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微細パターンの形成方法及び半導体装置の製造方法

国内特許コード P07A010322
整理番号 H13009
掲載日 2007年10月11日
出願番号 特願2002-239427
公開番号 特開2004-079847
登録番号 特許第4037213号
出願日 平成14年8月20日(2002.8.20)
公開日 平成16年3月11日(2004.3.11)
登録日 平成19年11月9日(2007.11.9)
発明者
  • 谷脇 雅文
  • 新田 紀子
出願人
  • 高知県公立大学法人
発明の名称 微細パターンの形成方法及び半導体装置の製造方法
発明の概要 【課題】簡単且つ安価に半導体表面に微細パターンを形成する。
【解決手段】集積イオンビーム(FIB)装置3で単結晶基板1の表面に第1の荷電粒子をFIBとして選択的に照射する工程と、第2の荷電粒子を注入する工程とから少なくともなる。高価な電子ビーム露光装置やX線露光装置等を用いなくても、ナノメータレベルの微細構造を簡単に形成することが可能である。例えば、規則正しく深さ250nm、直径約50nmの凹部、凹部同士を隔てる壁の厚さが約5nm程度の微細構造を単結晶基板1の表面に簡単に作製出来る。
【選択図】   図1
従来技術、競合技術の概要


現在、半導体集積回路の集積化は進み、リフレッシュ動作が必要な随時書き込み読み出しメモリ(DRAM)等の半導体メモリにおいては、ギガビットレベルの集積密度を有した構造が実現されつつある。ギガビットレベルの集積密度を有する半導体集積回路を製造するためには、半導体集積回路を構成する半導体素子の寸法をナノメータレベルの微細寸法にすることが要求される。また、このような微細加工技術の進歩に伴い、メゾスコピックスケールからアトミックスケールの半導体素子も形成出来るようになり、熱電子放射を用いたトランジスタや、単電子の振る舞いを利用した半導体素子等の量子力学的設計を用いた種々の半導体装置の試作が開始されている。更に、最近は光の波長オーダの周期構造を持つ1次元、2次元、3次元の構造体を構成し、古典光学とは異なる量子光学的現象を得ようとするフォトニック結晶の議論もなされている。



従来、半導体基板の表面に微細パターンを形成するためにはエキシマレーザ光等の短波長の光を用いたフォトリソグラフィ法により微細加工を行っていた。しかし、微細パターンの寸法がナノメータレベル、即ち、光の波長以下になると、光では目的とする微細パターンを露光出来ない。そのため光学的露光法に代わり、電子ビーム露光法やX線露光法が使用されつつある。



また、半導体基板の表面にイオン注入することで、微細パターンを形成する方法がある。本発明者等が室温でガリウム砒素(GaAs)やインジウム燐(InP)等の半導体基板の表面にイオン注入を行った結果、表面から一定の深さで非晶質層と損傷領域が形成されるだけで凹部は形成されなかった。通常、室温等の一定温度以上で、イオン注入された半導体基板の表面は、注入されたエネルギが臨界値以上の範囲の深さまで非晶質化するだけであり、表面に凹部が形成されるような変形はみられない。本発明者等が「特開2001-148354号公報」で提案した方法によれば、単結晶基板を-273℃~-50℃に冷却して、イオン注入を行うと単結晶基板の表面に凹部よりなる微細パターンの形成が可能であることが確認された。

産業上の利用分野


本発明は単結晶基板の表面に微細パターンを形成する方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の荷電粒子を単結晶基板の表面に選択的に照射して欠陥を形成する工程と、
前記単結晶基板に第2の荷電粒子を注入して点欠陥を生成し、前記欠陥と前記点欠陥を一体化させ、選択的に凹部を成長させる工程
とを含む微細パターンの形成方法。

【請求項2】
前記第2の荷電粒子を注入するときの前記単結晶基板の温度は、0K以上で前記単結晶基板を成す物質の融点である絶対温度の1/3以下にすることを特徴とする請求項1記載の微細パターンの形成方法。

【請求項3】
前記第1の荷電粒子を集束イオンビームにして前記単結晶基板に照射することを特徴とする請求項1又は2記載の微細パターンの形成方法。

【請求項4】
前記欠陥は、前記単結晶基板の表面に形成される窪みであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の微細パターンの形成方法。

【請求項5】
前記欠陥は、前記単結晶基板の内部に形成されるボイドであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の微細パターンの形成方法。

【請求項6】
第1の荷電粒子を第1導電型化合物半導体単結晶基板の表面に選択的に照射する工程と、
前記第1導電型化合物半導体単結晶基板に第2の荷電粒子を注入し、複数の凹部の周期的配列を形成する工程と、
前記複数の凹部の内部に、第2導電型化合物半導体層を埋め込む工程
とを含む半導体装置の製造方法。

【請求項7】
前記第2の荷電粒子を注入するときの前記第1導電型化合物半導体単結晶基板の温度は、0K以上で前記第1導電型化合物半導体単結晶基板を成す物質の融点である絶対温度の1/3以下の温度にすることを特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】
前記第1の荷電粒子を集束イオンビームにして前記第1導電型化合物半導体単結晶基板に照射することを特徴とする請求項又は記載の半導体装置の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002239427thum.jpg
出願権利状態 登録
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