JPS63199429A - Finely working method for semiconductor and forming method for semiconductor fine buried structure - Google Patents

Finely working method for semiconductor and forming method for semiconductor fine buried structure

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JPS63199429A
JPS63199429A JP3300087A JP3300087A JPS63199429A JP S63199429 A JPS63199429 A JP S63199429A JP 3300087 A JP3300087 A JP 3300087A JP 3300087 A JP3300087 A JP 3300087A JP S63199429 A JPS63199429 A JP S63199429A
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etching
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electron beam
buried structure
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Hiroyuki Yokoyama
弘之 横山
Susumu Asata
麻多 進
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Abstract

PURPOSE:To etch and work a semiconductor with precision of several nm or less, to deposit a thin-film without contaminating the interface and to obtain a simplified processing method for forming fine buried structure by irradiating the semiconductor heated in a vacuum with convergent electron beams and directly etching an irradiating section. CONSTITUTION:A semiconductor 11 heated at 200 deg.C or more in a vacuum is irradiated by convergent electron beams 41, thus directly etching an irradiating section, then finely working it. The irradiating section is etched directly by utilizing electron induced desorption by irradiating the semiconductor 1 with convergent electron beams 11 in the vacuum, and a thin-film is shaped onto the semiconductor through a chemical vapor phase deposition method without bringing the semiconductor 11 into contact with atmospheric air at all, thus forming semiconductor fine buried structure. Accordingly, the fine etching working of the semiconductor in nm scale is enabled through a simple process, and fine buried structure after etching working can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はナノメータスケールで半導体の微細エツチング
加工を行う方法、および微細エツチング加工後に薄膜堆
積によって微細な埋め込み構造を形成する方法に関する
。本発明は従来製作が困難であった半導体の量子細線構
造および量子箱構造を形成するため多こ利用することが
できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of finely etching a semiconductor on a nanometer scale, and a method of forming a fine buried structure by thin film deposition after fine etching. The present invention can be used in many ways to form semiconductor quantum wire structures and quantum box structures, which have been difficult to manufacture in the past.

(従来の技術) 近年、半導体量子井戸の物性を利用して、飛躍的に特性
の改善されたデバイスや全く新しい半導体デバイスの開
発を目的とした研究が進み、量子井戸からさらに一歩進
んだ半導体量子細線、量子箱を形成する試みがなされつ
つある。これらの構造を実現するためにはナノメーク(
nm)スケールの精度で量子井戸構造を有する半導体を
エツチング加工し、さらにその後に半導体薄膜を堆積き
せてエツチングされたパタンを完全に埋め込むことが必
要である。そのための最も大きな技術的課題であるnm
スケールの精度のエツチングの実現を目指し、最近フォ
トリソグラフィ法に代わり、光や荷電粒子のビームを直
接に半導体に照射して照射部をエツチングする方法が盛
んに研究きれている。後者のエツチング方法においては
、通常は半導体表面にエツチングガスを吸着させビーム
照射によりエツチングを行っている。
(Conventional technology) In recent years, research has progressed with the aim of developing devices with dramatically improved characteristics or completely new semiconductor devices by utilizing the physical properties of semiconductor quantum wells. Attempts are being made to form thin wires and quantum boxes. Nanomake (
It is necessary to etch a semiconductor having a quantum well structure with precision on the nanometer scale and then deposit a semiconductor thin film to completely bury the etched pattern. The biggest technical challenge for this is nm.
Aiming to realize scale-accurate etching, active research has recently been carried out on methods that replace photolithography by directly irradiating a semiconductor with a beam of light or charged particles and etching the irradiated area. In the latter etching method, etching gas is usually adsorbed onto the semiconductor surface and etching is performed by beam irradiation.

(発明が解決しようとする問題点) 上述のビームの直接照射によるエツチングにおいてはエ
ツチングガスを使用することに加え、次の微細構造の埋
込みプロセスの前に、界面汚染を避けるためエツチング
ガスの吸着層を完全に脱離させるプロセスが必要であり
、全体としてのプロセスがやや煩雑になるという問題が
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) In addition to using an etching gas in the above-mentioned etching by direct beam irradiation, an adsorption layer of etching gas is added before the next microstructure embedding process to avoid interface contamination. There is a problem in that a process for completely desorbing is required, making the overall process somewhat complicated.

ごく最近、レーザ光の照射を利用したエツチングガスを
全く用いない半導体のエツチング加工の試みがなきれた
。この例では、半導体の光誘起脱離を利用しており、エ
ツチングガスの拡散の問題がないから1−−ザ光照射の
分解能で決まる加工サイズが実現されている。しかし、
レーザ光を用いているから、最小のエツチングサイズで
も波長程度の数百nmにしかならず量子細線および量子
箱構造を形成するに十分な加工精度が得られない。この
、光誘起脱離を利用した半導体のエツチングについては
、アーノネ(Arnone) 、ロスシルト(Roth
schild )およびニーリフ(Ehrlich )
によるアプライド・フィジクス・レターズ(Appl。
Very recently, attempts have been made to etch semiconductors using laser light irradiation without using any etching gas. In this example, photo-induced desorption of the semiconductor is utilized, and since there is no problem of etching gas diffusion, a processing size determined by the resolution of laser light irradiation can be achieved. but,
Since laser light is used, even the smallest etching size is only a few hundred nanometers, which is about the wavelength, and processing accuracy sufficient to form quantum wires and quantum box structures cannot be obtained. Etching of semiconductors using photo-induced desorption has been described by Arnone and Rothschild.
schild) and Ehrlich
Applied Physics Letters (Appl.

Phys、 Lett、 )誌の1986年、第48巻
、11号の736頁から738頁にわたって掲載された
論文の中で述べられている。この論文の例では、10−
’Torrの低真空中で300℃程度に加熱された単結
晶CdTeに数百mWのArレーザ光を集光照射するこ
とにより約500nmの幅で深き約10−のエツチング
ガスンを形成している。
It is described in an article published in 1986, Vol. 48, No. 11, pages 736 to 738 of Phys, Lett, 1986. In the example in this paper, 10−
By irradiating single-crystal CdTe heated to about 300°C in a low Torr vacuum with condensed Ar laser light of several hundred mW, an etching gas with a width of about 500 nm and a depth of about 10- is formed. .

また、実際に量子細線、量子箱を形成するには数nmか
ら数+nmサイズの幅と高さを持つ細線9箱構造をすで
に述べたように界面汚染のないようにして固体中に埋め
込む必要がある。しかし、これまで上記のような微細工
ッチングパクンを埋め込むための適当な方法については
あまり検討されていなかった。
In addition, in order to actually form quantum wires and quantum boxes, it is necessary to embed a nine-box structure of thin wires with widths and heights ranging from several nanometers to several + nanometers into a solid in a manner that prevents interfacial contamination, as described above. be. However, until now, there has not been much study on an appropriate method for embedding the above-mentioned micro-etched particles.

この発明の目的は、上述した従来法の欠点を除去して数
nm以下の精度で半導体をエツチング加工し、さらにそ
の後に界面を汚染させることなく薄膜の堆積を行って微
細な埋め込み構造を形成するための簡単化したプロセス
方法を提供することにある。
The purpose of this invention is to eliminate the drawbacks of the conventional method described above, to perform etching processing of a semiconductor with an accuracy of several nanometers or less, and to form a fine buried structure by subsequently depositing a thin film without contaminating the interface. The objective is to provide a simplified process method for

(問題点を解決するための手段) 前述の問題点を解決するために本願の第1の発明が提供
する半導体微細加工方法は、真空中において200″C
以上に加熱した半導体に集束電子ビームを照射すること
により照射部を直接エツチングすることを特徴としてい
る。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the semiconductor microfabrication method provided by the first invention of the present application is
The method is characterized in that by irradiating the heated semiconductor with a focused electron beam, the irradiated area is directly etched.

さらに本願の第2の発明が提供する半導体微細埋込構造
形成方法は、真空中において半導体にに集束電子ビーム
を照射することにより電子誘起脱離を利用して照射部を
直接エツチングした後に、該半導体を一度も大気に触れ
させることなく化学的気相成長法により該半導体上に薄
膜を形成することを特徴としている。
Furthermore, the method for forming a semiconductor fine buried structure provided by the second invention of the present application is to irradiate a semiconductor with a focused electron beam in a vacuum, directly etching the irradiated part using electron-induced desorption, and then etching the irradiated part directly. The method is characterized in that a thin film is formed on the semiconductor by chemical vapor deposition without exposing the semiconductor to the atmosphere even once.

(作用) 本願の第1及び第2の発明によるエツチングは、半導体
への電子ビームの照射によって半導体を構成する元素の
脱離現象が引き起こされることを利用している。AgB
r 、 CdS 、 CdTe等を始めとする多くの半
導体では、適当な条件を選んで光や電子線の照射を行う
と非熱的な作用により構成元素の脱離が生じることが報
告されている。通常、照射される電子のエネルギーは光
子のエネルギーより数百倍から数十万倍も大きいので、
前者と後者とでは照射による脱離のメカニズムが異なる
とされている。脱離のメカニズムにはまだ不明な点が多
いが、オージェ過程、複数の正孔の単一ポンドへの局在
等のいくつかのモデルが提案されている。いずれにして
も、これまでの電子誘起脱離の実験は現象確認、メカニ
ズム把握が目的であり、実用的レベルでの高速度のエツ
チング加工の可否については検討されていなかった。本
願発明は、半導体基板を適当な温度に加熱することによ
り電子誘起脱離が顕著に増強されて高速度エツチング加
工を可能にしたことに大きな特徴がある。
(Operation) Etching according to the first and second aspects of the present invention utilizes the fact that irradiation of a semiconductor with an electron beam causes a phenomenon of desorption of elements constituting the semiconductor. AgB
It has been reported that in many semiconductors such as r, CdS, CdTe, etc., constituent elements are desorbed due to non-thermal action when irradiation with light or electron beam is performed under appropriate conditions. Normally, the energy of the irradiated electron is hundreds to hundreds of thousands of times greater than the energy of the photon.
It is said that the mechanism of desorption due to irradiation is different between the former and the latter. Although many aspects of the desorption mechanism are still unclear, several models have been proposed, including the Auger process and the localization of multiple holes into a single pound. In any case, the purpose of experiments on electron-induced desorption to date has been to confirm the phenomenon and understand the mechanism, and the feasibility of high-speed etching processing on a practical level has not been investigated. A major feature of the present invention is that electron-induced desorption is significantly enhanced by heating the semiconductor substrate to an appropriate temperature, thereby making high-speed etching possible.

光誘起脱離現象を利用した半導体のエツチング加工につ
いてはすでに述べた通りであるが、本願発明による電子
誘起脱離を利用したエツチングでは集束した電子ビーム
径の数倍の精度での加工が可能となり、数nmサイズの
微細バタンを形成することができる。従って本願発明に
よれば、従来では極めて困難であった半導体量子細線構
造および量子箱構造を形成するに十分な微細エツチング
加工が可能となる。
The etching process of semiconductors using the photo-induced desorption phenomenon has already been described, but the etching process using electron-induced desorption according to the present invention enables processing with an accuracy several times the diameter of the focused electron beam. , it is possible to form fine battens with a size of several nanometers. Therefore, according to the present invention, it becomes possible to perform fine etching processing sufficient to form semiconductor quantum wire structures and quantum box structures, which were extremely difficult in the past.

また、実際に量子細線および量子箱構造を形成するには
、上述のエツチングによって得られた微細バタン上に半
導体薄膜や場合によっては誘電体膜を堆積させ、微細バ
タンを完全に埋め込むことが必要である。その場合には
、微細バタンとその上に堆積させる薄膜との界面の汚染
を極力抑えなければならない。なぜなら単に界面汚染だ
けの問題でなく埋め込もうとする対象がnmスケールの
微細バタンであるので、数原子層程度の汚染物質層でも
微細バタンの形状そのものに変更をきたしてしまうから
である。従って、当然ながら一度大気にきらした後に、
被加工半導体全体を数原子暦分エツチングするような方
法は用いることができない。そこで、本願の第2の発明
では界面汚染の防止のため、エツチング後に試料を大気
にさらすことなくエツチングを行うのと同一容器内にお
いて、またはエツチングを行う容器内からロードロック
機構により他の容器に移して薄膜堆積を行う。また、エ
ツチングによる微細バタンの埋め込みを均一かつ完全に
するため薄膜堆積には化学的気相堆積(CVD)法を用
いる。
Furthermore, in order to actually form quantum wire and quantum box structures, it is necessary to deposit a semiconductor thin film or, in some cases, a dielectric film on the fine battens obtained by the above-mentioned etching to completely bury the fine battens. be. In that case, it is necessary to suppress contamination of the interface between the fine battens and the thin film deposited thereon as much as possible. This is because not only is the problem of interfacial contamination, but also because the object to be buried is nanometer-scale fine bumps, and even a contaminant layer of several atomic layers can cause a change in the shape of the fine bumps. Therefore, of course, once exposed to the atmosphere,
It is not possible to use a method that involves etching the entire semiconductor to be processed by several atomic cycles. Therefore, in the second invention of the present application, in order to prevent interface contamination, etching is performed without exposing the sample to the atmosphere after etching in the same container, or from the container in which etching is performed to another container using a load lock mechanism. Transfer and perform thin film deposition. Further, in order to uniformly and completely embed the fine batten by etching, a chemical vapor deposition (CVD) method is used for thin film deposition.

(実施例) 次に、本願発明の実施例について図面を参照しながら詳
細な説明を行う。
(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本願の第1および第2の発明においてエツチ
ング加工およびCVDを行う装置の構成を模式的に示す
図である。本願の第1の発明は本願の第2の発明に用い
られるから、以下では本願の両発明の実施例を併せて説
明する。加工が施される半導体11(以下では半導体試
料と称する)はヒータ21の上に固定されチャンバ31
の中に配置きれる。電子ビーム41は電子銃42によっ
て発生許せられるが、その際はバルブ51を閉じた状態
で排気ポンプ32によりチャンバ31内を高真空に引く
。シーケンサ43は電子ビーム41のエネルギー、強度
および走査を制御し、また2次電子検出器44からの信
号を処理して走査電子顕微鏡像をモニタ45で観測する
ための機部を有する。電子ビーム41の照射による半導
体試料11の電子誘起脱離エツチングは、ヒータ21で
半導体試料11を適当な温度に加熱することによって生
じる。エツチングによって微細バタンを形成するには、
先ず半導体試料11を加熱しない状態で走査電子顕微鏡
像を観測し、エツチングを行いたい場所を決め、エツチ
ング時の電子ビーム41の走査場所、エネルギー、ビー
ム径。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an apparatus for performing etching processing and CVD in the first and second inventions of the present application. Since the first invention of the present application is used for the second invention of the present application, examples of both inventions of the present application will be described below. A semiconductor 11 to be processed (hereinafter referred to as a semiconductor sample) is fixed on a heater 21 and placed in a chamber 31.
It can be placed inside. The electron beam 41 is allowed to be generated by the electron gun 42, but at that time, the inside of the chamber 31 is drawn to a high vacuum by the exhaust pump 32 with the valve 51 closed. The sequencer 43 controls the energy, intensity, and scanning of the electron beam 41, and has a machine section for processing signals from the secondary electron detector 44 and observing a scanning electron microscope image on a monitor 45. Electron-induced desorption etching of the semiconductor sample 11 by irradiation with the electron beam 41 occurs by heating the semiconductor sample 11 to an appropriate temperature with the heater 21. To form fine battens by etching,
First, a scanning electron microscope image of the semiconductor sample 11 is observed without heating, a location to be etched is determined, and the scanning location, energy, and beam diameter of the electron beam 41 during etching are determined.

ビーム強度および走査速度をシーケンサ43によって設
定する。続いて、半導体試料11を指定する温度に加熱
して設定した条件で電子ビーム41の照射を行う。
Beam intensity and scanning speed are set by sequencer 43. Subsequently, the semiconductor sample 11 is heated to a specified temperature and irradiated with the electron beam 41 under the set conditions.

次に、微細エツチング加工の終了した半導体試料11上
にCVDによって薄膜を堆積させるためには、電子ビー
ム41の発生を停止許せた状態で半導体試料11を適当
な温度に加熱し、バルブ51を開けて反応性ガス導入口
52から薄膜の原料となる反応性ガスをチャンバ31内
に導入する。この際、排気ポンプ32を動作させ、また
反応性ガスの供給量を制御することで、チャンバ31の
内圧および薄膜の堆積速度を制御することができる。
Next, in order to deposit a thin film by CVD on the semiconductor sample 11 that has undergone the fine etching process, the semiconductor sample 11 is heated to an appropriate temperature while the generation of the electron beam 41 is allowed to stop, and the valve 51 is opened. A reactive gas, which will be a raw material for the thin film, is introduced into the chamber 31 from the reactive gas inlet 52 . At this time, the internal pressure of the chamber 31 and the deposition rate of the thin film can be controlled by operating the exhaust pump 32 and controlling the amount of reactive gas supplied.

第2図に量子井戸構造を有する半導体試料を電子ビーム
41によってエツチング加工する様子を模式的に示した
。矢印104は電子ビーム41の走査方向を示している
。本図(a)は適当な間隔で電子ビーム41を直線状に
走査させることにより単一の量子井戸Jiff 101
とそれをはさむバリア層102を細線形にエツチングす
る様子を表わしている。−回の走査でエツチングされる
幅、及び深さは半導体試料の材質、電子ビーム41のエ
ネルギー、ビーム径、ビーム強度、および走査速度によ
って決まる。第2図(’o )は同図(a)の細線形エ
ツチングバタン103の垂直方向に電子ビーム41を走
査することによって箱形エツチングバタン105が形成
される様子を表わしている。
FIG. 2 schematically shows how a semiconductor sample having a quantum well structure is etched by an electron beam 41. An arrow 104 indicates the scanning direction of the electron beam 41. This figure (a) shows a single quantum well Jiff 101 by scanning an electron beam 41 linearly at appropriate intervals.
This shows how the barrier layer 102 sandwiching the barrier layer 102 is etched into a thin line. The width and depth etched in the - times of scanning are determined by the material of the semiconductor sample, the energy of the electron beam 41, the beam diameter, the beam intensity, and the scanning speed. FIG. 2('o) shows how a box-shaped etching button 105 is formed by scanning the electron beam 41 in the vertical direction of the thin linear etching button 103 shown in FIG. 2(a).

第3図(a)、(b)はそれぞれ、第2図(a)、(b
)に示した細線形エツチングバタン103および箱形エ
ツチングパタン105を、バリア層102と同組成の薄
膜を堆積させて埋め込み、量子細線201と量子箱20
2構造を形成した様子を模式的に示している。電子ビー
ムによるエツチングの深さが数十nmのオーダならば、
CVDによって数百nm厚に薄膜を堆積させることでエ
ツチング加工ンは完全に埋め込まれ、また薄膜堆積終了
後の表面もほぼ完全に平坦になる。
Figures 3(a) and (b) are respectively shown in Figures 2(a) and (b).
) The thin linear etching pattern 103 and the box-shaped etching pattern 105 shown in FIG.
This diagram schematically shows how two structures are formed. If the depth of etching by the electron beam is on the order of several tens of nanometers,
By depositing a thin film several hundred nm thick by CVD, the etched holes are completely buried, and the surface becomes almost completely flat after the thin film is deposited.

本実施例では、半導体試料11として無ドーピングの(
100)面に切り出したβ型硫化亜鉛(ZnS )基板
上に、10nm厚の無ドーピングセレン化亜鉛(Zn5
e )量子井戸層とさらにその上に10nm厚の無ドー
ピングZnS層をエピタキシャル成長きせたものを用い
た。エツチング加工を行う際には、1O−JIorr以
下の真空度において電子ビーム41を、エネルギー25
keV 、ビーム径10nm、ビーム電流1OOpAと
なるようにして、300℃に力U熱した半導体試料11
上を107ay+/sの速度で走査させた。この条件に
より、エツチング深さエツチング幅とも30nmの加工
を行うことができた。電子ビーム41を40nmの間隔
で平行に走査させることにより10nm幅、 30nm
高の細線形エツチングパタン103が得られた。またこ
の細線形エツチングバタン103に垂直方向に電子ビー
ム41を40nmの間隔で平行に走査させることによっ
て上面の一辺が10nm 、高830nmの箱形エツチ
ングパタン105が得られた。これらのエツチングは、
10s+X1(banの面積にわたって行った。
In this example, the semiconductor sample 11 is an undoped (
A 10 nm thick layer of undoped zinc selenide (Zn5) was placed on a β-type zinc sulfide (ZnS) substrate cut into
e) A quantum well layer and a 10 nm thick undoped ZnS layer epitaxially grown thereon were used. When performing etching, the electron beam 41 is irradiated with an energy of 25
keV, a beam diameter of 10 nm, and a beam current of 100 pA, the semiconductor sample 11 was heated to 300°C.
The top was scanned at a speed of 107ay+/s. Under these conditions, etching depth and width were both 30 nm. By scanning the electron beam 41 in parallel at intervals of 40 nm, a width of 10 nm and a width of 30 nm are obtained.
A fine linear etching pattern 103 of high quality was obtained. Further, by scanning the electron beam 41 in the vertical direction parallel to the thin linear etching pattern 103 at intervals of 40 nm, a box-shaped etching pattern 105 having a side of 10 nm and a height of 830 nm on the upper surface was obtained. These etchings are
10s+X1 (performed over the area of the ban).

エツチング加工ンの埋め込みは、エツチング加工後の半
導体試料11を400℃に加熱したまま、ZnS薄膜を
CVDさせることによって行った。1!i子ビーム41
の照射の停止後、ただちにバルブ51を開けて反応性ガ
ス導入口52からジメチル亜鉛(DMZri )と硫化
水素(Has)をモル比1:10でチャンバ31内に供
給し、全圧力が10−”Torrとなるように流量を制
御した。この条件でZnS薄膜の成長速度は300nm
/hourであったが、実施例では500nmの厚みま
で成長を行った。
The etching process was performed by CVDing the ZnS thin film while heating the semiconductor sample 11 after the etching process to 400°C. 1! i child beam 41
Immediately after the irradiation has stopped, the valve 51 is opened and dimethylzinc (DMZri) and hydrogen sulfide (Has) are supplied into the chamber 31 at a molar ratio of 1:10 from the reactive gas inlet 52, so that the total pressure is 10. The flow rate was controlled to be Torr. Under these conditions, the growth rate of the ZnS thin film was 300 nm.
/hour, but in the example, growth was performed to a thickness of 500 nm.

以上の手続きにより製作したサンプル内に期待どおり量
子細線201、または量子箱202が形成されているこ
とを確認するため、低温フォトルミネッセンスを用いて
エキシトン発光のピーク位置について調べた。サンプル
を6,5kまで冷却し、Arイオンレーザから得られる
360nm付近の約100Pの紫外レーザ光を10PI
径に集光してサンプルに照射した。ルミネッセンスは集
光した後に、分光器を通し光電子増倍管によって受光し
た。測定の結果、量子細線および量子箱を形成していな
い量子井戸部分におけるエキシトンによるルミネッセン
スは、そのピーク位置が2.75eVにあることが分っ
た。これに対し、細線バタンを設けた部分のフォトルミ
ネッセンスのエキシトンピークは約2.7eVのエネル
ギー位置にあり、また細線パタンの幅の減少とともにエ
キシトンピークは低エネルギー側に移動することが分っ
た。また箱形パクンを設けた部分のフォトルミネッセン
スのエキシトンピークは約2.6eVのエネルギー位置
にあり、この場合も箱形のサイズの減少とともにエキシ
トンピークが低エネルギー側に顕著に移動することが分
った。
In order to confirm that the quantum wire 201 or quantum box 202 was formed as expected in the sample produced by the above procedure, the peak position of exciton emission was investigated using low-temperature photoluminescence. The sample was cooled to 6.5K, and ultraviolet laser light of about 100P near 360nm obtained from an Ar ion laser was applied to 10PI.
The sample was irradiated with light focused on the diameter. After the luminescence was collected, it was passed through a spectrometer and received by a photomultiplier tube. As a result of the measurement, it was found that the peak position of luminescence due to excitons in the quantum well portion where no quantum wire or quantum box is formed is at 2.75 eV. On the other hand, it was found that the exciton peak of photoluminescence in the portion where the thin line pattern was provided was at an energy position of about 2.7 eV, and that the exciton peak moved to the lower energy side as the width of the thin line pattern decreased. In addition, the exciton peak of photoluminescence in the area where the box-shaped puncture is provided is at an energy position of approximately 2.6 eV, and in this case as well, it was found that the exciton peak shifts significantly to the lower energy side as the size of the box decreases. Ta.

=12− 以上のフォトルミネッセンススビクトルのエキシトンピ
ーク位置変化は量子閉じ込め効果の増加によるエキシト
ン束縛エネルギーの増加によるものであり、量子細線あ
るいは量子箱の形成されていることを示す一つの徴候と
解釈きれる。
=12- The above change in the exciton peak position of the photoluminescent SVC is due to an increase in the exciton binding energy due to an increase in the quantum confinement effect, and can be interpreted as a sign that a quantum wire or quantum box is formed. .

また、フォトルミネッセンスのかわりに光吸収スペクト
ルの測定を行ったところ、同様なエキシトンピーク位置
変化の傾向の他に、エキシトンピークの高エネルギー側
の吸収スペクトル形状が、量子井戸構造の場合エネルギ
ーに殆どよらないフラットなスペクトル形状を示すのに
比べ、細線及び箱形構造の場合、高エネルギー側程吸収
が減少し、かつ細線幅や箱のサイズの減少とともにより
顕著な減少を示すことが確認された。この現象も、量子
細線及び量子箱の形成の一つの徴候と解釈される。
In addition, when we measured the optical absorption spectrum instead of photoluminescence, we found that in addition to the same tendency of exciton peak position change, the absorption spectrum shape on the high energy side of the exciton peak was almost dependent on energy in the case of quantum well structure. In contrast, in the case of thin wire and box-shaped structures, absorption decreases at higher energies, and the decrease becomes more pronounced as the wire width and box size decrease. This phenomenon is also interpreted as a sign of the formation of quantum wires and quantum boxes.

上述の実施例においては、Zn5e/ZnSの量子細線
、量子箱を形成するために、Zn5e/ZnSの量子井
戸サンプルをエツチングし、さらにZnSのCVDを行
った。しかし、本願発明はこの材料系に限定されずI−
VI族、■−■族の多くの種類の半導体材料に対して広
範に適用することができる。各材料ごとに所望のエツチ
ングを行うためには、電子ビームのエネルギー、強度、
ビーム径、走査速度を適切に選べば良い。エツチング加
工のサイズについても、前述の実施例では電子ビーム径
を10nmとして30nm幅のエツチングを行ったが、
電子ビーム径はサブnmまで小さくできることから、よ
り微細化が可能なことは明らかである。また、CvDに
よって堆積させる薄膜についても、供給するガスの種類
を変えることで異なった種類の薄膜を堆積させることが
できるのは言うまでもない。さらに、前に述べた実施例
においては、工・ノチング後の試料の表面汚染を防止す
るため、エツチングとCVDと同一チャンバ内で行った
が、CVDは、エツチング後にロードロツタ機構によっ
て試料を他のチャンバに移してから行っても良い。
In the above example, in order to form Zn5e/ZnS quantum wires and quantum boxes, a Zn5e/ZnS quantum well sample was etched, and ZnS was further subjected to CVD. However, the present invention is not limited to this material system;
It can be widely applied to many kinds of semiconductor materials of group VI and groups 1-2. In order to perform the desired etching for each material, the energy and intensity of the electron beam must be
All you have to do is choose the beam diameter and scanning speed appropriately. Regarding the size of the etching process, in the above example, the electron beam diameter was 10 nm and etching was performed with a width of 30 nm.
Since the electron beam diameter can be reduced to sub-nm, it is clear that further miniaturization is possible. Furthermore, it goes without saying that with respect to thin films deposited by CvD, different types of thin films can be deposited by changing the type of gas to be supplied. Furthermore, in the previous embodiment, etching and CVD were performed in the same chamber in order to prevent surface contamination of the sample after etching and notching. You can move to .

(発明の効果) 以上に述べたように、本願発明を用いれば非常に簡単な
プロセスでnmスケールでの半導体の微細エツチング加
工を行うことが可能となり、さらにエツチング加工後の
微細埋め込み構造を形成することが可能となる。これに
より従来に比べ飛躍的に特性の改善されたデバイスや全
く新しい半導体デバイスの提供が可能となる。
(Effects of the Invention) As described above, by using the present invention, it becomes possible to perform micro-etching of semiconductors on the nm scale with a very simple process, and furthermore, it is possible to form a micro-embedded structure after etching. becomes possible. This makes it possible to provide devices with dramatically improved characteristics compared to conventional ones and completely new semiconductor devices.

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

第1図は、本願の第1および第2の発明におけるエツチ
ング加工およびCVDを行うための装置の構成を模式的
に示す図である。また、第2図は、量子井戸構造を有す
る半導体試料に本願の第1の発明を適用して電子ビーム
によって細線状または箱状にエツチング加工する様子を
模式的に示す図である。さらに、第3図は、電子ビーム
によるエツチング加工後の半導体試料上に本願の第2の
発明におけるCvpによって半導体薄膜を堆積させて形
成した半導体量子細線および量子箱構造を示す模式図で
ある。 11・・・半導体試料、21・・・ヒータ、31・・・
チャンバ、32・・・排気ポンプ、41・・・電子ビー
ム、42・・・電子銃、43・・・シーケンサ、45・
・・モニタ、51・・・パルプ、52・・・反応性ガス
導入口、101・・・量子井戸層、102・・・バリア
層、103・・・細線形エツチングバタン、104・・
・電子ビームの走査方向、105・・・箱形エツチング
バタン、201・・・量子細線、202・・・量子箱。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an apparatus for performing etching processing and CVD in the first and second inventions of the present application. Further, FIG. 2 is a diagram schematically showing how a semiconductor sample having a quantum well structure is etched into a thin wire shape or box shape using an electron beam by applying the first invention of the present application. Further, FIG. 3 is a schematic diagram showing a semiconductor quantum wire and a quantum box structure formed by depositing a semiconductor thin film by Cvp according to the second invention of the present application on a semiconductor sample after etching with an electron beam. 11... Semiconductor sample, 21... Heater, 31...
Chamber, 32... Exhaust pump, 41... Electron beam, 42... Electron gun, 43... Sequencer, 45...
...Monitor, 51...Pulp, 52...Reactive gas inlet, 101...Quantum well layer, 102...Barrier layer, 103...Thin linear etching button, 104...
- Scanning direction of electron beam, 105... Box-shaped etching button, 201... Quantum wire, 202... Quantum box.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空中において200℃以上に加熱した半導体に
集束電子ビームを照射することにより照射部を直接エッ
チングすることを特徴とする半導体微細加工方法。
(1) A semiconductor microfabrication method characterized by directly etching the irradiated portion by irradiating a semiconductor heated to 200° C. or higher in vacuum with a focused electron beam.
(2)真空中において半導体に集束電子ビームを照射す
ることにより電子誘起脱離を利用して照射部を直接エッ
チングした後に、該半導体を一度も大気に触れさせるこ
となく該半導体上に化学的気相堆積法により薄膜を形成
することを特徴とする半導体微細埋込構造形成方法。
(2) After directly etching the irradiated area using electron-induced desorption by irradiating a semiconductor with a focused electron beam in a vacuum, a chemical vapor is applied onto the semiconductor without ever exposing the semiconductor to the atmosphere. A method for forming a semiconductor fine buried structure characterized by forming a thin film by a phase deposition method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02183527A (en) * 1989-01-10 1990-07-18 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk Semiconductor etching method and machining device for semiconductor
JP2004330793A (en) * 2000-05-22 2004-11-25 Seiko Epson Corp Method for removing fluororesin in fine hole and apparatus for removing the same
US7291281B2 (en) 2000-05-22 2007-11-06 Seiko Epson Corporation Head member, method for ink-repellent treatment and apparatus for the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02183527A (en) * 1989-01-10 1990-07-18 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk Semiconductor etching method and machining device for semiconductor
JP2004330793A (en) * 2000-05-22 2004-11-25 Seiko Epson Corp Method for removing fluororesin in fine hole and apparatus for removing the same
US7291281B2 (en) 2000-05-22 2007-11-06 Seiko Epson Corporation Head member, method for ink-repellent treatment and apparatus for the same
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