JPH0783017B2 - 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
- JPH0783017B2 JPH0783017B2 JP2255093A JP2255093A JPH0783017B2 JP H0783017 B2 JPH0783017 B2 JP H0783017B2 JP 2255093 A JP2255093 A JP 2255093A JP 2255093 A JP2255093 A JP 2255093A JP H0783017 B2 JPH0783017 B2 JP H0783017B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gaas
- electron beam
- etching
- compound semiconductor
- mask
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを用いた化
合物半導体の微細加工方法に関し、さらに詳しくはナノ
メータスケールの精度で微細な加工をＧａＡｓ等の化合
物半導体に施す方法に関する。
合物半導体の微細加工方法に関し、さらに詳しくはナノ
メータスケールの精度で微細な加工をＧａＡｓ等の化合
物半導体に施す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体の微細加工技術は半導体プ
ロセス上重要である。特に最近のトピックとして電子ビ
ームを用いた微細加工が注目されている。この様な電子
ビームを用いたドライエッチングにはＧａＡｓ化合物半
導体上にＩｎＧａＡｓ成長層をマスクとしてこれを電子
ビームでパターニングし、更に下地の化合物半導体材料
に転写する方法が第５３回応用物理学会学術講演会予稿
集に掲載の河本等による技術論文“ＩｎＧａＡｓ薄膜マ
スクを用いたＧａＡｓのＥＢ励起エッチング”に提案さ
れている。
ロセス上重要である。特に最近のトピックとして電子ビ
ームを用いた微細加工が注目されている。この様な電子
ビームを用いたドライエッチングにはＧａＡｓ化合物半
導体上にＩｎＧａＡｓ成長層をマスクとしてこれを電子
ビームでパターニングし、更に下地の化合物半導体材料
に転写する方法が第５３回応用物理学会学術講演会予稿
集に掲載の河本等による技術論文“ＩｎＧａＡｓ薄膜マ
スクを用いたＧａＡｓのＥＢ励起エッチング”に提案さ
れている。
【０００３】図３は、この従来例の工程図である。図３
（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ半導体
層２を成長し、更にその上にＩｎＧａＡｓ層３３を成長
する。次に同図（ｂ）に示すように電子ビーム４と塩素
ガス５を同時に照射しＩｎＧａＡｓ層３３をエッチング
する。その後同図（ｃ）に示すように電子ビームを切
り、塩素ガス５だけで下地のＧａＡｓをエッチングす
る。このときＩｎＧａＡｓ層３３のマスクは塩素ガス５
に対して耐性を持つ。従って以上のプロセスからＧａＡ
ｓのパターニングが実現されている。
（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ半導体
層２を成長し、更にその上にＩｎＧａＡｓ層３３を成長
する。次に同図（ｂ）に示すように電子ビーム４と塩素
ガス５を同時に照射しＩｎＧａＡｓ層３３をエッチング
する。その後同図（ｃ）に示すように電子ビームを切
り、塩素ガス５だけで下地のＧａＡｓをエッチングす
る。このときＩｎＧａＡｓ層３３のマスクは塩素ガス５
に対して耐性を持つ。従って以上のプロセスからＧａＡ
ｓのパターニングが実現されている。
【０００４】この様な電子ビームを用いた微細加工で
は、イオンに比べて１万倍以上も軽い電子を照射するか
ら従来のイオンを用いたドライエッチングの様なイオン
照射損傷がなく、損傷の少ない加工が可能である。
は、イオンに比べて１万倍以上も軽い電子を照射するか
ら従来のイオンを用いたドライエッチングの様なイオン
照射損傷がなく、損傷の少ない加工が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＩｎＧａＡｓ層をマス
クとして用いる従来技術では、ＩｎＧａＡｓ層がＧａＡ
ｓ基板に格子整合しない歪系であるから、混晶組成およ
び成長膜厚を精密に制御する必要がある。歪の度合いが
大きすぎるとＩｎＧａＡｓ層にクラックが入りマスクと
して機能しなくなる事も起こる。
クとして用いる従来技術では、ＩｎＧａＡｓ層がＧａＡ
ｓ基板に格子整合しない歪系であるから、混晶組成およ
び成長膜厚を精密に制御する必要がある。歪の度合いが
大きすぎるとＩｎＧａＡｓ層にクラックが入りマスクと
して機能しなくなる事も起こる。
【０００６】また、ＩｎＧａＡｓ層における成長膜内の
組成は均一でなく、表面近傍ほどＩｎの組成が大きくな
り、いわゆるＩｎ偏析が起きる事が知られている。その
ためマスク効果としての再現性の無いＩｎＧａＡｓ層が
成長する事もありマスクの再現性および制御性を保持す
るのはなかなか困難であり、ひいては化合物半導体の微
細加工の再現性および制御性を保持するのは容易でなか
った。本発明の目的は、Ｉｎの表面偏析の無い、再現性
および制御性に優れた半導体マスクを形成し、このマス
クにより化合物半導体を微細に加工する方法を提供する
事にある。
組成は均一でなく、表面近傍ほどＩｎの組成が大きくな
り、いわゆるＩｎ偏析が起きる事が知られている。その
ためマスク効果としての再現性の無いＩｎＧａＡｓ層が
成長する事もありマスクの再現性および制御性を保持す
るのはなかなか困難であり、ひいては化合物半導体の微
細加工の再現性および制御性を保持するのは容易でなか
った。本発明の目的は、Ｉｎの表面偏析の無い、再現性
および制御性に優れた半導体マスクを形成し、このマス
クにより化合物半導体を微細に加工する方法を提供する
事にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による微細加工方法では、ＧａＡｓ又はＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造
の化合物半導体表面にＩｎＡｓとＧａＡｓの超格子構造
を積層する工程と、前記超格子構造にハロゲン原子を含
む反応性ガス中で電子ビームを照射して前記超格子構造
を部分的にエッチングする事によりパターンを形成する
固定と、このパターン形成工程により形成された超格子
構造をマクスとして前記ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導
体のエッチングをする工程とを有するものである。
に、本発明による微細加工方法では、ＧａＡｓ又はＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造
の化合物半導体表面にＩｎＡｓとＧａＡｓの超格子構造
を積層する工程と、前記超格子構造にハロゲン原子を含
む反応性ガス中で電子ビームを照射して前記超格子構造
を部分的にエッチングする事によりパターンを形成する
固定と、このパターン形成工程により形成された超格子
構造をマクスとして前記ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導
体のエッチングをする工程とを有するものである。
【０００８】ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのヘ
テロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体のエッチ
ングは、ハロゲン原子を含む反応性ガスによるガスエッ
チングによって行ってもよいし、又はＧａＡｓ又はＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造
の化合物半導体のエッチングはハロゲン原子を含む反応
性ガス中で電子ビームを照射して行う電子ビームアシス
トエッチングで行ってもよい。
テロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体のエッチ
ングは、ハロゲン原子を含む反応性ガスによるガスエッ
チングによって行ってもよいし、又はＧａＡｓ又はＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造若しくは量子井戸構造
の化合物半導体のエッチングはハロゲン原子を含む反応
性ガス中で電子ビームを照射して行う電子ビームアシス
トエッチングで行ってもよい。
【０００９】
【作用】本発明では、ＩｎＡｓとＧａＡｓの超格子構造
をマスクとして用いる事でＩｎＧａＡｓマスクで問題と
なった表面偏析を回避し、制御性および再現性に優れた
電子ビームパターニングプロセスが実現できる。
をマスクとして用いる事でＩｎＧａＡｓマスクで問題と
なった表面偏析を回避し、制御性および再現性に優れた
電子ビームパターニングプロセスが実現できる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す工程
図である。図１（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ層２を結晶成長し、更にその表面にＩｎＡｓ／
ＧａＡｓの単原子層超格子を５周期成長してマスク層３
とした。結晶成長には分子線結晶成長法（ＭＢＥ）を用
いた。
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す工程
図である。図１（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ層２を結晶成長し、更にその表面にＩｎＡｓ／
ＧａＡｓの単原子層超格子を５周期成長してマスク層３
とした。結晶成長には分子線結晶成長法（ＭＢＥ）を用
いた。
【００１１】次に、同図（ｂ）に示すように基板温度を
１６０℃に加熱し、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中
で加速電圧３ｋＶの電子ビーム４を表面に部分的に照射
し、電子ビームアシストエッチングを５分間行った。こ
の結果、電子ビーム４を照射した部分の超格子構造マス
ク層３だけがエッチングされ、パターンが形成できた。
一方、電子ビーム４が照射されなかった超格子構造マス
ク層３には塩素ガス５によるエッチングは起こらなかっ
た。
１６０℃に加熱し、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中
で加速電圧３ｋＶの電子ビーム４を表面に部分的に照射
し、電子ビームアシストエッチングを５分間行った。こ
の結果、電子ビーム４を照射した部分の超格子構造マス
ク層３だけがエッチングされ、パターンが形成できた。
一方、電子ビーム４が照射されなかった超格子構造マス
ク層３には塩素ガス５によるエッチングは起こらなかっ
た。
【００１２】次に同図（ｃ）に示すように基板温度を１
００℃に下げ、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５でガス
エッチングを行った。この結果、電子ビームアシストエ
ッチングにより形成した超格子構造マスク層の開口部６
を通してのみＧａＡｓ成長層２のガスエッチングができ
た。
００℃に下げ、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５でガス
エッチングを行った。この結果、電子ビームアシストエ
ッチングにより形成した超格子構造マスク層の開口部６
を通してのみＧａＡｓ成長層２のガスエッチングができ
た。
【００１３】図２は、本発明の第２の実施例を示す工程
図である。
図である。
【００１４】図２（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上
にＧａＡｓ層２を結晶成長し、更にその表面にＩｎＡｓ
／ＧａＡｓの単原子層超格子を５周期成長してマスク層
３とした。結晶成長には分子線結晶成長法（ＭＢＥ）を
用いた。
にＧａＡｓ層２を結晶成長し、更にその表面にＩｎＡｓ
／ＧａＡｓの単原子層超格子を５周期成長してマスク層
３とした。結晶成長には分子線結晶成長法（ＭＢＥ）を
用いた。
【００１５】次に、同図（ｂ）に示すように基板温度を
１６０℃に加熱し、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中
で加速電圧３ｋＶの電子ビーム４を表面に部分的に照射
し、電子ビームアシストエッチングを５分間行った。こ
の結果、電子ビーム４を照射した部分の超格子構造マス
ク層３だけがエッチングされ、パターンが形成できた。
一方、電子ビーム４が照射されなかった超格子構造マス
ク層３には塩素ガス５によるエッチングは起こらなかっ
た。
１６０℃に加熱し、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中
で加速電圧３ｋＶの電子ビーム４を表面に部分的に照射
し、電子ビームアシストエッチングを５分間行った。こ
の結果、電子ビーム４を照射した部分の超格子構造マス
ク層３だけがエッチングされ、パターンが形成できた。
一方、電子ビーム４が照射されなかった超格子構造マス
ク層３には塩素ガス５によるエッチングは起こらなかっ
た。
【００１６】次に同図（ｃ）に示すように基板温度を５
０℃に下げ、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中で加速
電圧５００Ｖのシャワー状電子ビーム２７を基板前面に
照射し、３０分間電子ビームアシストエッチングを行っ
た。この結果、電子ビームアシストエッチングにより形
成した超格子構造マスク層３の開口部６を通してのみＧ
ａＡｓ成長層２のガスエッチングができた。一方、超格
子構造マスク層３が残っている部分ではエッチングは進
行せずマスク効果が十分ある事が確認できた。以上の実
施例ではＧａＡｓ層の加工の例を示しているが、本発明
の方法によれば、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造
または量子井戸構造の加工ができる事は言うまでもな
い。
０℃に下げ、５×１０-5Ｔｏｒｒの塩素ガス５中で加速
電圧５００Ｖのシャワー状電子ビーム２７を基板前面に
照射し、３０分間電子ビームアシストエッチングを行っ
た。この結果、電子ビームアシストエッチングにより形
成した超格子構造マスク層３の開口部６を通してのみＧ
ａＡｓ成長層２のガスエッチングができた。一方、超格
子構造マスク層３が残っている部分ではエッチングは進
行せずマスク効果が十分ある事が確認できた。以上の実
施例ではＧａＡｓ層の加工の例を示しているが、本発明
の方法によれば、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構造
または量子井戸構造の加工ができる事は言うまでもな
い。
【００１７】
【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明の微細加工方法によれば、ＩｎＡｓとＧａ
Ａｓとの超格子構造をマスクとして用いる事で従来問題
となっていた、マスクの制御性および再現性の問題を回
避し、ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構
造若しくは量子井戸構造をナノメータスケールの精度で
優れた制御性および再現性をもって微細に加工できた。
うに、本発明の微細加工方法によれば、ＩｎＡｓとＧａ
Ａｓとの超格子構造をマスクとして用いる事で従来問題
となっていた、マスクの制御性および再現性の問題を回
避し、ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのヘテロ構
造若しくは量子井戸構造をナノメータスケールの精度で
優れた制御性および再現性をもって微細に加工できた。
【図１】本発明の第１の実施例の微細加工方法を示す工
程図である。
程図である。
【図２】本発明の第２の実施例の微細加工方法を示す工
程図である。
程図である。
【図３】従来例の微細加工方法を示す工程図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＡｓ成長層 ３ 超格子構造マスク層 ３３ ＩｎＡｓマスク層 ４ 電子ビーム ５ 塩素ガス ６ 開口部 ２７ シャワー状電子ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/778 29/80 29/812 9171−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ａ 9171−4Ｍ Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの
ヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体表面に
ＩｎＡｓとＧａＡｓとの超格子構造を積層する工程と、
前記超格子構造にハロゲン原子を含む反応性ガス中で電
子ビームを照射して前記超格子構造を部分的にエッチン
グする事によりパターンを形成する工程と、このパター
ン形成工程により形成されたパターン化超格子構造をマ
スクとして前記ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの
ヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体のエッ
チングをする工程とを含むことを特徴とする化合物半導
体の微細加工方法。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの
ヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体のエッ
チングは、ハロゲン原子を含む反応性ガスによるガスエ
ッチングである請求項１に記載の微細加工方法。 - 【請求項３】 ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの
ヘテロ構造若しくは量子井戸構造の化合物半導体のエッ
チングはハロゲン原子を含む反応性ガス中で電子ビーム
を照射して行う電子ビームアシストエッチングである請
求項１に記載の微細加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255093A JPH0783017B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255093A JPH0783017B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236862A JPH06236862A (ja) | 1994-08-23 |
| JPH0783017B2 true JPH0783017B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=12085956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2255093A Expired - Fee Related JPH0783017B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 化合物半導体の微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783017B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-10 JP JP2255093A patent/JPH0783017B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06236862A (ja) | 1994-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960305 |
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