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ION BEAM MICROMACHINING METHOD foreign

Patent code P08A013518
File No. KG0003
Posted date Jun 13, 2008
Application number P2001-238972
Publication number P2003-051488A
Patent number P4803513
Date of filing Aug 7, 2001
Date of publication of application Feb 21, 2003
Date of registration Aug 19, 2011
Inventor
  • (In Japanese)金子 忠昭
  • (In Japanese)浅岡 康
  • (In Japanese)佐野 直克
Applicant
  • (In Japanese)学校法人関西学院
Title ION BEAM MICROMACHINING METHOD foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion beam micromachining method for forming a fine circuit pattern used for a quantum device on the surface of a GaxIn1-xAsyP1-y surface, without the need for previously removing a surface oxide film of As2O3, As2O, Ga2O, etc., naturally formed on the surface of the GaxIn1-xAsyP1-y layer containing GaAs nor forming a mask for dry etching for forming a complicated fine circuit pattern.
SOLUTION: After Ga ions, controlled to an arbitrary ion beam diameter and ion current density are injected into the surface of the GaxIn1-xAsyP1-y (0≤x, y≤1) which includes a single-body GaAs and InP substrate to substitute an oxide layer for Ga2O3 or Ga2O or product it by Ga ion implantation, in the presence of a surface oxide film formed on the surface of the GaxIn1-xAsyP1-y layer or by oxide molecule irradiation, the surface of the GaxIn1-xAsyP1-y layer is etched on a dry basis in a single-atom layer units with a brominated body to remove the surface oxide film other than the part substituted for Ga2O3 or Ga2O and the GaxIn1-xAsyP1-y layer.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、マイクロエレクトロニクスの中核をなすULSIの集積度の向上とともに、これら量子デバイスにおける回路パターンは微細化の一途をたどっている。従来、半導体デバイスの作製プロセスでは、絶縁膜や金属薄膜の不要部分を、レジストパターン通りに高精度で取り除くための基礎技術として、半導体結晶のエッチング法が広く採用されている。このエッチング法のための手段として、ハロゲンガスを用いたドライエッチングの検討も進められている。このドライエッチングは、超高真空中の比較的清浄な雰囲気でエッチングを行うため、微細な量子デバイスの加工が可能なものとして期待されている。



例えば、デバイス材料として代表的なSiについては、フッ素および塩素系のハロゲンガスによるドライエッチングプロセスが検討されてきている。しかしながら、これまでのところ、このシリコンの場合についても、より微細な量子素子を作製するためのドライエッチングプロセスはいまだ完成していないのが実情である。そして、GaAsを含むGaxIn1-xAsyP1-y等の化合物半導体についてもドライエッチングプロセスに関する報告は多いが、量子素子の作製を可能とする技術的手段についてはいまだSi同様に、完成していないのが実情である。



例えば、GaAsはSiに比べ電子の移動度が大きく、Siより高周波、高速の動作が可能な材料であって、資源の豊かさ、結晶の完全性等の点から工業規模の大きさで発展し、Siに代わり、その限界を克服する化合物半導体の1種としてその優れた性質と多様性で注目されているものである。またこのGaAs等の化合物半導体のエピタキシャル結晶技術として、MBE(分子線エピタキシャル成長)法や、MOCVD(有機金属気相成長)法等の技術が進歩し、一様な結晶成長が可能になってきており、化合物半導体のデバイス材料としての重要度は増してきている。



そこで、本発明者は、化合物半導体等に対する従来のハロゲンガスによるドライエッチング方法の技術的限界を克服するドライエッチング方法として、半導体結晶表面を臭素化物により一原子層単位でドライエッチングする方法を開発し、特開平8-321483号公報で開示している。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、化合物半導体基板、特にGaAs及びInP基板上にエピタキシャル成長された、GaxIn1-xAsyP1-y層表面のイオンビーム微細加工方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
単体のGaAs及びInP基板を含む、GaxIn1-xAsyP1-y(0≦x、y≦1)層表面に、任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したGaイオンを注入し、前記GaxIn1-xAsyP1-y層表面に形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のもとでのGaイオン打ち込みにより酸化層を選択的にGa2O3置換又は生成させた後、前記GaxIn1-xAsyP1-y層表面を臭素化物により一原子層単位でドライエッチングし、前記Ga2O3置換した部分以外の前記表面酸化膜及びGaxIn1-xAsyP1-y基板を除去するネガ型リソグラフィを可能にするイオンビーム微細加工方法。

【請求項2】
 
単体のGaAs及びInP基板を含む、GaxIn1-xAsyP1-y(0≦x、y≦1)層表面に、任意のイオンビーム径、イオン電流密度に制御したGaイオンを注入し、前記GaxIn1-xAsyP1-y層表面に形成されている表面酸化膜の存在又は酸素分子照射のもとでのGaイオン打ち込みにより酸化層を選択的にGa2O3置換又は生成させ、前記Gaイオンにより前記Ga2O3一部をスパッタリングし、前記Ga2O3スパッタリングされた部分から該Gaイオンを前記GaxIn1-xAsyP1-y層に注入して前記GaxIn1-xAsyP1-y層を非晶質化させた後、臭素化物により一原子層単位でドライエッチングし、前記Ga2O3置換した部分以外の前記表面酸化膜及びその部分のGaxIn1-xAsyP1-y層とGaイオン注入で非晶質化されたGaxIn1-xAsyP1-y層を除去するポジ型リソグラフィを可能にするイオンビーム微細加工方法。

【請求項3】
 
前記臭素化物に、AsBr3、PBr3を用いる請求項1又は2に記載のイオンビーム微細加工方法。

【請求項4】
 
前記Gaイオンの注入量を制御することによって前記GaxIn1-xAsyP1-y層表面を、ナノ・オーダー単位でエッチング深さ、及び加工領域の側面形状をその場で制御することが可能な請求項1~3のいずれかに記載のイオンビーム微細加工方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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21226_01SUM.gif
State of application right Registered
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