JPS63237517A - 3−5族化合物膜の選択形成方法 - Google Patents
3−5族化合物膜の選択形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は堆積膜の選択形成方法に係り、特にIII −
V族化合物の堆積膜を自己整合的に形成する選択形成方
法に関する。
V族化合物の堆積膜を自己整合的に形成する選択形成方
法に関する。
本発明による堆積膜の選択形成方法は、例えば半導体集
積回路、光集積回路等に使用される薄膜の作製に適用さ
れる。
積回路、光集積回路等に使用される薄膜の作製に適用さ
れる。
[従来の技術]
第4図は、従来のフォトリソグラフィによる薄膜形成方
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
まず、第4図(A)に示すような均一な組成の材料種か
ら成る基板1を洗浄し、続いて、種々の薄膜堆積法(真
空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ放電法、MBE
法、CVD法等)によって基板1の全面に薄膜2を堆積
させる[同図(B)]。
ら成る基板1を洗浄し、続いて、種々の薄膜堆積法(真
空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ放電法、MBE
法、CVD法等)によって基板1の全面に薄膜2を堆積
させる[同図(B)]。
続いて、薄膜2上にフォトレジスト3を塗布し[同図(
C)]、所望パターンのフォトマスクを用いてフォトレ
ジスト3を感光させ、現像によってフォトレジスト3を
部分的に除去する[同図(D)1゜残留しているフォト
レジスト3をマス°りとして、薄膜2をエツチングし、
所望パターンの薄膜2を形成する[同図(E)]。
C)]、所望パターンのフォトマスクを用いてフォトレ
ジスト3を感光させ、現像によってフォトレジスト3を
部分的に除去する[同図(D)1゜残留しているフォト
レジスト3をマス°りとして、薄膜2をエツチングし、
所望パターンの薄膜2を形成する[同図(E)]。
このようなフォトリソグラフィ工程を繰返すことで、所
望パターンの薄膜を積層し、集積回路を構成する。その
際、各層の薄膜の位置合せが素子の特性にとって極めて
重要な要因となる。特に、超LSIのようにサブミクロ
ンの精度が要求される場合では、位置合せとともに各層
の薄膜の形状の精度も極めて重要となる。
望パターンの薄膜を積層し、集積回路を構成する。その
際、各層の薄膜の位置合せが素子の特性にとって極めて
重要な要因となる。特に、超LSIのようにサブミクロ
ンの精度が要求される場合では、位置合せとともに各層
の薄膜の形状の精度も極めて重要となる。
しかしながら、上記従来の薄膜形成方法では、必要なフ
ォトマスクの位置合せを精度良く行うことが困難であり
、またエツチングにより所望パターンの薄膜を形成して
いるために、形状の精度も不十分である。
ォトマスクの位置合せを精度良く行うことが困難であり
、またエツチングにより所望パターンの薄膜を形成して
いるために、形状の精度も不十分である。
第5図は、従来のリフトオフを用いた薄膜形成方法を示
す工程図である。
す工程図である。
まず、基板1にフォトレジスト4を塗布し[第5図(A
)]、フォトリソグラフィにより所望パターンのフォト
レジスト4を除去する[同図(B)]。
)]、フォトリソグラフィにより所望パターンのフォト
レジスト4を除去する[同図(B)]。
続いて、薄膜堆積法により薄膜5を堆積させ[同図(C
)】、残留フォトレジスト4を溶解除去する。これによ
って残留フォトレジスト4上の薄膜が同時に除去され、
所望パターンの薄膜5が形成される。以上の工程を繰返
して集積回路が構成される。
)】、残留フォトレジスト4を溶解除去する。これによ
って残留フォトレジスト4上の薄膜が同時に除去され、
所望パターンの薄膜5が形成される。以上の工程を繰返
して集積回路が構成される。
しかしながら、このような薄膜形成方法は、フォトレジ
スト上に薄膜の形成を行うために、フォトレジストの耐
用温度以下で薄膜の堆積を行う必要があり、堆積法が大
きく制約される。また、フォトレジストを除去する際に
、残留する薄膜の形状が影響を受けるために、形状の精
度が不十分となる。また、薄膜の側壁部や内部がフォト
レジストの成分であるカーボン等によって汚染される可
能性が高い等の問題点も有している。
スト上に薄膜の形成を行うために、フォトレジストの耐
用温度以下で薄膜の堆積を行う必要があり、堆積法が大
きく制約される。また、フォトレジストを除去する際に
、残留する薄膜の形状が影響を受けるために、形状の精
度が不十分となる。また、薄膜の側壁部や内部がフォト
レジストの成分であるカーボン等によって汚染される可
能性が高い等の問題点も有している。
また、選択堆積法としては、単結晶基板を部分的に非晶
質薄膜で覆い、単結晶基板の露出部分にのみ基板材料と
同一の材料を選択的にエピタキシャル成長させる方法が
知られている。例えば、シリコン単結晶基板を部分的に
シリコン酸化物でてって選択的にシリコンを成長させる
選択エピタキシャル成長(SEG)法(B、D、Joy
ce & J、A、Ba1drey。
質薄膜で覆い、単結晶基板の露出部分にのみ基板材料と
同一の材料を選択的にエピタキシャル成長させる方法が
知られている。例えば、シリコン単結晶基板を部分的に
シリコン酸化物でてって選択的にシリコンを成長させる
選択エピタキシャル成長(SEG)法(B、D、Joy
ce & J、A、Ba1drey。
Nature vol、195,485.1962)、
GaAs基板を5in2゜5i3N4等の非晶質薄膜で
部分的に覆って選択的にGaAsをエピタキシャル成長
させる方法(P、Ra1−Choudhury & D
、に、5chroder J、Electrochem
、 Sac。
GaAs基板を5in2゜5i3N4等の非晶質薄膜で
部分的に覆って選択的にGaAsをエピタキシャル成長
させる方法(P、Ra1−Choudhury & D
、に、5chroder J、Electrochem
、 Sac。
118.107.1971)等ある。
しかしながら、これらの選択堆積法は、単結晶基板の露
出表面から同種の単結晶半導体を選択的に成長させるも
のであるために、下地となる堆積面は単結晶半導体に限
定され、多結晶基板、非晶質絶縁基板には適用されない
。
出表面から同種の単結晶半導体を選択的に成長させるも
のであるために、下地となる堆積面は単結晶半導体に限
定され、多結晶基板、非晶質絶縁基板には適用されない
。
[発明が解決しようとする問題点1
このように従来の堆積膜形成法は使用し得る基板が制限
され、さらに形成された堆積膜のパターンの形状、寸法
精度にも問題があった。本発明はこのような従来の問題
点を解決し、下地基板の結晶性に関係なく、基板上の任
意の部分に、任意の形状のIII −V族化合物膜を自
己整合的に形成する方法を提供することを目的とする。
され、さらに形成された堆積膜のパターンの形状、寸法
精度にも問題があった。本発明はこのような従来の問題
点を解決し、下地基板の結晶性に関係なく、基板上の任
意の部分に、任意の形状のIII −V族化合物膜を自
己整合的に形成する方法を提供することを目的とする。
E問題点を解決するための手段]
上述した従来の問題点を解決するために、本発明による
III −V族化合物膜の形成方法は、核形成密度の小
さい非核形成面(SNDS) と、非核形成面(SND
S)の核形成密度(NDs)より大きな核形成密度(N
DL)を有する核形成面(SNDL) とを有する基体
に、化合物膜形成処理を施して、核形成面(SNDL)
上にのみIII −V族化合物膜を選択形成することを
特徴とする。
III −V族化合物膜の形成方法は、核形成密度の小
さい非核形成面(SNDS) と、非核形成面(SND
S)の核形成密度(NDs)より大きな核形成密度(N
DL)を有する核形成面(SNDL) とを有する基体
に、化合物膜形成処理を施して、核形成面(SNDL)
上にのみIII −V族化合物膜を選択形成することを
特徴とする。
[作用]
本発明においては、核形成密度差を利用して核形成面上
にIII −V族化合物膜を選択的に形成するので、下
地基板は単結晶に限定されることなく、非晶質絶縁物を
使用す乞こともできる。また形成されるIII −V族
化合物膜のパターンは核形成面のパターンに従うので、
所望のパターンのIII −V 族化合物膜を形成する
ことができる。
にIII −V族化合物膜を選択的に形成するので、下
地基板は単結晶に限定されることなく、非晶質絶縁物を
使用す乞こともできる。また形成されるIII −V族
化合物膜のパターンは核形成面のパターンに従うので、
所望のパターンのIII −V 族化合物膜を形成する
ことができる。
[実施例]
本発明が対象とするIII −V族化合物は2元素化合
物に限られず、3元素もしくはそれ以上の多売素III
−V族混晶化合物をも含むものである。一般に堆積膜
形成過程は次のように考えられている。
物に限られず、3元素もしくはそれ以上の多売素III
−V族混晶化合物をも含むものである。一般に堆積膜
形成過程は次のように考えられている。
堆積面の基板が飛来する原子と異なる種類の材料、特に
非晶質材料である場合、飛来する原子は基板表面を自由
に拡散し、または再蒸発する。そして原子同志の衝突の
末、核が形成され、その自由エネルギGの変化ΔGが最
大となるような核(安定核)の犬ぎさrc以上になると
、ΔGは減少し、核は安定に三次元的に成長を続け、島
状となる。
非晶質材料である場合、飛来する原子は基板表面を自由
に拡散し、または再蒸発する。そして原子同志の衝突の
末、核が形成され、その自由エネルギGの変化ΔGが最
大となるような核(安定核)の犬ぎさrc以上になると
、ΔGは減少し、核は安定に三次元的に成長を続け、島
状となる。
核を形成することによって生ずる自由エネルギGの変化
ΔGは、 G= 4πf(θ)((70r2+1/3 ・gv−r
’)f(θ) = 1/4 (2−3cosθ十co
s2θ)ただし、r:核の曲率半径 θ:核の接触角 gv:単位堆積当りの自由エネルギ oo=核と真空間の表面エネルギ と表わされる。ΔGの変化の様子を第6図に示す。同図
において、ΔGが最大値であるときの安定核の曲率半径
が「Cである。
ΔGは、 G= 4πf(θ)((70r2+1/3 ・gv−r
’)f(θ) = 1/4 (2−3cosθ十co
s2θ)ただし、r:核の曲率半径 θ:核の接触角 gv:単位堆積当りの自由エネルギ oo=核と真空間の表面エネルギ と表わされる。ΔGの変化の様子を第6図に示す。同図
において、ΔGが最大値であるときの安定核の曲率半径
が「Cである。
このように核が成長して島状になり、更に成長して島同
志が接触して綱目状に基板表面を覆い、最後に連続膜と
なって基板表面を完全に覆う。このような過程を経て基
板上に薄膜が堆積する。
志が接触して綱目状に基板表面を覆い、最後に連続膜と
なって基板表面を完全に覆う。このような過程を経て基
板上に薄膜が堆積する。
上述したような堆積過程において、基板表面の単位面積
当りに形成される核の密度は、飛来原子と基板との相互
作用に大きく依存し、また温度をはじめとする堆積条件
にも大きく影響される。
当りに形成される核の密度は、飛来原子と基板との相互
作用に大きく依存し、また温度をはじめとする堆積条件
にも大きく影響される。
そこで堆積膜の材料と基板材料との種類を適当に選択し
、また温度、圧力、ガス種等の堆積条件を適当に設定す
ることで、核形成密度(あるいは核形成速度)を決める
ことができる。従って、一種類の堆積材料を用い、上記
核形成密度が大きく異なるような多種類の基板材料から
成る堆積面に当該堆積材料を堆積させようとすると、堆
積膜は核形成密度の高低によフて選択的に形成される。
、また温度、圧力、ガス種等の堆積条件を適当に設定す
ることで、核形成密度(あるいは核形成速度)を決める
ことができる。従って、一種類の堆積材料を用い、上記
核形成密度が大きく異なるような多種類の基板材料から
成る堆積面に当該堆積材料を堆積させようとすると、堆
積膜は核形成密度の高低によフて選択的に形成される。
例えば、次のようにして選択的に形成される。
第1図(Δ)〜(D)は、本発明による堆積膜の選択形
成方法の概略的説明図である。
成方法の概略的説明図である。
まず、堆積面を構成する二種類の材料をAおよびB1堆
積材料をCとし、ある一定の堆積条件の下で堆積材料C
の核形成密度が材料AおよびBで大幅に異なるように、
上記材料A、BおよびCを選択する。ここでは材料Aで
の核形成密度は十分に大きく、材料Bでの核形成密度は
無視できる程度に小さいとする。
積材料をCとし、ある一定の堆積条件の下で堆積材料C
の核形成密度が材料AおよびBで大幅に異なるように、
上記材料A、BおよびCを選択する。ここでは材料Aで
の核形成密度は十分に大きく、材料Bでの核形成密度は
無視できる程度に小さいとする。
第1図(^)において、基板1上に薄膜形成法により材
料Bの薄膜6を堆積させ、その上に、集束イオンビーム
注入技術を用い、所望パターンで材料Aのイオンを注入
する。
料Bの薄膜6を堆積させ、その上に、集束イオンビーム
注入技術を用い、所望パターンで材料Aのイオンを注入
する。
これによって同図(B) に示すように、材料Bの薄膜
6に、材料Aの領域7が所望パターンで形成される。
6に、材料Aの領域7が所望パターンで形成される。
このように堆積面に所望パターンの材料Aを形成する方
法としては、同図(C)に示すように、材料B上にマス
ク8を所望パターンで形成し、全面に材料Aのイオンを
注入して同図(B)に示す堆積面を形成してもよい。
法としては、同図(C)に示すように、材料B上にマス
ク8を所望パターンで形成し、全面に材料Aのイオンを
注入して同図(B)に示す堆積面を形成してもよい。
また、材料B上に材料への薄膜を形成し、材料Aの薄膜
をフォトリソグラフィによって所望パターンに形成して
もよい。
をフォトリソグラフィによって所望パターンに形成して
もよい。
同図(B)に示すように、堆積面が材料AおよびBによ
って所望パターンで構成されると、所定の堆積条件で材
料Cを堆積させる。この時、材料Bの薄膜6上には材料
Cは堆積しない。
って所望パターンで構成されると、所定の堆積条件で材
料Cを堆積させる。この時、材料Bの薄膜6上には材料
Cは堆積しない。
これは、材料Cの飛来原子が、安定核になるまでに再蒸
発してしまうか、またはC原子が材料Bと反応して蒸気
圧の高い物質が形成され、材料Bをエツチングするため
と考えられる。
発してしまうか、またはC原子が材料Bと反応して蒸気
圧の高い物質が形成され、材料Bをエツチングするため
と考えられる。
こうして材料Aの領域7上だけに材料Cが堆積し、その
結果材料Aの領域7のパターンと同一パターンの堆積膜
9が自己整合的に形成される。
結果材料Aの領域7のパターンと同一パターンの堆積膜
9が自己整合的に形成される。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
亙直■ユ
第2図を参照して本発明の第1の実施例としてStO,
上へのGaAs膜の形成法を説明する。
上へのGaAs膜の形成法を説明する。
まず高融点ガラス、石英、アルミナ、セラミックスなど
からなる高温に耐える基板1上に、シラン(SiH4)
と酸素(02)を用いた通常のCVD (化学気相法
)によって、S i02膜10を約1000人程度堆積
する[第2図(^)1゜SiO□上のGaAsの核形成
密度(ND!1)は小さく、このSiO2膜lOが非核
形成面(SNDS)となる。
からなる高温に耐える基板1上に、シラン(SiH4)
と酸素(02)を用いた通常のCVD (化学気相法
)によって、S i02膜10を約1000人程度堆積
する[第2図(^)1゜SiO□上のGaAsの核形成
密度(ND!1)は小さく、このSiO2膜lOが非核
形成面(SNDS)となる。
次にフォトレジスト11で所望のパターンにSiO2膜
10の表面をマスクする[第2図(B)1゜イオンイン
プランタを用いて^s3−イオン12を打込む、 As
’−イオンは露出された表面にのみ打込まれる[第2図
(C)]。打込み量は1 x 101B/ cm2以上
が望ましい。As’−イオンの打込まれないSin、表
面13ではGaAsの核形成密度(NDg)は小さく、
この部分が非核形成面(5sos)となる。一方、^S
3−イオンが打込まれた領域14では非核形成面(Ss
oi)13より大きな核形成密度(ND+、)をもち、
この部分が核形成面(SNDL) となる。
10の表面をマスクする[第2図(B)1゜イオンイン
プランタを用いて^s3−イオン12を打込む、 As
’−イオンは露出された表面にのみ打込まれる[第2図
(C)]。打込み量は1 x 101B/ cm2以上
が望ましい。As’−イオンの打込まれないSin、表
面13ではGaAsの核形成密度(NDg)は小さく、
この部分が非核形成面(5sos)となる。一方、^S
3−イオンが打込まれた領域14では非核形成面(Ss
oi)13より大きな核形成密度(ND+、)をもち、
この部分が核形成面(SNDL) となる。
フォトレジスト11を剥離した後、基板1をH2雰囲気
中で約900℃でlO分間程度熱処理し、表面を清浄化
する[第2図(D)】。
中で約900℃でlO分間程度熱処理し、表面を清浄化
する[第2図(D)】。
ついで基板1を600℃に加熱しながら、基板表面にキ
ャリアガスH2とともにトリメチルガリウム(TMG)
とアルシン(AsH3)をモル比で1:60の比で流
し、、 MOCVD (有機金属化学気相)法によっ
てGaAs膜を成長させる。反応圧力は20Torrと
した。
ャリアガスH2とともにトリメチルガリウム(TMG)
とアルシン(AsH3)をモル比で1:60の比で流
し、、 MOCVD (有機金属化学気相)法によっ
てGaAs膜を成長させる。反応圧力は20Torrと
した。
第2図(E)に示すように、GaAs膜15はAs’−
イオンを打込んで形成した核形成面(SNOL) 14
上にのみ形成され、非核形成面(SMDI+) 13す
なわちAs’−イオンの打込まれていないSiO2表面
上にはGaAs膜は形成されなかった。
イオンを打込んで形成した核形成面(SNOL) 14
上にのみ形成され、非核形成面(SMDI+) 13す
なわちAs’−イオンの打込まれていないSiO2表面
上にはGaAs膜は形成されなかった。
従って、As3−イオンを所望のパターンで打込むこと
によって、非晶質の絶縁体である5io2上に任意の形
状、寸法のGaAs膜を選択的に形成することができる
。
によって、非晶質の絶縁体である5io2上に任意の形
状、寸法のGaAs膜を選択的に形成することができる
。
基板温度は600〜650℃1反応正650℃〜5゜T
orrの範囲で膜形成は可能である。
orrの範囲で膜形成は可能である。
罠直■ユ
第3図は本発明の他の実施例の成膜工程を説明する図で
ある。
ある。
まず実施例1と同様に、高融点ガラス、石英。
アルミナ、セラミックスなどからなる高温に耐える基板
1の表面に、5it(4と02を用いたCVt1法によ
ってSiO2膜10を1000人程度堆積する[第3図
(A)]。
1の表面に、5it(4と02を用いたCVt1法によ
ってSiO2膜10を1000人程度堆積する[第3図
(A)]。
次に、アーク放電型イオンブレーティング装置を用いて
、5in2膜10上にAj1203膜を堆積する。
、5in2膜10上にAj1203膜を堆積する。
装置内を10−’Torrまで排気した後、02ガスを
1〜3 X 10−’Torrまで導入し、イオン化電
極50■、基板電位−50v、出力500Wで、400
℃に加熱した基板上にAuzO5膜16を約160人堆
積する[第3図(B)1゜ フォトレジスト17で所定のパターンにAj2203膜
16上をマスクし、H3PO4: HNO3: CH3
CO0H:LO=18二1:2:1の溶液で八J2zO
sll!の露出されている部分をエツチングする[第3
図(C)】。
1〜3 X 10−’Torrまで導入し、イオン化電
極50■、基板電位−50v、出力500Wで、400
℃に加熱した基板上にAuzO5膜16を約160人堆
積する[第3図(B)1゜ フォトレジスト17で所定のパターンにAj2203膜
16上をマスクし、H3PO4: HNO3: CH3
CO0H:LO=18二1:2:1の溶液で八J2zO
sll!の露出されている部分をエツチングする[第3
図(C)】。
この時、基板を40上程度に加熱することが望ましい。
フォトレジスト17を剥離した後、基板1をH2雰囲気
中で約900℃でlO分間程度熱処理し、表面を清浄化
する[第3図(0)1゜5102表面10ではGaAs
の核形成密度(NDS)は小さく、この部分が非核形成
面(SNDS) となる。一方、AIL2(hfeは非
核形成面(SNos) 10より大きな核形成密度(N
DL)をもち、この部分が核形成面(SNDL) とな
る。
中で約900℃でlO分間程度熱処理し、表面を清浄化
する[第3図(0)1゜5102表面10ではGaAs
の核形成密度(NDS)は小さく、この部分が非核形成
面(SNDS) となる。一方、AIL2(hfeは非
核形成面(SNos) 10より大きな核形成密度(N
DL)をもち、この部分が核形成面(SNDL) とな
る。
ついで基板1を600℃に加熱しながら、基板表面にキ
ャリアガスH2とともにトリメチルガリウム(TMG)
とアルシン(ASH3)をモル比で1:60の比で流
し、MOCVD (有機金属化学気相)法によってG
aAs膜を成長させる。反応圧力は20Torrとした
。第3図(E) に示すように、GaAs膜15はAl
2203核形成面(SNDL)16上にのみ形成され、
非核形成面(SNos)10すなわちSin、表面上に
はaaAsn%は形成されない。
ャリアガスH2とともにトリメチルガリウム(TMG)
とアルシン(ASH3)をモル比で1:60の比で流
し、MOCVD (有機金属化学気相)法によってG
aAs膜を成長させる。反応圧力は20Torrとした
。第3図(E) に示すように、GaAs膜15はAl
2203核形成面(SNDL)16上にのみ形成され、
非核形成面(SNos)10すなわちSin、表面上に
はaaAsn%は形成されない。
従って、この実施例の方法によっても、非晶質絶縁体で
ある5in2上に任意の形状、寸法のGaAstl眞を
選択的に形成することができる。温度および圧力の条件
は実施例1で述べたと同様に広げてもさしつかえない。
ある5in2上に任意の形状、寸法のGaAstl眞を
選択的に形成することができる。温度および圧力の条件
は実施例1で述べたと同様に広げてもさしつかえない。
夫族■ユ
SiO2上にGaAl1八s混晶III −V族化合物
膜を選択的に形成した。
膜を選択的に形成した。
実施例1と同様にして、基板1上に5in4と0□を用
いたCVD法によってSiO2膜を約1000人堆積し
た後、フォトレジストで所望のパターンに表面をマスク
し、イオンプランタ−を用いてAs’−イオンを露出し
ティる5t(h中ニI X IQIS/ cm2以上打
込む。
いたCVD法によってSiO2膜を約1000人堆積し
た後、フォトレジストで所望のパターンに表面をマスク
し、イオンプランタ−を用いてAs’−イオンを露出し
ティる5t(h中ニI X IQIS/ cm2以上打
込む。
ついでレジスト膜を剥離し、基板を11.雰囲気中で約
900℃10分間程度熱処理して表面を清浄化する。
900℃10分間程度熱処理して表面を清浄化する。
GaAl2^S混晶に対してもAs3−イオンの打込ま
れないSiO2部分は小さい核形成密度(NDs)をも
ち、非核形成面(SMDI+) となる。一方、^S3
″イオンが打込まれた部分はより大きな核形成密度(N
DL)を有し、核形成面(SNOL)となる。
れないSiO2部分は小さい核形成密度(NDs)をも
ち、非核形成面(SMDI+) となる。一方、^S3
″イオンが打込まれた部分はより大きな核形成密度(N
DL)を有し、核形成面(SNOL)となる。
このように核形成密度差(△ND)を有する核形成面(
SNDL) と非核形成面(SNDS)が存在する表面
上に、キャリアガスとして112を用い、TMGとトリ
メチルアルミニウム (TMG+TMA党);八SH3の比を1=15(モル
比)として流した。基板温度は800℃,反応圧力は2
0Torrとした。(TMG+TMA立) :ASH,
の比は1:10〜20,基板温度は650〜850℃,
圧力は10〜50Torrの範囲で膜形成が可能である
。第2図(E)に示したと同様に、As’−イオンを打
込んで形成した核形成面(SNOL)上のみに選択的に
3元液晶III − V族化合物Ga/42 AsIl
ljが形成された。
SNDL) と非核形成面(SNDS)が存在する表面
上に、キャリアガスとして112を用い、TMGとトリ
メチルアルミニウム (TMG+TMA党);八SH3の比を1=15(モル
比)として流した。基板温度は800℃,反応圧力は2
0Torrとした。(TMG+TMA立) :ASH,
の比は1:10〜20,基板温度は650〜850℃,
圧力は10〜50Torrの範囲で膜形成が可能である
。第2図(E)に示したと同様に、As’−イオンを打
込んで形成した核形成面(SNOL)上のみに選択的に
3元液晶III − V族化合物Ga/42 AsIl
ljが形成された。
GaAlAsにおけるGaとAsの比は反応ガスTMG
とTMA j2の比を変えることによって任意に制御す
ることができる。
とTMA j2の比を変えることによって任意に制御す
ることができる。
以上の実施例に示したように、本発明によれば、Ill
− V族化合物半導体膜をエツチングすることなく、
大きな核形成密度(NDL)を有する核形成面(SND
L)を所望のパターンに形成し、そのパターンに従った
化合物半導体膜を形成することができる。
− V族化合物半導体膜をエツチングすることなく、
大きな核形成密度(NDL)を有する核形成面(SND
L)を所望のパターンに形成し、そのパターンに従った
化合物半導体膜を形成することができる。
以上の実施例においては、CVD法によってSin。
膜を形成する例を示したが、スパッタ法によってSiO
2膜を形成することもできる。ざらに表面をよく平坦化
した石英そのものを堆積面として用いることもできる。
2膜を形成することもできる。ざらに表面をよく平坦化
した石英そのものを堆積面として用いることもできる。
核形成面(SNDL)を形成するために打込まれるイオ
ン種としては、ΔS3−イオンだけでなく、III族元
素のイオン、V族元素のイオン、さらにII族元素のイ
オンや■族元素のイオンを用いることもできる。
ン種としては、ΔS3−イオンだけでなく、III族元
素のイオン、V族元素のイオン、さらにII族元素のイ
オンや■族元素のイオンを用いることもできる。
III −V族化合物としては、反応ガスとしてトリメ
チルインジウムIn (CH3) 3とホスフィンI’
H3を用いてrnP膜を、トリメチルアルミニウムA℃
(CH3)iとスチビン5bl−13を用いてへfLs
b膜を非晶質基板の上に選択形成させることができる。
チルインジウムIn (CH3) 3とホスフィンI’
H3を用いてrnP膜を、トリメチルアルミニウムA℃
(CH3)iとスチビン5bl−13を用いてへfLs
b膜を非晶質基板の上に選択形成させることができる。
上述した核反応ガスの組合せによってGaP、 GaS
b、 InAs。
b、 InAs。
InSb、A、9^s、Al2 P膜を選択形成させる
ことができ、さらに任意の組合せの混晶III −V族
化合物膜を選択形成させることかできる。
ことができ、さらに任意の組合せの混晶III −V族
化合物膜を選択形成させることかできる。
また、III族元素の反応ガスとしては上述したメチル
基を有する化合物に限られず、トリエチルガリウムGa
(C2H5)i 、トリプロピルインジウムIn (C
3H7) 3. トリブチルガリウムGa (C4H
9) s 、 トリイソブチルアルミニウムAJl(
にH3) 2[;11(:)12などのエチル基、プロ
ピル基、ブチル基、イソブチル基を有する化合物を用い
ることもできる。
基を有する化合物に限られず、トリエチルガリウムGa
(C2H5)i 、トリプロピルインジウムIn (C
3H7) 3. トリブチルガリウムGa (C4H
9) s 、 トリイソブチルアルミニウムAJl(
にH3) 2[;11(:)12などのエチル基、プロ
ピル基、ブチル基、イソブチル基を有する化合物を用い
ることもできる。
混晶化合物半導体を、実施例2と同様に5in2上に設
けたAl2203を核形成面(SNDL) として、そ
の上に選択形成できることは言うまでもない。
けたAl2203を核形成面(SNDL) として、そ
の上に選択形成できることは言うまでもない。
さらに上述した各実施例においては、GaAsおよびG
aAl1^S膜の選択形成の工程にMOCVD法を用い
た例を示したが、本発明のIII −V族化合物膜の選
択形成はMBE (分子線エピタキシ)法等を用いて
も全く同じ原理で行うことができる。
aAl1^S膜の選択形成の工程にMOCVD法を用い
た例を示したが、本発明のIII −V族化合物膜の選
択形成はMBE (分子線エピタキシ)法等を用いて
も全く同じ原理で行うことができる。
[発明の効果コ
以上詳細に説明したように、本発明によるIII −V
族化合物膜の選択形成方法は、III −V族化合物の
堆積面材料の種類による核形成密度差(八ND)を利用
して、所望パターンの堆積膜を自己整合的に形成できる
ために、所望パターンの堆積膜が高精度に形成でき、特
に高集積回路を構成する上で極めて有利である。さらに
、堆積面の材料を単結晶だけに限定する必要はなく、核
形成密度差を有する核形成面/形成l材料(ML)と非
核形成面2形成2材料(MS)とを選択することで、非
晶質絶縁物上にもIII −V族化合物の堆積膜を選択
的に高精度で形成できる。
族化合物膜の選択形成方法は、III −V族化合物の
堆積面材料の種類による核形成密度差(八ND)を利用
して、所望パターンの堆積膜を自己整合的に形成できる
ために、所望パターンの堆積膜が高精度に形成でき、特
に高集積回路を構成する上で極めて有利である。さらに
、堆積面の材料を単結晶だけに限定する必要はなく、核
形成密度差を有する核形成面/形成l材料(ML)と非
核形成面2形成2材料(MS)とを選択することで、非
晶質絶縁物上にもIII −V族化合物の堆積膜を選択
的に高精度で形成できる。
特に、化学的エツチングによる影響が大きい化合物半導
体の場合、膜そのものをエツチングすることなしにパタ
ーンを形成できるので、作られた膜の化学的安定性を高
く保つことが可能になる。
体の場合、膜そのものをエツチングすることなしにパタ
ーンを形成できるので、作られた膜の化学的安定性を高
く保つことが可能になる。
第1図は本発明による堆積膜の選択形成方法の概略図、
第2図はGaAs膜の選択形成の一実施例を示す工程図
、 第3図はG a A s liの選択形成の他の実施例
を示す工程図、 第4図は従来のフォトリソグラフィによる薄膜形成方法
を示す工程図、 第5図は従来のりフトオフを用いた薄膜形成方法を示す
工程図、 第6図は自由エネルギGの変化ΔGと核の半径との関係
を示す線図である。 1・・・基板、 2・・・薄膜、 3・・・フォトレジスト、 4・・・フォトレジスト、 6・・・材料Bの薄膜、 7・・・材料Aの領域、 8…マスク、 9・・・材料Cの堆積膜、 lO・・・5t(h膜、 1110.フォトレジスト、 12・・・へS3−イオン、 13・・・非核形成面(SNos)、 14・・・核形成面(SNDL)、 15=・GaAs膜、 1訃・・へ立、03膜(核形成面)、 1714.フォトレジスト。 〜1−
〜I第2図 第3図 第5図
、 第3図はG a A s liの選択形成の他の実施例
を示す工程図、 第4図は従来のフォトリソグラフィによる薄膜形成方法
を示す工程図、 第5図は従来のりフトオフを用いた薄膜形成方法を示す
工程図、 第6図は自由エネルギGの変化ΔGと核の半径との関係
を示す線図である。 1・・・基板、 2・・・薄膜、 3・・・フォトレジスト、 4・・・フォトレジスト、 6・・・材料Bの薄膜、 7・・・材料Aの領域、 8…マスク、 9・・・材料Cの堆積膜、 lO・・・5t(h膜、 1110.フォトレジスト、 12・・・へS3−イオン、 13・・・非核形成面(SNos)、 14・・・核形成面(SNDL)、 15=・GaAs膜、 1訃・・へ立、03膜(核形成面)、 1714.フォトレジスト。 〜1−
〜I第2図 第3図 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)核形成密度の小さい非核形成面(S_N_D_S)
と、該非核形成面(S_N_D_S)の核形成密度(N
D_S)より大きな核形成密度(ND_L)を有する核
形成面(S_N_D_L)とを有する基体に、化合物膜
形成処理を施して、前記核形成面(S_N_D_L)上
にIII−V族化合物膜を選択的に形成することを特徴と
するIII−V族化合物膜の選択形成方法。 2)前記III−V族化合物膜が二元系III−V族化合物膜
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のI
II−V族化合物膜の選択形成方法。 3)前記III−V族化合物膜が三元系以上の多元系混晶
III−V族化合物膜であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のIII−V族化合物膜の選択形成方法。 4)前記非核形成面(S_N_D_S)の一部にイオン
打込みによって核形成面(S_N_D_L)を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項の
いずれかの項に記載のIII−V族化合物膜の選択形成方
法。 5)前記非核形成面(S_N_D_S)の一部に大きな
核形成密度(ND_L)を有する核形成面形成物質を堆
積して核形成面とすることを特徴とする特許請求の範囲
第1項ないし第3項のいずれかの項に記載のIII−V族
化合物膜の選択形成方法。 6)前記非核形成面が非晶質絶縁体であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかの項
に記載のIII−V族化合物膜の選択形成方法。 7)前記非晶質絶縁体がSiO_2であることを特徴と
する特許請求の範囲第6項記載のIII−V族化合物膜の
選択形成方法。 8)前記非核形成面がSiO_2であり、前記核形成面
がAl_2O_3であることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載のIII−V族化合物膜の選択形成方法。 9)前記化合物膜形成処理がMOCVD法であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれ
かの項に記載のIII−V族化合物膜の選択形成方法。
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