉ ｅｔ．ａｌ．ジャーナル バキューム サイエンス
アンド テクノロジーＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．ｖｏｌ．９，ｐｐ．１５３５，１９９１）。
ス１３をＧａＡｓ基板表面に照射し表面に硫黄の保護膜
１７を形成する。このときの基板温度は３００℃、硫化
水素の分圧はチャンバー圧で５×１０-5Ｔｏｒｒとし
た。この条件でＧａＡｓ基板表面には数モノレーヤの硫
黄が形成されることが知られている（Ｋａｗａｎｉｓｈ
ｉ ｅｔ．ａｌ．ジャーナル バキューム サイエンス
アンド テクノロジーＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．ｖｏｌ．９，ｐｐ．１５３５，１９９１）。
【００１３】続いて図１（３）に示すように電子ビーム
１４とノズル１５から供給される塩素ガス１６とを同時
に照射してパターン形成を行う。この加工の時の条件
は、電子ビームの加速電圧２５ｋＶ，ドーズ７×１０17
cm-2であり、塩素ガス圧は基板表面で１×１０-3Ｔｏｒ
ｒ，基板温度７０℃とした。このとき従来例で問題とな
った電子線照射領域外での塩素ガスによるガスエッチン
グは硫黄の保護膜１７により抑制される。その結果、電
子線が照射された領域の精度よく加工でき所望のパター
ンが設計通りに作製可能となる。
１４とノズル１５から供給される塩素ガス１６とを同時
に照射してパターン形成を行う。この加工の時の条件
は、電子ビームの加速電圧２５ｋＶ，ドーズ７×１０17
cm-2であり、塩素ガス圧は基板表面で１×１０-3Ｔｏｒ
ｒ，基板温度７０℃とした。このとき従来例で問題とな
った電子線照射領域外での塩素ガスによるガスエッチン
グは硫黄の保護膜１７により抑制される。その結果、電
子線が照射された領域の精度よく加工でき所望のパター
ンが設計通りに作製可能となる。
【００１４】この結果を図２に示す。電子ビーム励起エ
ッチングによるエッチング量ｄ2 と周囲のガスエッチン
グによるエッチング量ｄ1 を塩素ガス圧に対してプロッ
トした。この図から明らかなように電子線照射部分はエ
ッチングが進行していくの対して、周囲のガスエッチン
グは硫黄の保護膜によって抑制されエッチング量がほと
んどゼロである。この結果から、硫化水素ガスを用いた
ｉｎ ｓｉｔｕでの硫黄保護膜形成が塩素ガスエッチン
グ抑制に顕著な効果があることがわかった。
ッチングによるエッチング量ｄ2 と周囲のガスエッチン
グによるエッチング量ｄ1 を塩素ガス圧に対してプロッ
トした。この図から明らかなように電子線照射部分はエ
ッチングが進行していくの対して、周囲のガスエッチン
グは硫黄の保護膜によって抑制されエッチング量がほと
んどゼロである。この結果から、硫化水素ガスを用いた
ｉｎ ｓｉｔｕでの硫黄保護膜形成が塩素ガスエッチン
グ抑制に顕著な効果があることがわかった。
【００１５】ここで示した実施例では硫化水素ガスとエ
ッチング工程を分離しているが硫化水素ガスを照射しな
がら電子ビーム励起エッチングをしても同様な効果が得
られる。さらに、本実施例ではＧａＡｓ基板への加工例
を示したが他の化合物半導体例えばＩｎＰ，ＩｎＧａＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｓＰ等の材料にも適用できることは言う
までもない。
ッチング工程を分離しているが硫化水素ガスを照射しな
がら電子ビーム励起エッチングをしても同様な効果が得
られる。さらに、本実施例ではＧａＡｓ基板への加工例
を示したが他の化合物半導体例えばＩｎＰ，ＩｎＧａＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｓＰ等の材料にも適用できることは言う
までもない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明の化合物半導体の微
細加工方法によれば、電子ビームの照射領域外のガスエ
ッチングを抑制でき、加工精度の良い電子ビーム励起塩
素ガスエッチングが実現できる。電子ビームの微細性、
このエッチング方法の低損傷性を有効に使うことで、従
来の半導体デバイスだけでなく、量子細線等を利用した
先端デバイスの作製方法にも利用可能である。
細加工方法によれば、電子ビームの照射領域外のガスエ
ッチングを抑制でき、加工精度の良い電子ビーム励起塩
素ガスエッチングが実現できる。電子ビームの微細性、
このエッチング方法の低損傷性を有効に使うことで、従
来の半導体デバイスだけでなく、量子細線等を利用した
先端デバイスの作製方法にも利用可能である。
【図１】本発明の実施例の工程図である。
【図２】本発明の実施例の効果を示す図である。
【図３】従来例による作製方法の工程図である。
【図４】従来例による問題点を示すデータ図である。
１１，３１ ＧａＡｓ基板 １２，３２ ＧａＡｓ成長層 １３ 硫化水素ガス １４，３３ 電子ビーム １５，３４ ノズル １６，３５ 塩素ガス １７ 硫黄保護膜
Claims (3)
- 【請求項１】化合物半導体の表面に電子線と反応性ガス
とを同時に照射して該化合物半導体を加工するマスクレ
スエッチングにおいて、電子線と反応性ガスを照射する
ときに同時に、該反応性ガスによるガスエッチングを抑
制するガスを照射する化合物半導体の微細加工方法。 - 【請求項２】反応性ガスとしてハロゲン系ガスまたは炭
化水素系ガスを用いることを特徴とする請求項１記載の
化合物半導体の微細加工方法。 - 【請求項３】エッチングを抑制するガスとして硫化水
素、硫化セレンガスまたはそれらのラジカルまたはそれ
らの原子状物質を用いることを特徴とする請求項１記載
の化合物半導体の微細加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16224094A JPH0831775A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16224094A JPH0831775A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831775A true JPH0831775A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15750654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16224094A Pending JPH0831775A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015145A1 (fr) * | 2001-08-07 | 2003-02-20 | The New Industry Research Organization | Procede de micro-usinage utilisant un faisceau ionique |
| JP2017135375A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-08-03 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 荷電粒子ビーム誘起エッチング |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02288333A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体のパターン形成方法 |
| JPH03195071A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体の構造形成方法 |
| JPH0461291A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体の構造形成方法 |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16224094A patent/JPH0831775A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02288333A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体のパターン形成方法 |
| JPH03195071A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体の構造形成方法 |
| JPH0461291A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体の構造形成方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015145A1 (fr) * | 2001-08-07 | 2003-02-20 | The New Industry Research Organization | Procede de micro-usinage utilisant un faisceau ionique |
| JP2003051488A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | New Industry Research Organization | イオンビーム微細加工方法 |
| JP2017135375A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-08-03 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 荷電粒子ビーム誘起エッチング |
| JP2021036606A (ja) * | 2016-01-12 | 2021-03-04 | エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ | 荷電粒子ビーム誘起エッチング |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970506 |