JPH0461116A - 量子箱の製造方法 - Google Patents
量子箱の製造方法Info
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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）
本発明は半導体量子効果デバイスの製造方法に関する。
（従来の技術）
電子を３次元的に閉じ込める３次元超格子（量子箱）は
製作が困難であるため報告例は少ないが、有機金属気相
成長（ＯＭＶＰＥ法）、ポログラフイク・リソグラフィ
ー、ウェットエツチング、液相成長法（ＬＰＥ）法によ
る再成長技術を用いてｐｎ接合とオプテイカノ・ガイド
構造を備えたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量子箱構造をＩｎ上
た例がジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｒ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）第２６巻４号、１
９８７年、Ｌ２２５−２２７頁にある。
製作が困難であるため報告例は少ないが、有機金属気相
成長（ＯＭＶＰＥ法）、ポログラフイク・リソグラフィ
ー、ウェットエツチング、液相成長法（ＬＰＥ）法によ
る再成長技術を用いてｐｎ接合とオプテイカノ・ガイド
構造を備えたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量子箱構造をＩｎ上
た例がジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｒ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）第２６巻４号、１
９８７年、Ｌ２２５−２２７頁にある。
この例では、３次元量子サイズ効果として発光波長のシ
フトが観測されていることが報告されている。
フトが観測されていることが報告されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、現状ではウェットエツチング等を用いて
いるために量子箱のサイズや界面の急峻性等に問題が有
り完全な量子箱は実現されていない。
いるために量子箱のサイズや界面の急峻性等に問題が有
り完全な量子箱は実現されていない。
本発明の目的は、量子効果を顕在化させるに十分な微細
度を有し、かつ加工ダメージがない量子箱の製造方法を
提供することにある。
度を有し、かつ加工ダメージがない量子箱の製造方法を
提供することにある。
（課題を解決するための手段９
本発明による量子箱の製造方法は、原子ステップを有す
る半導体基板表面上に、無機レジスト層を形成する工程
と、この無機レジスト層に集束電子ビームを照射するか
、または反応性ガスもしくはラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより無機レジスト層のビーム
照射部のみを選択的に除去して細線パターンを形成する
工程と、前記原子ステップの傾斜方向に組成の異なる半
導体を前記細線パターンに沿って選択的に積層する工程
とを備えることを特徴とする。
る半導体基板表面上に、無機レジスト層を形成する工程
と、この無機レジスト層に集束電子ビームを照射するか
、または反応性ガスもしくはラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより無機レジスト層のビーム
照射部のみを選択的に除去して細線パターンを形成する
工程と、前記原子ステップの傾斜方向に組成の異なる半
導体を前記細線パターンに沿って選択的に積層する工程
とを備えることを特徴とする。
（作用）
本発明では、無機レジスト層に集束電子ビームを走査し
て最小１００人幅の開口部がその場現像でき、このよう
にして形成した無機レジストの開口部を通して、原子ス
テップ上に有機金属気相成長法等を用いたステップ・フ
ロー成長を行う事によって、数１００人幅の細線内に１
００Å以下の周期構造、言い替えれば３次元超格子構造
を作製することができる。従って本発明によれば、原子
ステップを有する半導体基板上にステップ、フロー成長
を行うだけでは作製困難な３次元超格子（量子箱）構造
が得られる。
て最小１００人幅の開口部がその場現像でき、このよう
にして形成した無機レジストの開口部を通して、原子ス
テップ上に有機金属気相成長法等を用いたステップ・フ
ロー成長を行う事によって、数１００人幅の細線内に１
００Å以下の周期構造、言い替えれば３次元超格子構造
を作製することができる。従って本発明によれば、原子
ステップを有する半導体基板上にステップ、フロー成長
を行うだけでは作製困難な３次元超格子（量子箱）構造
が得られる。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の〜実施例を説明する量ｆ箱の製造方法
を説明する工程図である。まず、周期１００Ａ原子ステ
ツプをもつ、［ｎＯ］方向に２°オフした（００１）Ｇ
ａＡｓ基板１０上にＡｌＡｓバッファ層２ｏを１０００
人、有機金属気相成長により形成する。この層厚は原子
ステップが消失しない範囲で厚くした方が良い。
を説明する工程図である。まず、周期１００Ａ原子ステ
ツプをもつ、［ｎＯ］方向に２°オフした（００１）Ｇ
ａＡｓ基板１０上にＡｌＡｓバッファ層２ｏを１０００
人、有機金属気相成長により形成する。この層厚は原子
ステップが消失しない範囲で厚くした方が良い。
次に第１図（ａ）に示ずように２００人厚Ｏ７ッ化アル
ミニウム（ＡｌＦ２）の薄膜１１を前記バッファ層２０
．Ｊ＝に電子ビーム蒸着法により形成した。次に第１図
ｒｂ）のように集束電子ビーム１２を、フッ化アルミニ
ウム薄膜１１に照射した。集束電子ビームの条件をビー
ム径１０人、ビーム電流１００ｐＡ、加速エネルギー１
００ｋｅＶとして、［１１０］方向にラインスキャンす
ることにより集束電子ビーム照射時にフッ化アルミニウ
ム薄膜１１は２００人幅でその場現像され細線パターン
の開「−」部１３を形成した。このようにして形成した
フッ化アルミニウム薄膜１１の開口部１３に、有機金属
気相成長装置を用いて成長速度０．５Ａ／ｓｅｅでＡｌ
Ａｓ１４を１／２原子層、次いで０．５Ａ／ｓｅｅでＧ
ａＡｓ１５を１／２原子層それぞれ積層した。この選択
成長を繰り返して第１図（ｅ）に示すように幅２００人
、層厚２００人、周期が１００人の（ＡＩＡｓ）１，２
（ＧａＡｓ）１，２３次元超格子構造、量子箱を作製し
た。この時の有機金属気相成長はトリエチルアルミニウ
ム（ＴＥＡ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、アルシ
ン（ＡｓＨ３）を原料とし、基板温度６００°Ｃで行っ
た。この後、第１図（ｄ）に示すようにＧａＡｓ基板１
０の全面に電子ビーム１６を照射してフッ化アルミニウ
ム薄膜１１を除去し、その後有機金属気相成長装置を用
いて全面にＡｌＡｓ埋込み層１７を１０００人積層した
。これにより第１図（ｅ）に示すようなＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓの量子箱が形成できた。
ミニウム（ＡｌＦ２）の薄膜１１を前記バッファ層２０
．Ｊ＝に電子ビーム蒸着法により形成した。次に第１図
ｒｂ）のように集束電子ビーム１２を、フッ化アルミニ
ウム薄膜１１に照射した。集束電子ビームの条件をビー
ム径１０人、ビーム電流１００ｐＡ、加速エネルギー１
００ｋｅＶとして、［１１０］方向にラインスキャンす
ることにより集束電子ビーム照射時にフッ化アルミニウ
ム薄膜１１は２００人幅でその場現像され細線パターン
の開「−」部１３を形成した。このようにして形成した
フッ化アルミニウム薄膜１１の開口部１３に、有機金属
気相成長装置を用いて成長速度０．５Ａ／ｓｅｅでＡｌ
Ａｓ１４を１／２原子層、次いで０．５Ａ／ｓｅｅでＧ
ａＡｓ１５を１／２原子層それぞれ積層した。この選択
成長を繰り返して第１図（ｅ）に示すように幅２００人
、層厚２００人、周期が１００人の（ＡＩＡｓ）１，２
（ＧａＡｓ）１，２３次元超格子構造、量子箱を作製し
た。この時の有機金属気相成長はトリエチルアルミニウ
ム（ＴＥＡ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、アルシ
ン（ＡｓＨ３）を原料とし、基板温度６００°Ｃで行っ
た。この後、第１図（ｄ）に示すようにＧａＡｓ基板１
０の全面に電子ビーム１６を照射してフッ化アルミニウ
ム薄膜１１を除去し、その後有機金属気相成長装置を用
いて全面にＡｌＡｓ埋込み層１７を１０００人積層した
。これにより第１図（ｅ）に示すようなＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓの量子箱が形成できた。
本実施例ではＡｌＡｓとＧａＡｓの成長の周期ｍ、ｎを
１／２原子層ずつにしたがｍ−ｔ−ｎ ＝ １を満たせ
ば１／２原子層以外でもよい。これを変えることにより
量子箱の［１１０］方向の幅を変えることができる。
１／２原子層ずつにしたがｍ−ｔ−ｎ ＝ １を満たせ
ば１／２原子層以外でもよい。これを変えることにより
量子箱の［１１０］方向の幅を変えることができる。
集束電子ビームにより開口部の幅を成長条件により量子
箱の幅や厚さを自由に変えられるので所望の大きさの量
子箱を作製できる。またこの方法を繰り返し用いて量子
箱の２次元あるいは３次元マトリクス構造を作製できる
。
箱の幅や厚さを自由に変えられるので所望の大きさの量
子箱を作製できる。またこの方法を繰り返し用いて量子
箱の２次元あるいは３次元マトリクス構造を作製できる
。
本実施例ではＧａＡｓ系のＡｌＡｓ、 ＧａＡｓによる
３次元超格子を作製したが、バッファ層や埋込み層とし
てＡｌＧａＡｓを用いてもよい。またＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎｋ、 ＩｒｘＧａＡｓＰ／ＩｎＰ等の証系等他の材料
系にも適用可能である。結局成長法としては有機金属気
相成長法の例を示したが、その他の選択成長可能な結晶
成長法、例えば有機金属分子線エピタキシャル成長法、
原子層エピタキシャル成長法等にも適用できる。
３次元超格子を作製したが、バッファ層や埋込み層とし
てＡｌＧａＡｓを用いてもよい。またＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎｋ、 ＩｒｘＧａＡｓＰ／ＩｎＰ等の証系等他の材料
系にも適用可能である。結局成長法としては有機金属気
相成長法の例を示したが、その他の選択成長可能な結晶
成長法、例えば有機金属分子線エピタキシャル成長法、
原子層エピタキシャル成長法等にも適用できる。
また本実施例では半導体基板として２°オフされた（０
０１）面を用いたが、原子ステップを有する面であれば
他の面方位を用いても良く、またオフ角度を変えてステ
ップ幅をもかえても良い。無機レジス）・どしてはフッ
化アルミニウムＡｌＦ３以外の他の材料、例えばＦｅＦ
２． ＣｒＦ２．ＣｓＦ等でも本発明を適用できる。
０１）面を用いたが、原子ステップを有する面であれば
他の面方位を用いても良く、またオフ角度を変えてステ
ップ幅をもかえても良い。無機レジス）・どしてはフッ
化アルミニウムＡｌＦ３以外の他の材料、例えばＦｅＦ
２． ＣｒＦ２．ＣｓＦ等でも本発明を適用できる。
（発明の効果）
本発明による量子箱の製造方法では、結晶を切り刻んで
作製するのではなく結晶作製時に３次元構造を作り付け
ることができるため加工ダメージのない、しかも大きさ
を自由に設定できる３次元超格子（量子箱）構造及びそ
のアレイやマトリクス構造が作製できる。これにより量
子箱の量子効果を有効に生かすことができ、低しきい値
の半導体Ｌ−−−ザ等の光デバイスや高移動度のＦＥＴ
等の電子デバイスに応用することができる。
作製するのではなく結晶作製時に３次元構造を作り付け
ることができるため加工ダメージのない、しかも大きさ
を自由に設定できる３次元超格子（量子箱）構造及びそ
のアレイやマトリクス構造が作製できる。これにより量
子箱の量子効果を有効に生かすことができ、低しきい値
の半導体Ｌ−−−ザ等の光デバイスや高移動度のＦＥＴ
等の電子デバイスに応用することができる。
また本発明は、レジストマスクのフォトリソグラフィに
伴う現像液によるウェット処理を必要としないので無機
レジスト層の形成からステップ、フロー選択成長まで真
空−貫プロセスで行うことができ、特に化合物半導体で
は表面の人気からの汚染を回避でき有効である。
伴う現像液によるウェット処理を必要としないので無機
レジスト層の形成からステップ、フロー選択成長まで真
空−貫プロセスで行うことができ、特に化合物半導体で
は表面の人気からの汚染を回避でき有効である。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例を説明する量
１箱の製造方法を説明゛４る丁稈図である。 図において、１０−［１１０］力向へ２°〕フＩ−たＧ
ａＡｓ（００１）、１．１１・・・フッ化アルミニウム
（ＡｌＦ３）の薄膜。
１箱の製造方法を説明゛４る丁稈図である。 図において、１０−［１１０］力向へ２°〕フＩ−たＧ
ａＡｓ（００１）、１．１１・・・フッ化アルミニウム
（ＡｌＦ３）の薄膜。
Claims (1)
- 原子ステップを有する半導体基板表面上に、無機レジ
スト層を形成する工程と、この無機レジスト層に集束電
子ビームを照射するか、または反応性ガスもしくはラジ
カル雰囲気中で集束電子ビームを照射することにより無
機レジスト層のビーム照射部のみを選択的に除去して細
線パターンを形成する工程と、前記原子ステップの傾斜
方向に組成の異なる半導体を前記細線パターンに沿って
選択的に積層する工程とを備える特徴とする量子箱の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440390A JPH0461116A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 量子箱の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440390A JPH0461116A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 量子箱の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461116A true JPH0461116A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15792474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16440390A Pending JPH0461116A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 量子箱の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0461116A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851506A3 (en) * | 1996-12-27 | 1999-06-16 | Sanyo Electric Co. Ltd | Semiconductor device having quantum box and method of fabricating the same |
| WO2010100950A1 (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-10 | 国立大学法人大阪大学 | 集光照射基板を用いた半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、半導体薄膜の選択成長方法、および半導体素子 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16440390A patent/JPH0461116A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851506A3 (en) * | 1996-12-27 | 1999-06-16 | Sanyo Electric Co. Ltd | Semiconductor device having quantum box and method of fabricating the same |
| WO2010100950A1 (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-10 | 国立大学法人大阪大学 | 集光照射基板を用いた半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、半導体薄膜の選択成長方法、および半導体素子 |
| US8673748B2 (en) | 2009-03-05 | 2014-03-18 | Osaka University | Method for fabricating semiconductor thin film using substrate irradiated with focused light, apparatus for fabricating semiconductor thin film using substrate irradiated with focused light, method for selectively growing semiconductor thin film using substrate irradiated with focused light, and semiconductor element using substrate irradiated with focused light |
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