JPH04280629A - 微細階段状構造体の製造方法およびそれを用いた半導 体装置 - Google Patents
微細階段状構造体の製造方法およびそれを用いた半導 体装置Info
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- JPH04280629A JPH04280629A JP6770691A JP6770691A JPH04280629A JP H04280629 A JPH04280629 A JP H04280629A JP 6770691 A JP6770691 A JP 6770691A JP 6770691 A JP6770691 A JP 6770691A JP H04280629 A JPH04280629 A JP H04280629A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、均一な微細階段状構造
体の製造方法およびその製造方法によって製造された微
細階段状構造体を用いた半導体装置に関する。
体の製造方法およびその製造方法によって製造された微
細階段状構造体を用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術分野】従来から、微細階段状構造体を製造
する方法として、レーザ光を用いた干渉露光法あるいは
電子ビーム露光法によりレジストを微細にパターニング
し基板を階段状にエッチングする方法、あるいは、傾斜
基板上に気相成長する方法等が知られている。
する方法として、レーザ光を用いた干渉露光法あるいは
電子ビーム露光法によりレジストを微細にパターニング
し基板を階段状にエッチングする方法、あるいは、傾斜
基板上に気相成長する方法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの方法
によっても、均一で微細な階段状構造体を製造すること
は困難であった。すなわち、干渉露光法および電子ビー
ム露光法によると、レジスト膜に生じるパターンの境界
線のゆらぎが、これをマスクとしてエッチングする階段
状構造体に転写されて、原子レベルで一様な幅の段部を
形成することができず、また、傾斜基板上に気相成長す
る方法によると、加工精度が不足するため、傾斜基板自
体の表面の段部の幅を等間隔にすることが困難であった
。したがって、本発明は、微細でゆらぎのない正確な幅
の段部を有する微細階段状構造体、および、この微細階
段状構造体を用いた量子細線、さらには、それを用いた
高速動作特性が良好な半導体装置を提供することを目的
とする。
によっても、均一で微細な階段状構造体を製造すること
は困難であった。すなわち、干渉露光法および電子ビー
ム露光法によると、レジスト膜に生じるパターンの境界
線のゆらぎが、これをマスクとしてエッチングする階段
状構造体に転写されて、原子レベルで一様な幅の段部を
形成することができず、また、傾斜基板上に気相成長す
る方法によると、加工精度が不足するため、傾斜基板自
体の表面の段部の幅を等間隔にすることが困難であった
。したがって、本発明は、微細でゆらぎのない正確な幅
の段部を有する微細階段状構造体、および、この微細階
段状構造体を用いた量子細線、さらには、それを用いた
高速動作特性が良好な半導体装置を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる微細階段
状構造体の製造方法においては、第１の材料からなる結
晶層と第２の材料からなる結晶層を交互に堆積して超格
子構造体を形成する工程と、該超格子構造体に、その結
晶方位に対して異方性を有するエッチングを施すことに
よって、これらの結晶層の平面に対して傾斜した平面を
形成する工程と、該傾斜した平面に対して材料依存性を
有する等方性エッチングを施すことによって、第１の材
料からなる結晶層または第２の材料からなる結晶層を選
択的に除去する工程を採用した。
状構造体の製造方法においては、第１の材料からなる結
晶層と第２の材料からなる結晶層を交互に堆積して超格
子構造体を形成する工程と、該超格子構造体に、その結
晶方位に対して異方性を有するエッチングを施すことに
よって、これらの結晶層の平面に対して傾斜した平面を
形成する工程と、該傾斜した平面に対して材料依存性を
有する等方性エッチングを施すことによって、第１の材
料からなる結晶層または第２の材料からなる結晶層を選
択的に除去する工程を採用した。
【０００５】
【作用】図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の原理説明図で
ある。この図において、１は半絶縁性基板、２はバッフ
ァ層、３は第１の材料からなる結晶層、４は第２の材料
からなる結晶層である。以下、その製造方法を説明する
。 １．（図１（Ａ）参照） まず、半絶縁性基板１の上に、バッファ層２を介して、
第１の材料からなる結晶層３と第２の材料からなる薄い
結晶層４を交互に堆積して超格子構造体を形成する。現
在のＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の結晶成長技術によると
、ゆらぎを僅か数Å程度に抑えて、きわめて精度の高い
超格子構造体を形成することができる。
ある。この図において、１は半絶縁性基板、２はバッフ
ァ層、３は第１の材料からなる結晶層、４は第２の材料
からなる結晶層である。以下、その製造方法を説明する
。 １．（図１（Ａ）参照） まず、半絶縁性基板１の上に、バッファ層２を介して、
第１の材料からなる結晶層３と第２の材料からなる薄い
結晶層４を交互に堆積して超格子構造体を形成する。現
在のＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の結晶成長技術によると
、ゆらぎを僅か数Å程度に抑えて、きわめて精度の高い
超格子構造体を形成することができる。
【０００６】２．（図１（Ｂ）参照）
次に、この超格子構造体に、結晶方向に対して異方性を
有するケミカルエッチングを施して、超格子構造体を構
成する各材料の平面に対して傾斜した面を形成する。こ
の加工は、各結晶層の結晶方向に対して異方性を有する
エッチングによって加工されるため、きわめて平坦でゆ
らぎの少ない傾斜した結晶面が得られる。
有するケミカルエッチングを施して、超格子構造体を構
成する各材料の平面に対して傾斜した面を形成する。こ
の加工は、各結晶層の結晶方向に対して異方性を有する
エッチングによって加工されるため、きわめて平坦でゆ
らぎの少ない傾斜した結晶面が得られる。
【０００７】３．（図１（Ｃ）参照）
次にこの傾斜した結晶面に対して、この超格子構造体を
構成する第１の材料と第２の材料の間で選択性を有する
、反応性イオンエッチング等のエッチングを施す。この
際、超格子構造体を形成する第１の材料を選択的にエッ
チングし、第２の材料に対してはエッチング速度が遅い
選択性エッチングを行う、傾斜した結晶面に露出した第
１の材料の端部を選択的に、均一で、精度高く除去する
ことができる。
構成する第１の材料と第２の材料の間で選択性を有する
、反応性イオンエッチング等のエッチングを施す。この
際、超格子構造体を形成する第１の材料を選択的にエッ
チングし、第２の材料に対してはエッチング速度が遅い
選択性エッチングを行う、傾斜した結晶面に露出した第
１の材料の端部を選択的に、均一で、精度高く除去する
ことができる。
【０００８】４．（図１（Ｄ）参照）
洗浄あるいはエッチングによって、前工程までのエッチ
ングで損傷を受けて表面に露出している薄い第２の材料
からなる結晶層４を除去すると、第１の材料からなる階
段状構造体を形成することができる。なお、この階段状
構造体の表面上に、電子に対して高い電位障壁を有する
半導体材料の層を形成し、その上に電子に対して低い電
位障壁を有する半導体材料を細線状に成長し、さらに、
その上に電子に対する電位障壁が高い半導体材料の層を
形成すると、所望の幅と高さを有する量子細線を形成す
ることができ、この量子細線を活性層として使用するこ
とによって、特性がすぐれた各種の半導体装置を製造す
ることができる。
ングで損傷を受けて表面に露出している薄い第２の材料
からなる結晶層４を除去すると、第１の材料からなる階
段状構造体を形成することができる。なお、この階段状
構造体の表面上に、電子に対して高い電位障壁を有する
半導体材料の層を形成し、その上に電子に対して低い電
位障壁を有する半導体材料を細線状に成長し、さらに、
その上に電子に対する電位障壁が高い半導体材料の層を
形成すると、所望の幅と高さを有する量子細線を形成す
ることができ、この量子細線を活性層として使用するこ
とによって、特性がすぐれた各種の半導体装置を製造す
ることができる。
【０００９】前記のようにエッチングによって微細階段
状構造体を形成したままで、量子細線を形成するための
半導体層を形成することなく、微細な階段状構造体を形
成した後に、エッチングによって損傷を受けた結晶層を
覆って、この階段状構造を保つ程度の厚さのバッファ層
を形成した後に、量子細線を製造することもでき、この
ようにすると、特性のより良好なフォトダイオード、Ｈ
ＥＭＴ等の半導体装置を得ることができ、この量子細線
を用いてレーザ装置を製造する場合は、このバッファ層
をレーザ装置におって必要なクラッド層として用いるこ
ともできる。また、微細階段状構造体の材料によっては
、前記の説明で階段状構造体の表面上に形成した電子に
対して高い電位障壁を有する半導体材料の層を省略する
ことができる。
状構造体を形成したままで、量子細線を形成するための
半導体層を形成することなく、微細な階段状構造体を形
成した後に、エッチングによって損傷を受けた結晶層を
覆って、この階段状構造を保つ程度の厚さのバッファ層
を形成した後に、量子細線を製造することもでき、この
ようにすると、特性のより良好なフォトダイオード、Ｈ
ＥＭＴ等の半導体装置を得ることができ、この量子細線
を用いてレーザ装置を製造する場合は、このバッファ層
をレーザ装置におって必要なクラッド層として用いるこ
ともできる。また、微細階段状構造体の材料によっては
、前記の説明で階段状構造体の表面上に形成した電子に
対して高い電位障壁を有する半導体材料の層を省略する
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）本実施例は、微細階段状構造体を製造す
る方法である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の微細階
段状構造体の製造工程説明図である。この図において、
１１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２はＡｌＧａＡｓ結晶
層、１３はＧａＡｓ結晶層、１４はＡｌ０．２ Ｇａ０
．８ Ａｓ結晶層、１５はＳｉＯ２ 膜である。
る方法である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の微細階
段状構造体の製造工程説明図である。この図において、
１１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２はＡｌＧａＡｓ結晶
層、１３はＧａＡｓ結晶層、１４はＡｌ０．２ Ｇａ０
．８ Ａｓ結晶層、１５はＳｉＯ２ 膜である。
【００１１】１．（図２（Ａ）参照）
まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の上に、ＡｌＧａＡｓ
からなるバッファ層１２を形成し、その上に、６５０℃
の分子ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）によって、厚
さ１９０ÅのノンドープのＧａＡｓ層１３と、厚さ１０
ÅのノンドープのＡｌ０．２ Ｇａ０．８ Ａｓ層１４
を交互に４０層積層成長して超格子構造体を製造する。 そして、この超格子構造体の表面に厚さ１０００ÅのＳ
ｉＯ２ 膜１５を形成する。
からなるバッファ層１２を形成し、その上に、６５０℃
の分子ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）によって、厚
さ１９０ÅのノンドープのＧａＡｓ層１３と、厚さ１０
ÅのノンドープのＡｌ０．２ Ｇａ０．８ Ａｓ層１４
を交互に４０層積層成長して超格子構造体を製造する。 そして、この超格子構造体の表面に厚さ１０００ÅのＳ
ｉＯ２ 膜１５を形成する。
【００１２】２．（図２（Ｂ）参照）
ＳｉＯ２ 膜１５の上にフォトレジスト膜を形成し、こ
のフォトレジスト膜に、その縁が＜１１０＞方向になる
ように幅１μｍの窓を形成し、この窓を通してＨＦ系の
エッチング液を用いてＳｉＯ２ 膜１５をエッチングし
て窓を形成する。つぎに、この窓を通して、燐酸系エッ
チング液を用いて超格子構造体をウェットエッチングし
て、燐酸系エッチング液の結晶方向によるエッチングレ
ートの差を利用して、ＧａＡｓ結晶層１３と、ＡｌＧａ
Ａｓ結晶層１４の平面に対して傾斜する（１１１）面を
形成する。この工程においては、ＳｉＯ２ 膜１５の窓
がエッチングすべき領域を最終的に画定せず、主として
燐酸系のエッチング液のエッチングレートの面異方性に
よって窓内のエッチング領域が決定されるため、この（
１１１）面ではＳｉＯ２ 膜のパターニングによって生
じていたゆらぎは超格子構造体に転写されない。
のフォトレジスト膜に、その縁が＜１１０＞方向になる
ように幅１μｍの窓を形成し、この窓を通してＨＦ系の
エッチング液を用いてＳｉＯ２ 膜１５をエッチングし
て窓を形成する。つぎに、この窓を通して、燐酸系エッ
チング液を用いて超格子構造体をウェットエッチングし
て、燐酸系エッチング液の結晶方向によるエッチングレ
ートの差を利用して、ＧａＡｓ結晶層１３と、ＡｌＧａ
Ａｓ結晶層１４の平面に対して傾斜する（１１１）面を
形成する。この工程においては、ＳｉＯ２ 膜１５の窓
がエッチングすべき領域を最終的に画定せず、主として
燐酸系のエッチング液のエッチングレートの面異方性に
よって窓内のエッチング領域が決定されるため、この（
１１１）面ではＳｉＯ２ 膜のパターニングによって生
じていたゆらぎは超格子構造体に転写されない。
【００１３】３．（図２（Ｃ）参照）
つぎに、この傾斜面に対して、ＣＣｌ２ Ｆ２ とＨｅ
の混合ガスを用いて反応性イオンエッチングを行い、露
出しているＧａＡｓ層１３の端部を選択的にエッチング
除去する。この混合ガスによる反応性イオンエッチング
においては、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとエッチングレー
ト比は２００程度あるため、ＧａＡｓ層の露出している
部分のみエッチングされ、ＡｌＧａＡｓ層が露出すると
エッチングは自然に停止する。
の混合ガスを用いて反応性イオンエッチングを行い、露
出しているＧａＡｓ層１３の端部を選択的にエッチング
除去する。この混合ガスによる反応性イオンエッチング
においては、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとエッチングレー
ト比は２００程度あるため、ＧａＡｓ層の露出している
部分のみエッチングされ、ＡｌＧａＡｓ層が露出すると
エッチングは自然に停止する。
【００１４】４．（図２（Ｄ）参照）
その後、段部の上に残ったＡｌＧａＡｓ層４のみを、ア
ンモニア水による洗浄、または、沃素系のウエットエッ
チングによって除去する。以上の工程によって、ＧａＡ
ｓ層によって構成される微細階段状構造体が形成される
。
ンモニア水による洗浄、または、沃素系のウエットエッ
チングによって除去する。以上の工程によって、ＧａＡ
ｓ層によって構成される微細階段状構造体が形成される
。
【００１５】本実施例の製造方法によると、階段の高さ
は、現在の技術で厚さが精密に制御できる超格子構造に
よってのみ決まり、本実施例の場合は、厚さ１９０Åの
ＧａＡｓ層１３と、厚さ１０ÅのＡｌＧａＡｓ層１４の
両者の厚さである２００Åとなる。また、その段部（テ
ラス）の幅は、超格子構造を構成する各層の厚さとウエ
ットエッチングの角度によって決まり、本実施例の場合
は、（１００）面に対する（１１１）面が５５°である
ため、１４０Åとなる。
は、現在の技術で厚さが精密に制御できる超格子構造に
よってのみ決まり、本実施例の場合は、厚さ１９０Åの
ＧａＡｓ層１３と、厚さ１０ÅのＡｌＧａＡｓ層１４の
両者の厚さである２００Åとなる。また、その段部（テ
ラス）の幅は、超格子構造を構成する各層の厚さとウエ
ットエッチングの角度によって決まり、本実施例の場合
は、（１００）面に対する（１１１）面が５５°である
ため、１４０Åとなる。
【００１６】（第２実施例）本実施例は、量子細線を製
造する方法である。図３は、本発明による量子細線の製
造工程説明図である。この図において、２１は微細階段
状構造体、２２はＡｌＧａＡｓ層、２３はＧａＡｓ細線
状構造体、２４はＡｌＧａＡｓ層である。
造する方法である。図３は、本発明による量子細線の製
造工程説明図である。この図において、２１は微細階段
状構造体、２２はＡｌＧａＡｓ層、２３はＧａＡｓ細線
状構造体、２４はＡｌＧａＡｓ層である。
【００１７】この製造工程説明図によって、本実施例の
製造方法を説明する。 １．第１実施例によって製造されたＧａＡｓからなる微
細階段状構造体２１の表面に、製造工程によって形成さ
れた結晶の損傷をカバーするため、原子層エピタキシー
（ＡＬＥ）法によってＡｌＧａＡｓ層２２を形成する。 このＡＬＥによりＡｌＧａＡｓ層を成長すると、基板の
形状に沿って１原子層づつ成長するから、もとの微細階
段状構造を保ったままで結晶の損傷をカバーすることが
できる。
製造方法を説明する。 １．第１実施例によって製造されたＧａＡｓからなる微
細階段状構造体２１の表面に、製造工程によって形成さ
れた結晶の損傷をカバーするため、原子層エピタキシー
（ＡＬＥ）法によってＡｌＧａＡｓ層２２を形成する。 このＡＬＥによりＡｌＧａＡｓ層を成長すると、基板の
形状に沿って１原子層づつ成長するから、もとの微細階
段状構造を保ったままで結晶の損傷をカバーすることが
できる。
【００１８】２．上記の工程によって得られた、ＡｌＧ
ａＡｓ層２２によって覆われた微細階段状構造体の段部
（テラス）の上に、ＭＯＣＶＤ法によってＧａＡｓ層を
堆積して、ＧａＡｓからなる断面が１００Å×１００Å
の複数の細線状構造体２３を形成する。ＭＯＣＶＤ法に
よってＧａＡｓを成長する過程において、基板上に供給
されたＧａ原子は基板温度やＡｓの供給量によって決ま
るある時間だけ基板の表面を泳動し、その間に表面に存
在する段部等に吸収されて落着き、さらにそこから表面
に沿って成長が進行する性質をもっているから、原料の
供給量等成長条件を適当にすると、微細階段状構造体の
各段部（テラス）の上に、断面が矩形ないし正方形の細
線状構造体を形成することができる。
ａＡｓ層２２によって覆われた微細階段状構造体の段部
（テラス）の上に、ＭＯＣＶＤ法によってＧａＡｓ層を
堆積して、ＧａＡｓからなる断面が１００Å×１００Å
の複数の細線状構造体２３を形成する。ＭＯＣＶＤ法に
よってＧａＡｓを成長する過程において、基板上に供給
されたＧａ原子は基板温度やＡｓの供給量によって決ま
るある時間だけ基板の表面を泳動し、その間に表面に存
在する段部等に吸収されて落着き、さらにそこから表面
に沿って成長が進行する性質をもっているから、原料の
供給量等成長条件を適当にすると、微細階段状構造体の
各段部（テラス）の上に、断面が矩形ないし正方形の細
線状構造体を形成することができる。
【００１９】３．上記の工程によって形成された複数の
細線状構造体の上に、再びＡＬＥ法によってＡｌＧａＡ
ｓ層２４を形成する。上記の一連の工程によって、表面
を電子に対する高い電位障壁をもつＡｌＧａＡｓ層２２
、２４によって覆われたＧａＡｓの複数の細線状構造体
２３から構成される量子細線が製造される。なお、微細
階段状構造体の材料あるいはその損傷の程度によっては
、ＡｌＧａＡｓ層２２を形成する必要がない場合もある
。また、上記の工程を繰り返すことによって、複数層か
らなる量子細線を実現することも可能である。
細線状構造体の上に、再びＡＬＥ法によってＡｌＧａＡ
ｓ層２４を形成する。上記の一連の工程によって、表面
を電子に対する高い電位障壁をもつＡｌＧａＡｓ層２２
、２４によって覆われたＧａＡｓの複数の細線状構造体
２３から構成される量子細線が製造される。なお、微細
階段状構造体の材料あるいはその損傷の程度によっては
、ＡｌＧａＡｓ層２２を形成する必要がない場合もある
。また、上記の工程を繰り返すことによって、複数層か
らなる量子細線を実現することも可能である。
【００２０】（第３実施例）本実施例は、前記の微細階
段状構造体をフォトダイオードに適用したものである。 図４は、本発明によるフォトダイオードの説明図である
。この図において、３１は微細階段状構造体、３２はｐ
−ＡｌＧａＡｓ層、３３はｉ−ＧａＡｓからなる複数の
細線状構造体、３４はｎ−ＡｌＧａＡｓ層、３５はｐ側
電極、３６はｎ側電極である。
段状構造体をフォトダイオードに適用したものである。 図４は、本発明によるフォトダイオードの説明図である
。この図において、３１は微細階段状構造体、３２はｐ
−ＡｌＧａＡｓ層、３３はｉ−ＧａＡｓからなる複数の
細線状構造体、３４はｎ−ＡｌＧａＡｓ層、３５はｐ側
電極、３６はｎ側電極である。
【００２１】１．第１実施例によって製造されたＧａＡ
ｓからなる微細階段状構造体３１の表面にＡＬＥ法によ
ってｐ−ＡｌＧａＡｓ層３２を形成する。
ｓからなる微細階段状構造体３１の表面にＡＬＥ法によ
ってｐ−ＡｌＧａＡｓ層３２を形成する。
【００２２】２．上記工程によって形成したｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ層３２によって覆われた微細階段状構造体の段部
（テラス）の上に、ＭＯＣＶＤ法によって不純物を添加
しないＧａＡｓ層を堆積して、ｉ−ＧａＡｓからなる複
数の細線状構造体３３を形成する。
ａＡｓ層３２によって覆われた微細階段状構造体の段部
（テラス）の上に、ＭＯＣＶＤ法によって不純物を添加
しないＧａＡｓ層を堆積して、ｉ−ＧａＡｓからなる複
数の細線状構造体３３を形成する。
【００２３】３．ｉ−ＧａＡｓからなる細線状構造体３
３の上に、ＡＬＥ法によってｎ−ＡｌＧａＡｓ層３４を
形成する。 ４．ｐ−ＡｌＧａＡｓ層３２にｐ側電極３５を、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層３４にｎ側電極３６を形成する。
３の上に、ＡＬＥ法によってｎ−ＡｌＧａＡｓ層３４を
形成する。 ４．ｐ−ＡｌＧａＡｓ層３２にｐ側電極３５を、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層３４にｎ側電極３６を形成する。
【００２４】上記の工程によって、複数のｉ−ＧａＡｓ
からなる細線状構造体３３の両側をｐ−ＡｌＧａＡｓ層
３２およびｎ−ＡｌＧａＡｓ層３４によって覆われたフ
ォトダイオードが製造される。この装置は、ｐ側電極３
５とｎ側電極３６の間に逆バイアス電圧を印加して動作
させるが、１本の量子細線中の電流が微小である場合は
、１００本程度の量子細線を並列して組み込むことによ
って電流を増大することができる。
からなる細線状構造体３３の両側をｐ−ＡｌＧａＡｓ層
３２およびｎ−ＡｌＧａＡｓ層３４によって覆われたフ
ォトダイオードが製造される。この装置は、ｐ側電極３
５とｎ側電極３６の間に逆バイアス電圧を印加して動作
させるが、１本の量子細線中の電流が微小である場合は
、１００本程度の量子細線を並列して組み込むことによ
って電流を増大することができる。
【００２５】上記のフォトダイオードはダブルヘテロ構
造を有し、屈折率の高いｉ−ＧａＡｓ層中は、光が集中
して伝搬する導波路となるから、量子細線に沿って発光
素子を設けることによって光結合装置を構成することが
できる。
造を有し、屈折率の高いｉ−ＧａＡｓ層中は、光が集中
して伝搬する導波路となるから、量子細線に沿って発光
素子を設けることによって光結合装置を構成することが
できる。
【００２６】（第４実施例）本実施例は、量子細線を半
導体レーザ装置に適用したものである。この半導体レー
ザ装置は、第１実施例において説明した微細階段状構造
体の表面に、厚さ２μｍのノンドープＡｌＧａＡｓクラ
ッド層、厚さ２００ÅのノンドープＧａＡｓ活性層、厚
さ２μｍのノンドープＡｌＧａＡｓクラッド層をこの順
で成長して製造される。活性層に量子細線を採用したた
め、電子移動度が高く、しきい値が低い半導体レーザ装
置が得られる。
導体レーザ装置に適用したものである。この半導体レー
ザ装置は、第１実施例において説明した微細階段状構造
体の表面に、厚さ２μｍのノンドープＡｌＧａＡｓクラ
ッド層、厚さ２００ÅのノンドープＧａＡｓ活性層、厚
さ２μｍのノンドープＡｌＧａＡｓクラッド層をこの順
で成長して製造される。活性層に量子細線を採用したた
め、電子移動度が高く、しきい値が低い半導体レーザ装
置が得られる。
【００２７】（第５実施例）本実施例は、量子細線をＨ
ＥＭＴに適用したものである。このＨＥＭＴは、第１実
施例によって製造されたＧａＡｓからなる微細階段状構
造体の表面に厚さ５０００Åのｉ−ＡｌＧａＡｓバッフ
ァ層を形成し、その上に、ＭＯＣＶＤ法によって厚さ２
００Åのｉ−ＧａＡｓからなるチャネル層を形成し、そ
の上にＡＬＥ法によって厚さ１００Åのｉ−ＡｌＧａＡ
ｓからなるスペサー層を形成し、さらにその上にＡＬＥ
法によって不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓからなるキャリア供給層を成長し、このｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層の上にソース電極、ゲート電極、ドレイン
電極を設けて製造される。このＨＥＭＴにおいては、複
数のｉ−ＧａＡｓからなる量子細線が活性層として使用
されているため、電子の移動度が高く、高速動作が可能
である。
ＥＭＴに適用したものである。このＨＥＭＴは、第１実
施例によって製造されたＧａＡｓからなる微細階段状構
造体の表面に厚さ５０００Åのｉ−ＡｌＧａＡｓバッフ
ァ層を形成し、その上に、ＭＯＣＶＤ法によって厚さ２
００Åのｉ−ＧａＡｓからなるチャネル層を形成し、そ
の上にＡＬＥ法によって厚さ１００Åのｉ−ＡｌＧａＡ
ｓからなるスペサー層を形成し、さらにその上にＡＬＥ
法によって不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓからなるキャリア供給層を成長し、このｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層の上にソース電極、ゲート電極、ドレイン
電極を設けて製造される。このＨＥＭＴにおいては、複
数のｉ−ＧａＡｓからなる量子細線が活性層として使用
されているため、電子の移動度が高く、高速動作が可能
である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
きわめて高精度に厚さの制御が可能な超格子構造体を用
い、この超格子構造体に、結晶方位に対して異方性をも
つエッチングを施して、傾斜面を形成し、この傾斜面に
露出する超格子構造体を構成する一方の材料を選択的に
エッチング除去する技術を組み合わせたため、微細でか
つ正確な幅の段部（テラス）を有する階段状構造体を形
成することができ、この階段状構造体を用いることによ
って、微細で幅のゆらぎが小さい量子細線、さらには、
特性の均一な各種の半導体装置を製造することができる
。
きわめて高精度に厚さの制御が可能な超格子構造体を用
い、この超格子構造体に、結晶方位に対して異方性をも
つエッチングを施して、傾斜面を形成し、この傾斜面に
露出する超格子構造体を構成する一方の材料を選択的に
エッチング除去する技術を組み合わせたため、微細でか
つ正確な幅の段部（テラス）を有する階段状構造体を形
成することができ、この階段状構造体を用いることによ
って、微細で幅のゆらぎが小さい量子細線、さらには、
特性の均一な各種の半導体装置を製造することができる
。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の原理説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の微細階段状構造体の
製造工程説明図である。
製造工程説明図である。
【図３】本発明による量子細線の製造工程説明図である
。
。
【図４】本発明によるフォトダイオードの説明図である
。
。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板
２ バッファ層
３ 第１の材料からなる結晶層
４ 第２の材料からなる結晶層
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の材料からなる結晶層と第２の材
料からなる結晶層を交互に堆積して超格子構造体を形成
する工程と、該超格子構造体に、その結晶方位に対して
異方性を有するエッチングを施すことによって、これら
の結晶層の平面に対して傾斜した平面を形成する工程と
、該傾斜した平面に対して材料依存性を有する等方性エ
ッチングを施すことによって、第１の材料からなる結晶
層または第２の材料からなる結晶層を選択的に除去する
工程を含むことを特徴とする微細階段状構造体の製造方
法。 - 【請求項２】 第１の材料からなる結晶層と第２の材
料からなる結晶層を交互に堆積して超格子構造体を形成
する工程と、該超格子構造体に、その結晶方位に対して
異方性を有するエッチングを施すことによって、これら
の結晶層の平面に対して傾斜した平面を形成する工程と
、該傾斜した平面に対して材料依存性を有する等方性エ
ッチングを施すことによって、第１の材料からなる結晶
層または第２の材料からなる結晶層を選択的に除去して
微細階段状構造体を形成する工程と、該微細階段状構造
体の各段部の上に、半導体材料を成長して該半導体材料
からなる複数の細線状の層を形成する工程と、該複数の
細線状の層の表面上に、該半導体材料より電子に対する
電位障壁が高い半導体材料を成長する工程を含むことを
特徴とする量子細線の製造方法。 - 【請求項３】 第１の材料からなる結晶層と第２の材
料からなる結晶層が交互に複数層堆積された超格子構造
体の一部が、これらの結晶層の平面に対して傾斜した平
面が出るように除去され、該傾斜した平面に露出する第
１の材料からなる結晶層または第２の材料からなる結晶
層が選択的に除去されて形成された微細階段状構造体と
、該微細階段状構造体の各段部の上に形成された複数の
細線状の半導体材料層と、該半導体材料層の上に形成さ
れた該半導体材料より電子に対する電位障壁が高い他の
半導体材料層とからなることを特徴とする量子細線。 - 【請求項４】 第１の材料からなる結晶層と第２の材
料からなる結晶層が交互に複数層堆積された超格子構造
体の一部が、これらの結晶層の平面に対して傾斜した平
面が出るように除去され、該傾斜した平面に露出する第
１の材料からなる結晶層または第２の材料からなる結晶
層が選択的に除去されて形成された微細階段状構造体と
、該微細階段状構造体の表面上に形成された第１の導電
型を有する半導体層と、該第１導電型を有する半導体層
の各段部の上に形成された複数の細線状のノンドープ半
導体材料層と、該複数の細線状のノンドープ半導体層上
に形成された第２の導電型を有する半導体層とからなる
ことを特徴とするフォトダイオード。 - 【請求項５】 第１の材料からなる結晶層と第２の材
料からなる結晶層が交互に複数層堆積された超格子構造
体の一部が、これらの結晶層の平面に対して傾斜した平
面が出るように除去され、該傾斜した平面に露出する第
１の材料からなる結晶層または第２の材料からなる結晶
層が選択的に除去されて形成された微細階段状構造体と
、該微細階段状構造体の各段部の上に形成された細線状
ノンドープ半導体材料層と、該複数の細線状ノンドープ
半導体層上に形成されたｎ型の半導体層と、該ｎ型半導
体層に形成されたソース電極、ドレイン電極およびゲー
ト電極とからなることを特徴とするＨＥＭＴ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6770691A JPH04280629A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 微細階段状構造体の製造方法およびそれを用いた半導 体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6770691A JPH04280629A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 微細階段状構造体の製造方法およびそれを用いた半導 体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280629A true JPH04280629A (ja) | 1992-10-06 |
Family
ID=13352675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6770691A Withdrawn JPH04280629A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 微細階段状構造体の製造方法およびそれを用いた半導 体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04280629A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244113A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体量子細線の製造方法 |
| JP2013171890A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013183063A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法及びコンピュータ記録媒体 |
| JP2016015418A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| KR20170093175A (ko) * | 2014-12-05 | 2017-08-14 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 이종 구조체의 각진 이온 빔 프로세싱 |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP6770691A patent/JPH04280629A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244113A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体量子細線の製造方法 |
| JP2013171890A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013183063A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法及びコンピュータ記録媒体 |
| JP2016015418A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| KR20170093175A (ko) * | 2014-12-05 | 2017-08-14 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 이종 구조체의 각진 이온 빔 프로세싱 |
| JP2018503977A (ja) * | 2014-12-05 | 2018-02-08 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 不均質構造の傾斜イオンビーム処理 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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