JPH08236501A - 半導体微小ドットの製造方法 - Google Patents
半導体微小ドットの製造方法Info
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- JPH08236501A JPH08236501A JP3483795A JP3483795A JPH08236501A JP H08236501 A JPH08236501 A JP H08236501A JP 3483795 A JP3483795 A JP 3483795A JP 3483795 A JP3483795 A JP 3483795A JP H08236501 A JPH08236501 A JP H08236501A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡便な方法で、有用な半導体であるＡｌＧａ
ＡｓやＧａＡｓからなる半導体微小ドットの製造方法を
提供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓバッファ層２を
形成し、その上にＡｌＧａＡｓ障壁層３、ＧａＡｓ量子
井戸層４、ＡｌＧａＡｓ障壁層５からなる量子井戸構造
を形成し、そのＡｌＧａＡｓ障壁層５上に島状ＩｎＡｓ
結晶６を堆積し、この島状ＩｎＡｓ結晶６をマスクとし
て下地の半導体結晶のみを塩素ガス中で選択的にエッチ
ングし、半導体微小ドットを得る。
ＡｓやＧａＡｓからなる半導体微小ドットの製造方法を
提供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓバッファ層２を
形成し、その上にＡｌＧａＡｓ障壁層３、ＧａＡｓ量子
井戸層４、ＡｌＧａＡｓ障壁層５からなる量子井戸構造
を形成し、そのＡｌＧａＡｓ障壁層５上に島状ＩｎＡｓ
結晶６を堆積し、この島状ＩｎＡｓ結晶６をマスクとし
て下地の半導体結晶のみを塩素ガス中で選択的にエッチ
ングし、半導体微小ドットを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高効率で低閾値の半導
体レーザや、高速の光変調器、電子メモリ等への応用が
可能な半導体微小ドット、特に、電子や正孔を一辺３ｎ
ｍから３０ｎｍの領域に０次元的に閉じ込める量子箱と
呼ばれる半導体ドットの製造方法に関する。
体レーザや、高速の光変調器、電子メモリ等への応用が
可能な半導体微小ドット、特に、電子や正孔を一辺３ｎ
ｍから３０ｎｍの領域に０次元的に閉じ込める量子箱と
呼ばれる半導体ドットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ある結晶基板上にそれとは格子定数（原
子間隔）の異なる結晶原子または分子を堆積した場合、
平面的に結晶が成長せずに島状の結晶が成長することは
古くから知られていた〔Ｉ．Ｎ．Ｓｔｒａｎｓｋｉ ａ
ｎｄ Ｌ．ｖｏｎ Ｋｒａｓｔａｎｏｖ，Ａｋａｄ．ｗ
ｉｓｓ．Ｍａｔｈ．−Ｎａｔ．Ｋ１ＩＩｂ，１４６，７
９７（１９３８）〕および〔Ｅ．Ｂａｕｅｒ ａｎｄ
Ｈ．Ｐｏｐｐａ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ
１２，１６７（１９７２）など〕。
子間隔）の異なる結晶原子または分子を堆積した場合、
平面的に結晶が成長せずに島状の結晶が成長することは
古くから知られていた〔Ｉ．Ｎ．Ｓｔｒａｎｓｋｉ ａ
ｎｄ Ｌ．ｖｏｎ Ｋｒａｓｔａｎｏｖ，Ａｋａｄ．ｗ
ｉｓｓ．Ｍａｔｈ．−Ｎａｔ．Ｋ１ＩＩｂ，１４６，７
９７（１９３８）〕および〔Ｅ．Ｂａｕｅｒ ａｎｄ
Ｈ．Ｐｏｐｐａ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ
１２，１６７（１９７２）など〕。
【０００３】特に半導体結晶においては、シリコン基板
上にゲルマニウムを分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法で
堆積しアニールすると、底辺が約３０ｎｍ、高さが約３
ｎｍの島状ゲルマニウム結晶が形成されることが報告さ
れており〔Ｙ．Ｗ．Ｍｏ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６５，１０２０
（１９９０）〕、また、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板
上に、インジウムリン（ＩｎＰ）を気相成長すると、あ
る条件下で底辺５０ｎｍから１００ｎｍ、高さ約２５ｎ
ｍの島状結晶が１０9 ｃｍ-2の密度でできることも報告
されている〔Ｊ．Ａｈｏｐｅｌｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ ３２，Ｌ３２（１９９３）〕。
上にゲルマニウムを分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法で
堆積しアニールすると、底辺が約３０ｎｍ、高さが約３
ｎｍの島状ゲルマニウム結晶が形成されることが報告さ
れており〔Ｙ．Ｗ．Ｍｏ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６５，１０２０
（１９９０）〕、また、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板
上に、インジウムリン（ＩｎＰ）を気相成長すると、あ
る条件下で底辺５０ｎｍから１００ｎｍ、高さ約２５ｎ
ｍの島状結晶が１０9 ｃｍ-2の密度でできることも報告
されている〔Ｊ．Ａｈｏｐｅｌｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ ３２，Ｌ３２（１９９３）〕。
【０００４】さらに、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板上
に、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、またはインジウムガ
リウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）をＭＢＥ法で堆積すると、
直径が約３０ｎｍ以下で、その寸法のばらつきが１０％
以内の島状結晶が形成でき、量子閉じ込め効果を有する
ことが示された〔Ｄ．Ｌｅｏｎａｒｄ ｅｔ ａｌ．，
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６
３，３２０３ （１９９３）〕。
に、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、またはインジウムガ
リウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）をＭＢＥ法で堆積すると、
直径が約３０ｎｍ以下で、その寸法のばらつきが１０％
以内の島状結晶が形成でき、量子閉じ込め効果を有する
ことが示された〔Ｄ．Ｌｅｏｎａｒｄ ｅｔ ａｌ．，
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６
３，３２０３ （１９９３）〕。
【０００５】このような大きさの島状結晶は有機金属気
相成長法（ＭＯＶＰＥ）でも形成できることがわかって
いる。他に微傾斜（１００）ＧａＡｓ基板上にＩｎＡｓ
をＭＢＥ法で１原子層以下成長すると、原子ステップに
局所的にＩｎＡｓ結晶ができるとの報告もある〔Ｏ．Ｂ
ｒａｎｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗ Ｂ４４，８０４３ （１９９１）〕。
相成長法（ＭＯＶＰＥ）でも形成できることがわかって
いる。他に微傾斜（１００）ＧａＡｓ基板上にＩｎＡｓ
をＭＢＥ法で１原子層以下成長すると、原子ステップに
局所的にＩｎＡｓ結晶ができるとの報告もある〔Ｏ．Ｂ
ｒａｎｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗ Ｂ４４，８０４３ （１９９１）〕。
【０００６】一方、格子定数の制約を受けない微細島状
半導体結晶の製造方法として、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量
子井戸構造の上に、気相中で形成した銀（Ａｇ）の微粒
子を付着させ、加熱して合金化した後、それをマスクと
してメタン（ＣＨ4 ）による反応性イオンエッチングを
行い、直径２４±５ｎｍの量子箱構造を形成した例が報
告されている〔Ｋ．Ｄｅｐｐｅｒｔ ｅｔ ａｌ．，Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６
４，３２９３ （１９９４）〕。
半導体結晶の製造方法として、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量
子井戸構造の上に、気相中で形成した銀（Ａｇ）の微粒
子を付着させ、加熱して合金化した後、それをマスクと
してメタン（ＣＨ4 ）による反応性イオンエッチングを
行い、直径２４±５ｎｍの量子箱構造を形成した例が報
告されている〔Ｋ．Ｄｅｐｐｅｒｔ ｅｔ ａｌ．，Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６
４，３２９３ （１９９４）〕。
【０００７】異種の半導体結晶に対するガスエッチング
の選択性を利用した半導体の微細加工方法としては、Ｇ
ａＡｓ等の化合物半導体基板の上に、ＩｎＡｓ等のイン
ジウムを含む化合物半導体薄膜を堆積し、塩素を含むガ
ス中で電子線を照射することにより、被照射領域のイン
ジウムを含む化合物半導体薄膜を選択的に除去し、除去
されずに残ったインジウムを含む化合物半導体薄膜をマ
スクとして、他の部分の化合物半導体基板をエッチング
する方法が開示されている（特開平６−６１２００号公
報）。
の選択性を利用した半導体の微細加工方法としては、Ｇ
ａＡｓ等の化合物半導体基板の上に、ＩｎＡｓ等のイン
ジウムを含む化合物半導体薄膜を堆積し、塩素を含むガ
ス中で電子線を照射することにより、被照射領域のイン
ジウムを含む化合物半導体薄膜を選択的に除去し、除去
されずに残ったインジウムを含む化合物半導体薄膜をマ
スクとして、他の部分の化合物半導体基板をエッチング
する方法が開示されている（特開平６−６１２００号公
報）。
【０００８】さらに、マスクとしたインジウムを含む化
合物半導体薄膜は、塩化水素ガスによって下地の化合物
半導体基板を残したまま選択的に除去できることが報告
されている（Ｙ．Ｋａｄｏｙａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ ３２，Ｌ１４９６（１９９３）〕。
合物半導体薄膜は、塩化水素ガスによって下地の化合物
半導体基板を残したまま選択的に除去できることが報告
されている（Ｙ．Ｋａｄｏｙａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ ３２，Ｌ１４９６（１９９３）〕。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法のうち、半導体結晶の格子定数の違いを利
用して島状結晶を形成し量子箱とする方法では、対象と
なる半導体がＩｎＡｓなどに限定され、有用な半導体で
あるアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）やＧａ
Ａｓを量子箱とすることは難しい。
た従来の方法のうち、半導体結晶の格子定数の違いを利
用して島状結晶を形成し量子箱とする方法では、対象と
なる半導体がＩｎＡｓなどに限定され、有用な半導体で
あるアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）やＧａ
Ａｓを量子箱とすることは難しい。
【００１０】また、Ａｇをマスクとする方法では、Ａｇ
微粒子の大きさのばらつきを１０％以内に抑えることが
非常に困難である。また、Ａｇ微粒子を堆積するために
結晶を成長環境と異なる状況にさらす必要があり、さら
にＡｇを選択的に除去することが困難であるために、結
晶を汚染する原因となりやすい。また、電子線照射でマ
スクとなるインジウムを含む化合物半導体薄膜を選択的
に加工する方法では、マスクを３０ｎｍ以下の大きさに
加工することは不可能である。
微粒子の大きさのばらつきを１０％以内に抑えることが
非常に困難である。また、Ａｇ微粒子を堆積するために
結晶を成長環境と異なる状況にさらす必要があり、さら
にＡｇを選択的に除去することが困難であるために、結
晶を汚染する原因となりやすい。また、電子線照射でマ
スクとなるインジウムを含む化合物半導体薄膜を選択的
に加工する方法では、マスクを３０ｎｍ以下の大きさに
加工することは不可能である。
【００１１】本発明は、上記問題点を除去し、簡便な方
法で、有用な半導体である島状のＡｌＧａＡｓやＧａＡ
ｓからなる半導体微小ドットの製造方法を提供すること
を目的とする。
法で、有用な半導体である島状のＡｌＧａＡｓやＧａＡ
ｓからなる半導体微小ドットの製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程とを
有するようにしたものである。
成するために、 （１）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程とを
有するようにしたものである。
【００１３】（２）上記（１）記載の半導体微小ドット
の製造方法において、下地の半導体結晶を障壁層とする
半導体の上に井戸層となる半導体を積層した半導体結晶
とするようにしたものである。 （３）上記（１）記載の半導体微小ドットの製造方法に
おいて、下地の半導体結晶を量子井戸構造とするように
したものである。
の製造方法において、下地の半導体結晶を障壁層とする
半導体の上に井戸層となる半導体を積層した半導体結晶
とするようにしたものである。 （３）上記（１）記載の半導体微小ドットの製造方法に
おいて、下地の半導体結晶を量子井戸構造とするように
したものである。
【００１４】（４）上記（１）記載の半導体微小ドット
の製造方法において、前記島状の異種半導体結晶をイン
ジウムを含む化合物半導体とするようにしたものであ
る。 （５）上記（１）記載の半導体微小ドットの製造方法に
おいて、前記第２の工程で用いるガスを塩素ガスとする
ようにしたものである。 （６）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程と、
前記マスクの島状の異種半導体結晶を異なるガス中で選
択的に除去する第３の工程とを有するようにしたもので
ある。
の製造方法において、前記島状の異種半導体結晶をイン
ジウムを含む化合物半導体とするようにしたものであ
る。 （５）上記（１）記載の半導体微小ドットの製造方法に
おいて、前記第２の工程で用いるガスを塩素ガスとする
ようにしたものである。 （６）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程と、
前記マスクの島状の異種半導体結晶を異なるガス中で選
択的に除去する第３の工程とを有するようにしたもので
ある。
【００１５】（７）上記（６）記載の半導体微小ドット
の製造方法において、前記第３の工程で用いるガスを塩
化水素ガスとするようにしたものである。 （８）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程と、
前記マスクの島状の異種半導体結晶を前記第２の工程と
は異なるガス中で選択的に除去する第３の工程と、選択
的にエッチングされた下地の半導体を障壁層となる半導
体結晶で埋め込む第４の工程とを有するようにしたもの
である。
の製造方法において、前記第３の工程で用いるガスを塩
化水素ガスとするようにしたものである。 （８）半導体微小ドットの製造方法において、下地とな
る半導体結晶上に格子定数の異なる異種の半導体を堆積
し島状の異種半導体結晶を形成する第１の工程と、前記
島状の異種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶
のみをガス中で選択的にエッチングする第２の工程と、
前記マスクの島状の異種半導体結晶を前記第２の工程と
は異なるガス中で選択的に除去する第３の工程と、選択
的にエッチングされた下地の半導体を障壁層となる半導
体結晶で埋め込む第４の工程とを有するようにしたもの
である。
【００１６】
（Ａ）上記（１）〜（５）記載の半導体微小ドットの製
造方法によれば、第１の工程で下地となる半導体結晶上
に、格子定数の異なる異種の半導体を堆積し、島状の異
種半導体結晶を形成することにより、直径３０ｎｍ以下
のマスクを、１０％以内の大きさのばらつきで、汚染を
伴うことなく作製できる。また、第２の工程で島状の異
種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶のみをガ
ス中で選択的にエッチングすることにより、格子定数の
ほぼ等しいＧａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの半導体結晶で
も、マスクと同程度の大きさの島状に加工できる。
造方法によれば、第１の工程で下地となる半導体結晶上
に、格子定数の異なる異種の半導体を堆積し、島状の異
種半導体結晶を形成することにより、直径３０ｎｍ以下
のマスクを、１０％以内の大きさのばらつきで、汚染を
伴うことなく作製できる。また、第２の工程で島状の異
種半導体結晶をマスクとして下地の半導体結晶のみをガ
ス中で選択的にエッチングすることにより、格子定数の
ほぼ等しいＧａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの半導体結晶で
も、マスクと同程度の大きさの島状に加工できる。
【００１７】（Ｂ）上記（６）〜（７）記載の半導体微
小ドットの製造方法によれば、上記（Ａ）の作用に加え
て、さらに、第３の工程としてマスクの島状の異種半導
体を第２の工程とは異なるガス中で選択的に除去するこ
とができる。 （Ｃ）上記（８）記載の半導体微小ドットの製造方法に
よれば、上記（Ｂ）の作用に加えて、さらに、第４の工
程として選択的にエッチングされた下地の半導体を障壁
層となる半導体結晶で埋め込むことにより、完全に障壁
層で囲まれた量子箱構造を実現できる。
小ドットの製造方法によれば、上記（Ａ）の作用に加え
て、さらに、第３の工程としてマスクの島状の異種半導
体を第２の工程とは異なるガス中で選択的に除去するこ
とができる。 （Ｃ）上記（８）記載の半導体微小ドットの製造方法に
よれば、上記（Ｂ）の作用に加えて、さらに、第４の工
程として選択的にエッチングされた下地の半導体を障壁
層となる半導体結晶で埋め込むことにより、完全に障壁
層で囲まれた量子箱構造を実現できる。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例について図を参照しながら説
明する。図１は本発明の実施例を示す半導体微小ドット
の製造工程図である。 （１）まず、図１（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１
上に、ＭＢＥ法で例えばＧａＡｓバッファ層２を５００
ｎｍ、ＡｌＧａＡｓ障壁層３を１０ｎｍ、ＧａＡｓ量子
井戸（ＱＷ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層４を１０ｎ
ｍ、ＡｌＧａＡｓ障壁層５を１０ｎｍ順次積層して、量
子井戸構造を作製する。
明する。図１は本発明の実施例を示す半導体微小ドット
の製造工程図である。 （１）まず、図１（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１
上に、ＭＢＥ法で例えばＧａＡｓバッファ層２を５００
ｎｍ、ＡｌＧａＡｓ障壁層３を１０ｎｍ、ＧａＡｓ量子
井戸（ＱＷ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層４を１０ｎ
ｍ、ＡｌＧａＡｓ障壁層５を１０ｎｍ順次積層して、量
子井戸構造を作製する。
【００１９】（２）次に、ＭＢＥ装置内で基板温度を約
４５０℃に下げ、図１（ｂ）に示すように、ＩｎＡｓを
数原子層分成長すると、底辺の直径２０ｎｍ前後、高さ
１０ｎｍ前後の島状ＩｎＡｓ結晶６が堆積される。 （３）次に、この試料を超高真空環境下でエッチング室
に移送し、１３０℃に加熱して、３×１０-4Ｔｏｒｒの
分圧の塩素ガス（４ＳＣＣＭ）を導入すると、図１
（ｃ）に示すように、島状ＩｎＡｓ結晶６がＩｎＡｓマ
スクとなり、選択的エッチングが行われ、柱状の量子井
戸構造が形成される。すなわち、図３に示すように、Ｉ
ｎＡｓマスクは１分間でほとんどエッチングされないの
に対して、ＧａＡｓ（あるいはＡｌＧａＡｓ）は約３０
ｎｍの深さでエッチングされるので、直径約２０ｎｍで
ＩｎＡｓマスクを除いた分の高さ約３０ｎｍの柱状の量
子井戸構造が形成される。
４５０℃に下げ、図１（ｂ）に示すように、ＩｎＡｓを
数原子層分成長すると、底辺の直径２０ｎｍ前後、高さ
１０ｎｍ前後の島状ＩｎＡｓ結晶６が堆積される。 （３）次に、この試料を超高真空環境下でエッチング室
に移送し、１３０℃に加熱して、３×１０-4Ｔｏｒｒの
分圧の塩素ガス（４ＳＣＣＭ）を導入すると、図１
（ｃ）に示すように、島状ＩｎＡｓ結晶６がＩｎＡｓマ
スクとなり、選択的エッチングが行われ、柱状の量子井
戸構造が形成される。すなわち、図３に示すように、Ｉ
ｎＡｓマスクは１分間でほとんどエッチングされないの
に対して、ＧａＡｓ（あるいはＡｌＧａＡｓ）は約３０
ｎｍの深さでエッチングされるので、直径約２０ｎｍで
ＩｎＡｓマスクを除いた分の高さ約３０ｎｍの柱状の量
子井戸構造が形成される。
【００２０】このようにして、微小なドット構造を形成
することができる。 （４）更に、図２（ａ）に示すように、島状ＩｎＡｓ結
晶６をエッチングする。つまり、試料を約３００℃とし
て、２×１０-4Ｔｏｒｒの分圧の塩化水素ガス（４ＳＣ
ＣＭ）を導入すると、図４から明らかなように、ＩｎＡ
ｓマスクは１分間で約１０ｎｍエッチングされるのに対
して、ＧａＡｓ（あるいはＡｌＧａＡｓ）は、０．１ｎ
ｍ以下しかエッチングされないので、約２分間の塩化水
素ガスエッチングによって、下地の柱状構造を残したま
まマスクの島状ＩｎＡｓ結晶６を完全に除去できる。
することができる。 （４）更に、図２（ａ）に示すように、島状ＩｎＡｓ結
晶６をエッチングする。つまり、試料を約３００℃とし
て、２×１０-4Ｔｏｒｒの分圧の塩化水素ガス（４ＳＣ
ＣＭ）を導入すると、図４から明らかなように、ＩｎＡ
ｓマスクは１分間で約１０ｎｍエッチングされるのに対
して、ＧａＡｓ（あるいはＡｌＧａＡｓ）は、０．１ｎ
ｍ以下しかエッチングされないので、約２分間の塩化水
素ガスエッチングによって、下地の柱状構造を残したま
まマスクの島状ＩｎＡｓ結晶６を完全に除去できる。
【００２１】（５）次に、試料を再び超高真空環境下で
ＭＢＥ装置に移送し、図２（ｂ）に示すように、ＡｌＧ
ａＡｓ障壁層７、ＧａＡｓキャップ層８を順次成長させ
ると、図５に示すような、周囲を障壁層で完全に囲まれ
た直径２０ｎｍ、高さ１０ｎｍのＧａＡｓ量子箱を有す
る半導体装置を作製できる。また、上記実施例では、島
状ＩｎＡｓ結晶をマスクとして、エッチングするように
したが、エッチングの代わりに、酸化やイオン注入によ
りマスクの周囲の障壁層を量子井戸層の改変により形成
するようにしてもよい。
ＭＢＥ装置に移送し、図２（ｂ）に示すように、ＡｌＧ
ａＡｓ障壁層７、ＧａＡｓキャップ層８を順次成長させ
ると、図５に示すような、周囲を障壁層で完全に囲まれ
た直径２０ｎｍ、高さ１０ｎｍのＧａＡｓ量子箱を有す
る半導体装置を作製できる。また、上記実施例では、島
状ＩｎＡｓ結晶をマスクとして、エッチングするように
したが、エッチングの代わりに、酸化やイオン注入によ
りマスクの周囲の障壁層を量子井戸層の改変により形成
するようにしてもよい。
【００２２】なお、上記した半導体微小ドットを線状に
連続で配置することにより、半導体微細線状構造を形成
することは、適宜実施することができる。また、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨
に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範
囲から排除するものではない。
連続で配置することにより、半導体微細線状構造を形成
することは、適宜実施することができる。また、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨
に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範
囲から排除するものではない。
【００２３】
【発明の効果】以上、詳細に述べたように、本発明によ
れば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）請求項１〜５記載の発明によれば、第１の工程で
下地となる半導体結晶上に、格子定数の異なる異種の半
導体を堆積し島状の異種半導体結晶を形成することによ
り、直径３０ｎｍ以下のマスクを、１０％以内の大きさ
のばらつきで汚染を伴うことなく作製できる。
れば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）請求項１〜５記載の発明によれば、第１の工程で
下地となる半導体結晶上に、格子定数の異なる異種の半
導体を堆積し島状の異種半導体結晶を形成することによ
り、直径３０ｎｍ以下のマスクを、１０％以内の大きさ
のばらつきで汚染を伴うことなく作製できる。
【００２４】また、第２の工程で島状の異種半導体結晶
をマスクとして下地の半導体結晶のみをガス中で選択的
にエッチングすることにより、格子定数のほぼ等しいＧ
ａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの半導体結晶でも、マスクと
同程度の大きさの島状に加工でき、簡便な方法により、
有用な半導体であるアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧ
ａＡｓ）やＧａＡｓからなる半導体微小ドットを得るこ
とができる。
をマスクとして下地の半導体結晶のみをガス中で選択的
にエッチングすることにより、格子定数のほぼ等しいＧ
ａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの半導体結晶でも、マスクと
同程度の大きさの島状に加工でき、簡便な方法により、
有用な半導体であるアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧ
ａＡｓ）やＧａＡｓからなる半導体微小ドットを得るこ
とができる。
【００２５】（Ｂ）請求項６〜７記載の発明によれば、
上記（Ａ）の作用効果に加えて、さらに、第３の工程と
してマスクの島状の異種半導体を第２の工程とは異なる
ガス中で選択的に除去し、微小な柱状量子井戸構造を得
ることができる。 （Ｃ）請求項８記載の発明によれば、上記（Ｂ）の作用
効果に加えて、さらに、第４の工程として選択的にエッ
チングされた下地の半導体を障壁層となる半導体結晶で
埋め込むことにより、完全に障壁層で囲まれた量子箱を
有する、半導体レーザなどの半導体装置を実現できる。
上記（Ａ）の作用効果に加えて、さらに、第３の工程と
してマスクの島状の異種半導体を第２の工程とは異なる
ガス中で選択的に除去し、微小な柱状量子井戸構造を得
ることができる。 （Ｃ）請求項８記載の発明によれば、上記（Ｂ）の作用
効果に加えて、さらに、第４の工程として選択的にエッ
チングされた下地の半導体を障壁層となる半導体結晶で
埋め込むことにより、完全に障壁層で囲まれた量子箱を
有する、半導体レーザなどの半導体装置を実現できる。
【図１】本発明の実施例を示す半導体微小ドットの製造
工程図（その１）である。
工程図（その１）である。
【図２】本発明の実施例を示す半導体微小ドットの製造
工程図（その２）である。
工程図（その２）である。
【図３】本発明の実施例を示す塩素ガスエッチングに対
するＧａＡｓ，ＩｎＡｓのエッチレートとエッチング時
の基板温度の関係を示す図である。
するＧａＡｓ，ＩｎＡｓのエッチレートとエッチング時
の基板温度の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す塩素水素ガスエッチング
に対するＧａＡｓ，ＩｎＡｓのエッチレートとエッチン
グ時の基板温度の関係を示す図である。
に対するＧａＡｓ，ＩｎＡｓのエッチレートとエッチン
グ時の基板温度の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例によって得られる半導体装置の
一部破断斜視図である。
一部破断斜視図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＡｓバッファ層 ３，５，７ ＡｌＧａＡｓ障壁層 ４ ＧａＡｓ量子井戸（ＱＷ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅ
ｌｌ）層 ６ 島状ＩｎＡｓ結晶（マスク） ８ ＧａＡｓキャップ層
ｌｌ）層 ６ 島状ＩｎＡｓ結晶（マスク） ８ ＧａＡｓキャップ層
Claims (8)
- 【請求項１】（ａ）下地となる半導体結晶上に格子定数
の異なる異種の半導体を堆積し島状の異種半導体結晶を
形成する第１の工程と、（ｂ）前記島状の異種半導体結
晶をマスクとして下地の半導体結晶のみをガス中で選択
的にエッチングする第２の工程とを有する半導体微小ド
ットの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体微小ドットの製造
方法において、下地の半導体結晶を障壁層とする半導体
の上に井戸層となる半導体を積層した半導体結晶とする
半導体微小ドットの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体微小ドットの製造
方法において、下地の半導体結晶を量子井戸構造とする
半導体微小ドットの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体微小ドットの製造
方法において、前記島状の異種半導体結晶をインジウム
を含む化合物半導体とする半導体微小ドットの製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体微小ドットの製造
方法において、前記第２の工程で用いるガスを塩素ガス
とする半導体微小ドットの製造方法。 - 【請求項６】（ａ）下地となる半導体結晶上に格子定数
の異なる異種の半導体を堆積し島状の異種半導体結晶を
形成する第１の工程と、（ｂ）前記島状の異種半導体結
晶をマスクとして下地の半導体結晶のみをガス中で選択
的にエッチングする第２の工程と、（ｃ）前記マスクの
島状の異種半導体結晶を異なるガス中で選択的に除去す
る第３の工程とを有する半導体微小ドットの製造方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の半導体微小ドットの製造
方法において、前記第３の工程で用いるガスを塩化水素
ガスとする半導体微小ドットの製造方法。 - 【請求項８】（ａ）下地となる半導体結晶上に格子定数
の異なる異種の半導体を堆積し島状の異種半導体結晶を
形成する第１の工程と、（ｂ）前記島状の異種半導体結
晶をマスクとして下地の半導体結晶のみをガス中で選択
的にエッチングする第２の工程と、（ｃ）前記マスクの
島状の異種半導体結晶を前記第２の工程とは異なるガス
中で選択的に除去する第３の工程と、（ｄ）選択的にエ
ッチングされた下地の半導体を障壁層となる半導体結晶
で埋め込む第４の工程とを有する半導体微小ドットの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3483795A JP3529475B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 半導体微小ドットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3483795A JP3529475B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 半導体微小ドットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236501A true JPH08236501A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3529475B2 JP3529475B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=12425318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3483795A Expired - Fee Related JP3529475B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 半導体微小ドットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529475B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991535A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デイジタルコ−ド設定スイツチ |
| JP2014209609A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-11-06 | 京セラ株式会社 | 半導体レーザ |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP3483795A patent/JP3529475B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991535A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デイジタルコ−ド設定スイツチ |
| JP2014209609A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-11-06 | 京セラ株式会社 | 半導体レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3529475B2 (ja) | 2004-05-24 |
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