JPH0677184A - 半導体原子層のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体最表面層を正確に１原子単位で除去す
ると共に、除去後の表面が原子レベルで清浄，平坦な状
態に形成できるようにすることを目的とする。 【構成】 シリコン基板１上に錫２を蒸着してその表面
の構造がより単純化したシリコン基板１ａとし、これを
圧力２×１０^-8Ｔｏｒｒのフッ素雰囲気下に１００秒放
置することにより、シリコン基板１ａの最表面の第１原
子層１１のみにフッ素３を付着させる。そして、吸着フ
ッ素３ａが吸着しているシリコン基板１ａにレーザを照
射して吸着フッ素３ａが吸着しているシリコン基板１ａ
の第１原子層１１のみをエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、集積回路などの半導
体装置のプロセスに用いられる技術の１工程であり、半
導体表面を１原子あるいは分子量層ずつ除去する半導体
原子層のエッチング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１原子層あるいは分子層（以下原子層で
代表する）を単位とするデジタル的な結晶加工技術は、
ナノメータスケールの構造をもつ半導体装置を製造する
上で基礎的な技術の１つである。原子層単位で半導体の
結晶成長を行う原子層エピタキシー技術は、例えば、文
献１（Ｔ．Ｓｕｎｔｏｌａ ａｎｄ Ｍ．Ｓｉｍｐｓｏ
ｎ編：”ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ”Ｂ
ｌａｃｋｉｅ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，１９８９）や文献２
（Ｃ．Ｈ．ＬＧｏｏｄｍａｎ ａｎｄ Ｍ．Ｖ．Ｐуｓ
ｓａ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６０（１９８６）Ｒ６
５）等の成書や総説にまとめられているように、これま
で数多くの研究が報告されている。しかし、その逆過程
である原子層エッチングの研究は、例えば文献３（目黒
多加志，青柳克信：表面化学１２（１９９１）２５６）
等に示されるように、現在は研究の開始段階にあり、原
子線エピタキシー技術に比べるとまだ発展途上にある。

【０００３】従来提案されている原子層エッチングプロ
セスは、先に引用した文献３の報告にもあるように、理
想的には図２に示すように、概ね以下に示す４段階の各
工程から構成される。 １．まず、図２（ａ）に示すように、シリコンからなる
半導体基板１上にエッチング物質２２をパルス的に供給
し、このエッチング物質２２を半導体表面に吸着させ
る。 ２．次に、図２（ｂ）に示すように、１原子層よりも余
分に供給されたエッチング物質をエッチング反応が進行
している場所（エッチング反応系）からパージし、最表
面の１原子層だけにエッチング物質２２が吸着した吸着
層を半導体表面に形成する。 ３．さらに、図２（ｃ）に示すように光，イオンまたは
電子などのエネルギーをもった粒子２３を表面に当て、
半導体基板１の最表面の１原子層と共に吸着層を半導体
基板より離脱させる。 ４．そして、図２（ｄ）に示すように、次のエッチング
サイクルの準備として、エッチング反応による生成物を
エッチング反応系よりパージする。 以上のようなプロセス１サイクルで最表面の１原子層が
エッチングされ、また、このようなプロセスを繰り返す
ことによって任意の原子層が表面からエッチングされ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
示した従来の原子層エッチング方法は、実現するに至っ
ていない。すなわち、この原子層エッチング方法では、
図２（ｂ）に示すように、エッチング物質２２を半導体
基板１の最表面の１原子層だけに自己停止的に吸着させ
る工程と、図２（ｄ）に示すように、エッチング物質２
２が吸着した半導体基板１の最表面の１原子層だけが完
全に除去され、一方でその下の第２層以下の原子層は除
去されない工程とが重要である。しかしこの２つの工程
が、未だ実現を確認するに至っていない。

【０００５】このように、原子層エッチングの実現を困
難にしている主な理由は、エッチング物質が吸着する前
の清浄半導体最表面の持つ原子構造の複雑さが挙げられ
る。例えば、清浄なシリコン（１１１）表面は、図３に
示すように、複雑な構造をしていることが知られてい
る。この図３に示すＤＡＳ（Ｄｉｍｅｒ−Ａｄａｔｏｍ
−Ｓｔａｃｋｉｎｇ ｆａｕｌｔ）構造では、その表面
から３原子層がバルクの結晶格子とは全く異なった複雑
な原子配列をとっている。図３において、図３（ａ）は
平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ’における側
面図であり、Ａ1 〜Ａ6 は最表面の１原子層のシリコン
原子、Ｂ1 〜Ｂ12は２原子層のシリコン原子、Ｃ1 〜Ｃ
11は３原子層のシリコン原子であり、図３（ａ）と図３
（ｂ）において同一符号は同一原子を示す。また、白ぬ
きの円で示す原子がＤＡＳ構造の層である。

【０００６】シリコンを半導体装置製造のための基板と
して使用する場合、その表面は高い清浄度が必要とされ
る。すなわち、酸化した部分など、原子レベルの他の物
質による汚染を除去しておかなければならない。そのた
めに、化学エッチングをし、真空中で高温にすること等
により、表面の原子レベルの汚染を除去する必要があ
る。シリコンは、このような清浄処理を行って汚染の無
い純粋なシリコン面を露出させると、その表面の約３原
子分の深さまでが前述のＤＡＳ構造となる。

【０００７】この、ＤＡＳ構造のような複雑な表面構成
層では、従来の原子層エッチング方法におけるエッチン
グ物質である分子／原子が吸着し易くなるサイトの種類
は、バルク格子を単純に切りだした理想表面の場合と比
較して非常に多くなる。たとえば、原子レベルでの小さ
な凹みや、結合相手が存在しないシリコン原子のダング
リングボンドなどが最表面に存在し、このような場所に
はエッチング物質が吸着し易い。その結果、従来の原子
層エッチングを説明するために参照した図２に示すよう
な理想的に平坦な表面の場合と比較して、ＤＡＳ構造の
最表面におけるエッチング物質の吸着および吸着層の形
成工程が複雑なものになる。このため、正確なエッチン
グ物質の１原子層での自己停止飽和吸着や、エッチング
物質の吸着層形成後に原子的に平坦な表面を得るとい
う、原子レベルで制御されたエッチング工程は実現され
ていない。

【０００８】また、従来の半導体原子層のエッチング方
法では、図２（ｃ）に示すように、光，イオンまたは電
子などの比較的高いエネルギーを持った粒子を表面に当
てて吸着層を除去することが必要であるが、前述したよ
うの状態では、シリコン基板最表面の第１層の吸着層以
外に第２層以下の原子の一部もその工程で除去され、吸
着層除去後に原子レベルで平坦な表面を得ることは困難
であった。

【０００９】以上のような問題点を解消するために、こ
の発明は、半導体最表面層を正確に１原子単位で除去す
ると共に、除去後の表面が原子レベルで清浄，平坦な状
態に形成できるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体原子層
のエッチング方法では、半導体基板の表面層に表面変性
物質を付着する工程と、表面変性物質が付着した半導体
基板の表面に反応性エッチング物質を吸着する工程と、
エッチング反応系から反応性エッチング物質をパージす
る工程と、反応性エッチング物質が吸着した半導体基板
の最表面の１原子層を除去する工程と、エッチング生成
物をパージする工程とを含むことを特徴とする。また、
表面変成物質は、半導体基板の表面層上に付着すること
により、半導体基板のバルクとは異なる構造を持つ表面
層をその半導体基板のバルクに近い構造とする第１の機
能と，半導体基板の表面層上に付着していることによ
り、反応性エッチング物質が吸着した半導体基板の最表
面の１原子層の除去が容易になる第２の機能と，半導体
基板の表面層上に付着していることにより反応性エッチ
ング物質がその半導体基板の最表面層の１原子層のみに
付着する第３の機能とのなかの少なくとも１つの機能を
有し、半導体基板と反応性エッチング物質とは異なる物
質から構成され、最表面の１原子層を除去する工程と同
一の条件下で半導体基板をエッチングしないことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】半導体最表面層に表面変性物質が吸着すること
により、表面原子構造がより単純化される結果、吸着サ
イト数が減少して反応性エッチング物質の１原子層での
自己停止吸着が可能となる。また、表面変性物質が吸着
していることにより半導体表面の第１層目の原子と第２
層目以下の原子との結合が、表面変性物質が吸着してい
ない場合と比較して弱くなるため、１原子層のみのエッ
チングが可能となり、かつ、より低エネルギーでのエッ
チングが可能となる。また、表面変成物質が吸着してい
ることにより、反応性エッチング物質の吸着が、半導体
表面の１原子層だけに起こる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の１実施例を図を参照して説
明する。 （実施例１）図１は、この発明の１実施例である半導体
原子層のエッチング方法を示す各工程における断面状態
のイメージを示す断面図である。同図において、１はエ
ッチング対象の表面が（１１１）のシリコン基板、２は
表面変成物質である錫、３はエッチング物質（反応性エ
ッチング物質）であるフッ素である。また、１１はシリ
コン基板１の最表面の第１原子層、１２は２層目の第２
原子層、１３は３層目の第３原子層である。

【００１３】次に、この実施例１におけるシリコン基板
１の第１原子層１１のエッチング方法を説明する。ま
ず、前処理として、半導体基板１を化学エッチングし、
ついで超高真空中で８５０℃に加熱して表面を清浄化す
る。この処理の後、半導体基板１の表面を高速反射電子
線回折（ＲＨＥＥＤ）により確認したところ、図１
（ａ）に示すように、この表面は複雑な構造となってお
り、図２に示すような、７×７構造が形半導体基板１の
表面に形成されていることを確認した。

【００１４】ついで、前処理を行った半導体基板１を３
００℃に加熱し、この表面に表面変成物質である１原子
層分の錫２を蒸着する。これにより、図１（ｂ）に示す
ように、７×７構造の表面層を持つシリコン基板１は、
より単純な√３×√３構造の表面構造を持つシリコン基
板１ａに変化した。すなわち、複雑なＤＡＳ構造となっ
ていたシリコン基板１の第１原子層１１，第２原子層１
２，第３原子層１３の最表面層が、錫２を蒸着すること
によってより単純な構造となったことを示している。

【００１５】次に、図１（ｃ）に示すように、この半導
体基板１ａを圧力２×１０^-8Ｔｏｒｒのフッ素３雰囲気
中に１００秒放置し、その後フッ素３の供給を停止する
ことにより反応雰囲気中のフッ素３をパージする。この
処理量（２ラングミュア（Ｌ））は付着確率が１００％
であるときの約２原子層分に相当する。ここで、フッ素
３に曝す時間を１０秒毎に区切って、その都度、シリコ
ン基板１ａの最表面の吸着フッ素３ａの状態をオージェ
電子分光法でモニターしたところ、吸着フッ素３ａは第
１原子層１１だけに飽和吸着し、これ以下の第２原子層
１２や第３原子層１３には吸着していないことを確認し
た。また、蒸着した錫２の層は原子レベルでは隙間だら
けの状態であり、錫２が蒸着された状態でもフッ素３か
らはシリコン原子が見える状態である。また、吸着フッ
素３ａと最表面の第１原子層１１のシリコンとは、化合
物を形成している状態である。

【００１６】そして、エッチング物質であるフッ素３を
吸着させた後、この吸着層を光励起により除去した（図
１（ｄ））。光源としては、波長１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレーザをパルス幅１７ｎｍ，パルスエネルギー１
００ｍＪとした。この吸着層の脱離は、光励起により生
成したガスの質量スペクトルより、吸着フッ素３ａが結
合した第１原子層１１のシリコンが、ＳｉＦ₂ およびＳ
ｉＦ₄ の状態となることにより行われることが分かっ
た。

【００１７】光励起により、第１原子層１１のエッチン
グをした後も、図１（ｄ）に示すように、最表面の層と
なった元は第２原子層１２である新第１原子層１２ａと
元は第３原子層１３である新第２原子層１３ａを含むシ
リコン基板１ｂの表面は、エッチング物質であるフッ素
３が吸着をする前の表面状態と同様に√３×√３構造を
していた。また、シリコン基板１ｂの表面に残留する錫
２をオージェ電子分光法で定量したところ、フッ素３を
吸着させる前と同一であった。最表面の第１原子層１１
のシリコンが、結合した吸着フッ素３ａと共に脱離した
後の表面平坦性を、ＲＨＥＤＤのスポット形状および原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察したところ、スポット幅
はフッ素３が吸着する前のもとの表面と同一であり、ま
たＡＦＭによる観察でも表面の平坦性がよいことが観察
できた。

【００１８】なお、表面がＤＡＳ構造のままのシリコン
基板１にフッ素３を前述と同様の条件で吸着させたとこ
ろ、シリコン基板１の最表面の第１原子層１１付近でそ
の吸着速度は極端に遅くなるが、その吸着量が停止する
ことはなく、最表面の１原子層だけでフッ素３の吸着が
飽和することはなかった。これは、シリコン基板１の２
層目以下の第２原子層１２，第３原子層１３に吸着サイ
トが存在し、これらにゆっくりとフッ素原子が進入して
行くためである。また、ＲＨＥＥＤのスポット幅は、吸
着フッ素３ａの吸着層を脱離した後に広がり、その形状
はストリーク状になることが観察されたＲＨＥＥＤで
は、観察対象の表面周期構造に起因するスポットが、そ
の構造に応じたパターンで観察される。このスポットの
大きさと数となどにより、観察している物質の構造と、
表面の平坦性を解析することができ、スポットの形状が
真円でなく楕円形状に伸びた状態（ストリーク状）にな
るほど、観察対象の表面の平坦性が悪いことが判る。そ
して、ＡＦＭによる観察でも、１０ｎｍ以上の段差の不
規則な凹凸が見られた。

【００１９】以上の結果より、この発明の表面最構成に
よりバルクのシリコンにより近い単純な構造となったシ
リコン基板の最表面では、自己停止飽和吸着が実現でき
たことを示しており、また、平坦性が向上したことを示
している。以上説明したように、この発明によって、自
己停止吸着が可能となり、吸着層の除去後の表面平坦性
が向上し、また、これらを繰り返すことによりシリコン
基板の任意の原子層だけをエッチングできるようにな
る。

【００２０】（実施例２）この実施例２では、シリコン
（００１）基板の原子層エッチングを、表面変成物質と
して金（Ａｕ），エッチング物質として酸素分子（Ｏ
₂ ）を用いて行う場合について説明する。この実施例に
おいても、まず、シリコン（００１）基板を超高真空中
で清浄化した。これを、ＲＨＥＥＤ法で確認したとこ
ろ、その最表面に２×１ダブルドメイン構造が形成され
ていた。次に、表面変成処理として、このシリコン（０
０１）基板に金を１原子層分蒸着した。この時の基板温
度は５００℃である。これにより表面の構造は、４×２
あるいはｃ（８×２）構造に変化した。

【００２１】次いで、エッチング物質の吸着として、こ
のシリコン（００１）基板を室温から４００℃の範囲の
圧力２×１０^-7Ｔｏｒｒの酸素分子中に曝した。この処
理は酸素の暴露量として２０Ｌ（２０ラングミュア）に
なり、金が蒸着されていないときに酸素が飽和吸着する
量に相当する。この吸着処理を、オージェ電子分光法に
より、実施例１と同様にモニターしたところ、酸素分子
はシリコン（００１）基板の最表面１原子層だけに飽和
吸着していることが確認された。

【００２２】そして、酸素が吸着した層の除去を、熱励
起により行った。熱源としてはシリコン（００１）基板
直下に配置したカーボンヒータにを用いた。この工程を
熱脱離分光法（ＴＤＳ）によりモニターしたところ、酸
素が吸着した層の脱離は約６００℃で起こり、それらが
ＳｉＯ分子の形で脱離することが判明した。脱離温度６
００℃は、表面変成物質である金を蒸着せずに行った場
合に比較して１００℃程度低下している。シリコンの表
面構造は、処理温度が高いほど複雑で乱れた構造になり
易いので、この脱離温度の低下は平坦性に対して効果が
ある。

【００２３】この温度低下は、金の電気陰性度（ポーリ
ングの尺度で２．５４）がシリコンの電気陰性度（ポー
リングの尺度で１．９０）に比較して著しく大きいため
に起こる。すなわち、シリコン（００１）基板の最表面
１原子層のシリコンと２原子層のシリコンとの結合に関
与する電子が、電気陰性度の強い金の方に引き寄せら
れ、最表面１原子層のシリコンと２原子層のシリコンと
の結合が弱まったためである。１原子層脱離後のシリコ
ン（００１）基板の表面は、酸素が吸着する前の状態と
同一であり、金を蒸着せずに原子層エッチングを行った
場合に比較して、その平坦性は向上していた。

【００２４】なお、上記実施例２では、表面変成のため
に金を１原子層分蒸着し、これによりシリコン（００
１）基板の表面構造が４×２あるいはｃ（８×２）構造
となったが、さらに金を蒸着したら金／シリコンのシリ
サイドが形成され、シリコン（００１）基板の表面構造
が√２６×１構造となった。そして、この構造では実施
例２に示したような原子層のエッチングはできなかっ
た。

【００２５】（実施例３）この実施例３では、シリコン
（００１）基板の原子層エッチングを、表面変成物質と
して酸素分子（Ｏ₂ ），エッチング物質として弗化水素
ガス（ＨＦ）を用いて行う場合について説明する。ま
ず、上記実施例と同様にシリコン（００１）基板の表面
を清浄化の行ったあと、これに、圧力２×１０^-7Ｔｏｒ
ｒの酸素を室温から４００℃の範囲の基板温度で１００
秒間反応させ（２０Ｌ）、表面変成処理を行った。これ
によりシリコン（００１）基板の表面構造は、１×１構
造へと変化し、また、オージェ電子分光法により、酸素
がシリコン（００１）基板の最表面１原子層だけに飽和
吸着したことを確認した。

【００２６】次に、このシリコン（００１）基板を、体
積比で５％の弗化水素ガス（ＨＦ）と窒素ガスとの混合
ガス中に、基板を３００℃に加熱して曝した。このとき
の弗化水素ガスの分圧は、２×１０^-8Ｔｏｒｒとした。
この処理により発生している生成ガスの質量スペクトル
を観察したところ、水（Ｈ₂ Ｏ）と弗化シリコン（Ｓｉ
Ｆ₂およびＳｉＦ₄）のピークが確認された。このピーク
は、酸素が表面の１原子層に飽和吸着したシリコン（０
０１）基板を、混合ガス中に曝した直後より確認され、
その後、そのピーク強度は徐々に減衰し、１００秒後に
観測されなくなった。この結果は、酸素吸着層が除去さ
れた後に露出するシリコン表面は、弗化水素によりエッ
チングされないことを示している。

【００２７】以上の酸素吸着から弗化水素によるエッチ
ングまでの工程を１サイクルとして、このサイクルを繰
り返せば、実施例１と同様に２原子層までのエッチング
や５原子層までのエッチングなど任意の原子層だけシリ
コン基板の表面をエッチングすることが可能となる。ま
た、以上示したように、自身もエッチング物質によって
除去される物質を表面変成のために用いても、他の実施
例と同様の効果を得られることが判る。

【００２８】（実施例４）この実施例４では、シリコン
（１１１）基板の原子層エッチングを、表面変成物質と
してパラジウム（Ｐｄ），エッチング物質として弗化キ
セノンを分解することにより生成させる原子状フッ素を
用いて行う場合について説明する。まず、上記実施例と
同様にシリコン（１１１）基板を清浄化し、これをＲＨ
ＥＥＤによって観察し、この基板の表面が７×７構造と
なっていることを確認した。次に、このシリコン（１１
１）基板の表面にパラジウムを室温下で５原子層分蒸着
した。このシリコン（１１１）基板の表面を、オージェ
電子分光スペクトルにより観察すると、ＳｉＬＶＶシグ
ナルとして清浄シリコンのピークが現れる９２ｅＶのと
ころにピークが現れた。

【００２９】次いで、５原子層分のパラジウムを室温で
蒸着したシリコン（１１１）基板を５００℃で１時間加
熱し、固相エピタキシャル成長によりパラジウムシリサ
イド（Ｐｄ₂ Ｓｉ）の薄膜層を形成させた。。ここで、
このシリコン（１１１）基板の表面を、オージェ電子分
光スペクトルにより観察すると、今度は９２ｅＶのとこ
ろのピークが減少して、パラジウムシリサイドとしての
シリコンのピークが現れる８２ｅＶのところにピークが
出現したことを確認した。文献４（Ｐ．Ｓ．Ｈｏ，Ｐ
ｅ．Ｓｃｈｍｉｄ ａｎｄ Ｈ．Ｆｏｅｌｌ，Ｐｈｙｓ
ｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ ４６（１９
８１）７８２）にも示されているように、このようにし
て形成されたシリサイド薄膜とシリコン（１１１）基板
との界面は原子レベルで急峻である。

【００３０】次に、このシリコン（１１１）基板を３０
０℃に加熱した状態で、圧力２×１０^-8Ｔｏｒｒの弗化
キセノン（ＸｅＦ₂ ）に１００秒間曝した。弗化キセノ
ンガスは、３００℃に加熱されたパラジウムシリサイド
薄膜が形成されたシリコン（１１１）基板表面で加熱分
解してフッ素ガスを生成し、このシリコン（１１１）基
板に対してエッチング物質となる。１００秒の後弗化キ
セノンガスの供給を停止すると、この処理系の真空度は
１０秒以内に１０^-10 Ｔｏｒｒに到達するので、短い時
間でパージが可能であり、実際のプロセスにおいても充
分対応が可能である。

【００３１】この、エッチング物質の暴露量は２Ｌであ
り、フッ素の付着確率が１００％であるときのシリコン
（１１１）基板の約２原子層分にフッ素が付着する量に
相当する。ここで、実施例１と同様にこの処理をオージ
ェ電子分光法でモニターしたところ、熱により分解生成
したフッ素がパラジウムシリサイド薄膜が形成されたシ
リコン（１１１）基板に飽和吸着することが確認され
た。また、弗化キセノンガスによるフッ素が付着したシ
リコン（１１１）基板を加熱したときに脱離する、２弗
化シリコンおよび４弗化シリコンの総量を熱脱離分光法
で確認したところ、ほぼシリコン（１１１）基板の１原
子層に相当し、すなわち飽和吸着したフッ素の量がほぼ
シリコン（１１１）基板の１原子層分であることを示し
ている。

【００３２】そして、フッ素吸着層の除去は、実施例１
と同様に、光励起により行った。光励起のためのレーザ
光源は波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用い
た。この光励起により、吸着したフッ素はシリコン（１
１１）基板の１原子層分のシリコンと反応して生成した
２弗化シリコンおよび４弗化シリコンの形で除去される
ことが、質量スペクトルより判明した。また、フッ素吸
着層の形成前後とその層の脱離前後とで、オージェ電子
分光法により検出されるシリサイド化したシリコンおよ
びパラジウムの量は同一であることから、フッ素原子の
吸着および脱離は、パラジウムシリサイドとシリコン
（１１１）基板との界面とで進行していることが推定さ
れる。

【００３３】以上のことより明らかなように、この実施
例４においても、化学量論的組成を持った１原子層より
も厚い薄膜を表面変成層として用いた場合でも、１原子
層程度の吸着層を表面変成層として用いた場合と同様の
効果が得られる。また、表面変質物質であるパラジウム
シリサイドがシリコン（１１１）基板の表面に付着して
いるため、反応性エッチング物質であるフッ素がシリコ
ン（１１１）基板の１原子層だけに付着するので、その
１原子層だけのエッチングが可能となる。

【００３４】なお、上記実施例では半導体としてシリコ
ンを用いたが、これに限るものではなく、ゲルマニウム
などシリコン以外の元素半導体でも良く、また、ＧａＡ
ｓ，ＩｎＰ，ＺｎＳｅなど化合物半導体でも同様の効果
を得られる。また、吸着層の除去手段としては熱励起脱
離および光励起脱離を用いたが、低エネルギーの電子線
やイオンビームなどを用いても同様の効果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表面変成物質を半導体の表面に付着させることで、
正確に１原子層単位で表面層を除去し、その除去後に原
子レベルで清浄かつ平坦な表面が得られるという効果が
ある。したがって、この発明により、原子線エピタキシ
ー（ＡＬＥ）技術との結合により、量子細線や電子波干
渉ディバイスの実現を始め、電子構造制御極限微細ディ
バイスの実現に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例である半導体原子層のエッ
チング方法を示す各工程における断面の状態のイメージ
を示す断面図である。

【図２】従来の半導体原子層のエッチングの理想状態に
おける各工程における断面の状態のイメージを示す断面
図である。

【図３】清浄なシリコンの表面のＤＡＳ構造を示す構造
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ シリコン基板 ２ 錫 ３ フッ素 ３ａ 吸着フッ素 １１ 第１原子層 １２ 第２原子層 １２ａ 新第１原子層 １３ 第３原子層 １３ａ 新第２原子層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面層に表面変性物質を付
   着する工程と、 前記表面変性物質が付着した半導体基板の表面に反応性
   エッチング物質を吸着する工程と、 エッチング反応系から反応性エッチング物質をパージす
   る工程と、 前記反応性エッチング物質が吸着した前記半導体基板の
   最表面の１原子層を除去する工程と、 エッチング生成物をパージする工程とを含むことを特徴
   とする半導体原子層のエッチング方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体原子層のエッチン
   グ方法において、 前記表面変成物質が、 前記半導体基板の表面層上に付着することにより、前記
   半導体基板のバルクとは異なる構造を持つ表面層をその
   半導体基板のバルクに近い構造とする第１の機能と， 前記半導体基板の表面層上に付着していることにより、
   前記反応性エッチング物質が吸着した前記半導体基板の
   最表面の１原子層の除去が容易になる第２の機能と， 前記半導体基板の表面層上に付着していることにより前
   記反応性エッチング物質が前記半導体基板の最表面層の
   １原子層のみに付着する第３の機能とのなかの少なくと
   も１つの機能を有し、 前記半導体基板と前記反応性エッチング物質とは異なる
   物質から構成され、 前記最表面の１原子層を除去する工程と同一の条件下で
   前記半導体基板をエッチングしないことを特徴とする半
   導体原子層のエッチング方法。