JPH0521905A - 半導体量子細線の作製方法 - Google Patents
半導体量子細線の作製方法Info
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- JPH0521905A JPH0521905A JP3176632A JP17663291A JPH0521905A JP H0521905 A JPH0521905 A JP H0521905A JP 3176632 A JP3176632 A JP 3176632A JP 17663291 A JP17663291 A JP 17663291A JP H0521905 A JPH0521905 A JP H0521905A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は各種半導体装置に利用される半導体
量子細線の作製方法に関するもので、量子細線の特性に
大きな影響を与える線幅のゆらぎの問題を解決し、均一
な線幅を持つ量子細線を作製することを目的とする。 【構成】 １本のラインに対するビームの走査を少なく
とも２回以上重ねて行う電子ビーム露光によって細線パ
ターン１６を形成し、上記細線パターン１６をＳｉＯ2
マスク１５に転写したのち、過酸化水素（濃度３０％）
に対する硫酸（濃度１００％）の混合比が１／３から１
／５の硫酸と過酸化水素と水からなるエッチャントを用
いることにより、サイドエッチングの研磨効果によって
均一な線幅をもつＧａＡｓ系半導体量子細線１７を作製
することができる。
量子細線の作製方法に関するもので、量子細線の特性に
大きな影響を与える線幅のゆらぎの問題を解決し、均一
な線幅を持つ量子細線を作製することを目的とする。 【構成】 １本のラインに対するビームの走査を少なく
とも２回以上重ねて行う電子ビーム露光によって細線パ
ターン１６を形成し、上記細線パターン１６をＳｉＯ2
マスク１５に転写したのち、過酸化水素（濃度３０％）
に対する硫酸（濃度１００％）の混合比が１／３から１
／５の硫酸と過酸化水素と水からなるエッチャントを用
いることにより、サイドエッチングの研磨効果によって
均一な線幅をもつＧａＡｓ系半導体量子細線１７を作製
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に利用される
半導体量子細線の作製方法に関するものである。
半導体量子細線の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザのしきい値電流の減
少、温度特性の向上、スペクトルライン幅の減少、ある
いはＦＥＴ素子の高速化など半導体装置の特性および機
能の向上に対する要請からＧａＡｓ系半導体の量子細線
が注目されている。
少、温度特性の向上、スペクトルライン幅の減少、ある
いはＦＥＴ素子の高速化など半導体装置の特性および機
能の向上に対する要請からＧａＡｓ系半導体の量子細線
が注目されている。
【０００３】現在、半導体量子細線の作製方法について
様々な提案がなされまだ確立した方法はないが、以下に
従来の半導体量子細線の作製方法の一例を説明する。
様々な提案がなされまだ確立した方法はないが、以下に
従来の半導体量子細線の作製方法の一例を説明する。
【０００４】図２は従来の半導体量子細線の作製方法を
示す工程図で、図２は細線の方向に対して垂直な断面図
である。図２の（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板２１上
に障壁層２２（ＡｌＧａＡｓ層）と量子井戸層２３（Ｇ
ａＡｓ層）からなる積層構造を形成する。次に電子ビー
ム露光によって細線パターンのレジストマスクを形成し
たのちに、図２の（ｂ）に示すようにウェットケミカル
エッチングのサイドエッチングを利用して細線を形成す
る。次に図２の（ｃ）に示すようにレジストを除去した
のち埋め込み成長により量子細線２５を形成する。
示す工程図で、図２は細線の方向に対して垂直な断面図
である。図２の（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板２１上
に障壁層２２（ＡｌＧａＡｓ層）と量子井戸層２３（Ｇ
ａＡｓ層）からなる積層構造を形成する。次に電子ビー
ム露光によって細線パターンのレジストマスクを形成し
たのちに、図２の（ｂ）に示すようにウェットケミカル
エッチングのサイドエッチングを利用して細線を形成す
る。次に図２の（ｃ）に示すようにレジストを除去した
のち埋め込み成長により量子細線２５を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の方法では、レジストと基板との密着性が不十分なた
めサイドエッチングの制御性が悪いことと、電子ビーム
露光量にゆらぎが存在することから細線幅にゆらぎが存
在し、量子細線の効果が十分得られないという課題を有
していた。
来の方法では、レジストと基板との密着性が不十分なた
めサイドエッチングの制御性が悪いことと、電子ビーム
露光量にゆらぎが存在することから細線幅にゆらぎが存
在し、量子細線の効果が十分得られないという課題を有
していた。
【０００６】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、均一な線幅をもつ半導体量子細線の作製方法を提
供することを目的とする。
ので、均一な線幅をもつ半導体量子細線の作製方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体量子細線の作製方法は、１本のライン
に対する電子ビームの走査を少なくとも２回以上重ねて
行う電子ビーム露光により、均一な線幅をもつ細線のマ
スクパターンを形成する工程を有する。
に本発明の半導体量子細線の作製方法は、１本のライン
に対する電子ビームの走査を少なくとも２回以上重ねて
行う電子ビーム露光により、均一な線幅をもつ細線のマ
スクパターンを形成する工程を有する。
【０００８】本発明の更なる解決手段は、上記の電子ビ
ーム露光による細線パターンを量子井戸層を含むＧａＡ
ｓ系半導体結晶上に堆積したＳｉＯ2 マスクに転写し、
マスクと基板の密着性を改善しサイドエッチングの制御
性を良くしたのち、硫酸と過酸化水素と水からなるエッ
チャントを用いて、サイドエッチングの研磨効果を利用
したウェットケミカルエッチングを行う工程を用いた半
導体量子細線の作製方法である。
ーム露光による細線パターンを量子井戸層を含むＧａＡ
ｓ系半導体結晶上に堆積したＳｉＯ2 マスクに転写し、
マスクと基板の密着性を改善しサイドエッチングの制御
性を良くしたのち、硫酸と過酸化水素と水からなるエッ
チャントを用いて、サイドエッチングの研磨効果を利用
したウェットケミカルエッチングを行う工程を用いた半
導体量子細線の作製方法である。
【０００９】
【作用】上記の電子ビーム露光によって均一な細幅をも
つ細線のマスクパターンを形成し、ＳｉＯ2 マスクを用
いることによりマスクと基板の密着性が改善されサイド
エッチングの制御性がよくなり、さらに上記のエッチャ
ントを用いることにより、サイドエッチングの研磨効果
によって均一な線幅を持つ量子細線を形成する。
つ細線のマスクパターンを形成し、ＳｉＯ2 マスクを用
いることによりマスクと基板の密着性が改善されサイド
エッチングの制御性がよくなり、さらに上記のエッチャ
ントを用いることにより、サイドエッチングの研磨効果
によって均一な線幅を持つ量子細線を形成する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について、量子細線幅
のゆらぎについて考察しながら、図面を参照して詳細に
説明する。
のゆらぎについて考察しながら、図面を参照して詳細に
説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例における半導体量子
細線の作製方法の工程図である。図１において、１１は
ＧａＡｓ基板、１２はＡｌＧａＡｓからなる第１障壁
層、１３はＧａＡｓからなる量子井戸層、１４はＡｌＧ
ａＡｓからなる第２障壁層、１５はＳｉＯ2 マスク、１
６はレジストマスクパターンである。
細線の作製方法の工程図である。図１において、１１は
ＧａＡｓ基板、１２はＡｌＧａＡｓからなる第１障壁
層、１３はＧａＡｓからなる量子井戸層、１４はＡｌＧ
ａＡｓからなる第２障壁層、１５はＳｉＯ2 マスク、１
６はレジストマスクパターンである。
【００１２】まず、量子細線の線幅のゆらぎの原因とし
て、電子ビーム電流量にゆらぎがあるために露光量が変
化し、細線のマスクパターンの線幅が揺らぐことが考え
られる。
て、電子ビーム電流量にゆらぎがあるために露光量が変
化し、細線のマスクパターンの線幅が揺らぐことが考え
られる。
【００１３】そこで、図１（ａ）に示すようにＧａＡｓ
基板１１の（１００）面上に第１障壁層１２と量子井戸
層１３と第２障壁層からなる積層構造を形成したのちＳ
ｉＯ 2 膜を堆積し、次にＳｉＯ2 膜上に１本のラインに
対するビーム走査を複数回行う電子ビーム露光により、
ＧａＡｓ基板の［０１１］方向に平行に細線パターン１
６を形成する。上記の露光によりパターンのゆらぎが低
減され、数十オングストローム以下の線幅のゆらぎをも
つ細線パターンが得られる。
基板１１の（１００）面上に第１障壁層１２と量子井戸
層１３と第２障壁層からなる積層構造を形成したのちＳ
ｉＯ 2 膜を堆積し、次にＳｉＯ2 膜上に１本のラインに
対するビーム走査を複数回行う電子ビーム露光により、
ＧａＡｓ基板の［０１１］方向に平行に細線パターン１
６を形成する。上記の露光によりパターンのゆらぎが低
減され、数十オングストローム以下の線幅のゆらぎをも
つ細線パターンが得られる。
【００１４】上記の電子ビーム露光による細線パターン
形成によって細線パターンの線幅のゆらぎが大幅に低減
できるが、数十オングストローム程度の線幅のゆらぎは
依然として存在する可能性がある。この数十オングスト
ロームの線幅のゆらぎはウェットケミカルエッチングに
よって低減することができる。
形成によって細線パターンの線幅のゆらぎが大幅に低減
できるが、数十オングストローム程度の線幅のゆらぎは
依然として存在する可能性がある。この数十オングスト
ロームの線幅のゆらぎはウェットケミカルエッチングに
よって低減することができる。
【００１５】つまり、面方位によってエッチングレート
が違うエッチャントを用いてエッチングするとエッチン
グレートの小さい結晶面が出やすい傾向があり、エッチ
ングレートの小さい結晶面に対しては研磨効果がある。
そこで、細線のエッチング工程において細線の側面をエ
ッチングレートの少ない結晶面にすることによって、上
記の研磨効果を利用することができ、上記の数十オング
ストロームの細線の線幅のゆらぎが低減できる。従来、
研磨に使われたエッチング濃度の大きいエッチャントは
エッチングレートが大きいため精密にエッチングを制御
する必要があり、細線構造の形成には制御性が悪いため
使いにくいという問題があったが、過酸化水素（濃度３
０％）に対する硫酸（濃度１００％）の混合比を１／３
から１／５の間の値にしさらに水で薄めることによっ
て、制御性の良いエッチングレートをもち、かつ面方位
選択性の大きいＧａＡｓ系のエッチャントが得られる。
が違うエッチャントを用いてエッチングするとエッチン
グレートの小さい結晶面が出やすい傾向があり、エッチ
ングレートの小さい結晶面に対しては研磨効果がある。
そこで、細線のエッチング工程において細線の側面をエ
ッチングレートの少ない結晶面にすることによって、上
記の研磨効果を利用することができ、上記の数十オング
ストロームの細線の線幅のゆらぎが低減できる。従来、
研磨に使われたエッチング濃度の大きいエッチャントは
エッチングレートが大きいため精密にエッチングを制御
する必要があり、細線構造の形成には制御性が悪いため
使いにくいという問題があったが、過酸化水素（濃度３
０％）に対する硫酸（濃度１００％）の混合比を１／３
から１／５の間の値にしさらに水で薄めることによっ
て、制御性の良いエッチングレートをもち、かつ面方位
選択性の大きいＧａＡｓ系のエッチャントが得られる。
【００１６】すなわち、ＧａＡｓ系半導体基板の（１０
０）面上に［０１１］方向の細線マスクパターンを形成
し、上記のエッチャントを用いてエッチングすると研磨
効果を利用できる。ウェットケミカルエッチングによっ
てできたメサの側面は、深くなるに従ってより平坦な面
があらわれる。つまり、サイドエッチングの研磨効果は
エッチング深さが深いほど有効なので、量子井戸層の上
部の障壁層を厚くして量子井戸層の位置を深くすること
によって研磨効果がさらに発揮され、均一な線幅をもつ
量子細線が形成できる。
０）面上に［０１１］方向の細線マスクパターンを形成
し、上記のエッチャントを用いてエッチングすると研磨
効果を利用できる。ウェットケミカルエッチングによっ
てできたメサの側面は、深くなるに従ってより平坦な面
があらわれる。つまり、サイドエッチングの研磨効果は
エッチング深さが深いほど有効なので、量子井戸層の上
部の障壁層を厚くして量子井戸層の位置を深くすること
によって研磨効果がさらに発揮され、均一な線幅をもつ
量子細線が形成できる。
【００１７】具体的には、図１（ｂ）に示すように、上
記の方法で形成した細線パターンをフッ酸系エッチャン
トを用いてＳｉＯ2 膜に転写する。その後図１（ｃ）に
示すように、ＳｉＯ2 マスク１５を用いて、硫酸と過酸
化水素と水からなるエッチャントにより量子井戸層が存
在する深さまで逆メサ形状にエッチングをする。過酸化
水素（濃度３０％）に対する硫酸（濃度１００％）の混
合比を１／３から１／５の間の値に選ぶことにより、制
御性がよく面方位選択性の大きいエッチャントが得られ
サイドエッチングの研磨効果が働き、量子細線の線幅の
ゆらぎが数オングストローム以下に低減できる。研磨効
果を最大にするために量子井戸層の上部に障壁層を設
け、量子井戸層の位置を深くする。最後に、図１（ｄ）
に示すようにマスクを除去したのち埋め込み成長により
量子細線１７が得られる。
記の方法で形成した細線パターンをフッ酸系エッチャン
トを用いてＳｉＯ2 膜に転写する。その後図１（ｃ）に
示すように、ＳｉＯ2 マスク１５を用いて、硫酸と過酸
化水素と水からなるエッチャントにより量子井戸層が存
在する深さまで逆メサ形状にエッチングをする。過酸化
水素（濃度３０％）に対する硫酸（濃度１００％）の混
合比を１／３から１／５の間の値に選ぶことにより、制
御性がよく面方位選択性の大きいエッチャントが得られ
サイドエッチングの研磨効果が働き、量子細線の線幅の
ゆらぎが数オングストローム以下に低減できる。研磨効
果を最大にするために量子井戸層の上部に障壁層を設
け、量子井戸層の位置を深くする。最後に、図１（ｄ）
に示すようにマスクを除去したのち埋め込み成長により
量子細線１７が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明は１本のラインに対
するビーム走査を少なくとも２回以上重ねて行う電子ビ
ーム露光による細線パターン形成により、電子ビーム量
のゆらぎが平均化され均一な線幅をもつ細線マスクパタ
ーンが得られる。さらに、この細線パターンをＳｉＯ2
マスクに転写する工程と、硫酸と過酸化水素と水からな
るエッチャントを用いてエッチングする工程を設けるこ
とにより、より均一な線幅をもつ量子細線を実現できる
ものである。
するビーム走査を少なくとも２回以上重ねて行う電子ビ
ーム露光による細線パターン形成により、電子ビーム量
のゆらぎが平均化され均一な線幅をもつ細線マスクパタ
ーンが得られる。さらに、この細線パターンをＳｉＯ2
マスクに転写する工程と、硫酸と過酸化水素と水からな
るエッチャントを用いてエッチングする工程を設けるこ
とにより、より均一な線幅をもつ量子細線を実現できる
ものである。
【図１】（ａ）本発明の実施例における半導体量子細線
の作製方法を示す断面図 （ｂ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図 （ｃ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図 （ｄ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図
の作製方法を示す断面図 （ｂ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図 （ｃ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図 （ｄ）本発明の実施例における半導体量子細線の作製方
法を示す断面図
【図２】（ａ）従来の半導体量子細線の作製方法を示す
断面図 （ｂ）従来の半導体量子細線の作製方法を示す断面図 （ｃ）従来の半導体量子細線の作製方法を示す断面図
断面図 （ｂ）従来の半導体量子細線の作製方法を示す断面図 （ｃ）従来の半導体量子細線の作製方法を示す断面図
１１ ＧａＡｓ基板
１２ 第１障壁層
１３ 量子井戸層
１４ 第２障壁層
１５ ＳｉＯ2マスク
１６ レジストマスクパターン
１７ 量子細線
１８ 埋め込み層
Claims (2)
- 【請求項１】 １本のラインに対するビーム走査を少な
くとも２回以上重ねて行う電子ビームによる露光工程に
より、均一な線幅をもつ細線のマスクパターンの形成を
する量子細線の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電子ビーム露光により形
成した細線マスクパターンを半導体結晶面上に堆積した
ＳｉＯ2 膜に転写することによりＳｉＯ2 マスクパター
ンを形成する工程と、前記ＳｉＯ2 マスクパターンの下
部のＧａＡｓ系半導体結晶を過酸化水素（濃度３０％）
に対する硫酸（濃度１００％）の混合比が１／３から１
／５の硫酸と過酸化水素と水からなるエッチャントを用
いて、サイドエッチングの研磨効果を利用したウェット
ケミカルエッチングを行い、線幅のゆらぎの少ない量子
細線を形成する工程とを有する半導体量子細線の作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176632A JPH0521905A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体量子細線の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176632A JPH0521905A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体量子細線の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521905A true JPH0521905A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16016980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176632A Pending JPH0521905A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体量子細線の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06267993A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Nec Corp | 量子細線構造 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3176632A patent/JPH0521905A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06267993A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Nec Corp | 量子細線構造 |
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