JP2000022130A - Manufacture of semiconductor quantum dot device - Google Patents

Manufacture of semiconductor quantum dot device

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JP2000022130A
JP2000022130A JP10187085A JP18708598A JP2000022130A JP 2000022130 A JP2000022130 A JP 2000022130A JP 10187085 A JP10187085 A JP 10187085A JP 18708598 A JP18708598 A JP 18708598A JP 2000022130 A JP2000022130 A JP 2000022130A
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JP
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raw material
group
semiconductor
compound semiconductor
quantum dot
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JP10187085A
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Japanese (ja)
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Taketeru Mukai
剛輝 向井
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture semiconductor quantum dots which exhibit high uniformity in high number density. SOLUTION: According to this method of manufacture, at vapor depositing of compound semiconductor quantum dots 9, a material 2 of one family comprising the compound semiconductor and a material 3 of the other family are supplied to the surface of a growing substrate semiconductor 1 at the same time. Then the materials 2 and 6 of one family comprising the compound semiconductor and the material 3 of the other family are supplied separately and alternately. The supply operation to the surface of the growing substrate semiconductor 1 is a step for forming a three-dimensional structure of the order of angstrom in Stransky-Krastanof mode on its surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体量子ドット素
子の作製方法に関するものであり、特に、均一性の高い
半導体量子ドット構造を高密度に作製するための原料供
給方法に特徴のある半導体量子ドット素子の作製方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for fabricating a semiconductor quantum dot device, and more particularly to a semiconductor quantum dot characterized by a material supply method for fabricating a highly uniform semiconductor quantum dot structure at high density. The present invention relates to a method for manufacturing an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体プロセスの進歩に伴い、ナ
ノスケールの成長技術・微細加工技術が半導体装置の作
製に利用されるようになり、このナノスケールの成長技
術・微細加工技術によって半導体装置の集積度の向上は
もとより、量子力学的効果を利用した半導体装置、例え
ば、HBT(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)や歪
量子井戸半導体レーザ等が実用化されている。
2. Description of the Related Art With the progress of semiconductor processes in recent years, nanoscale growth technology and microfabrication technology have been used for manufacturing semiconductor devices. Semiconductor devices utilizing quantum mechanical effects, such as HBTs (heterojunction bipolar transistors) and strained quantum well semiconductor lasers, have been put to practical use, in addition to the improvement in the degree of integration.

【0003】この様な量子力学的効果を利用した半導体
装置、例えば、一次元量子井戸構造半導体レーザにおい
ても、多くの電子が移動するために生ずる発熱に起因す
る発振しきい値やしきい値の温度特性の改善の限界が指
摘されており、この問題を解決するための方法の一つと
して量子力学的効果を利用した究極の構造として3次元
量子井戸構造である量子箱(QWB:Quantum
Well Box)、即ち、量子ドットの採用が提案さ
れている。
In a semiconductor device using such a quantum mechanical effect, for example, a one-dimensional quantum well structure semiconductor laser, an oscillation threshold value and a threshold value due to heat generated due to the movement of many electrons are also considered. It has been pointed out that the limit of the improvement of the temperature characteristic is pointed out. One of the methods for solving this problem is a quantum box (QWB: Quantum) which is a three-dimensional quantum well structure as an ultimate structure utilizing a quantum mechanical effect.
Well Box, that is, adoption of quantum dots has been proposed.

【0004】この他にも、ホールバーニング効果を応用
した量子ドットメモリが提案されるなど、近年、新しい
構造を用いた新しい次世代の半導体素子を作る研究が精
力的に行われている。
[0004] In addition, in recent years, research has been made energetically to produce a new next-generation semiconductor device using a new structure, such as a proposal of a quantum dot memory utilizing the hole burning effect.

【0005】この量子ドットは、キャリアに3次元的な
量子閉じ込めを与えるほど極微細なポテンシャルの箱で
あり、この量子ドットにおいてはキャリアの状態関数密
度はデルタ関数的に離散化し、その基底準位には2個の
キャリア、例えば、伝導帯においては2個の電子しか存
在することができず、また、励起準位にはその準位の次
数に応じて複数個の電子が存在することができる。
[0005] The quantum dot is a box of potential that is extremely fine enough to give the carrier three-dimensional quantum confinement. In this quantum dot, the state function density of the carrier is discretized as a delta function, and its ground level is obtained. Can have only two carriers, for example, only two electrons in the conduction band, and the excited level can have a plurality of electrons depending on the order of the level. .

【0006】この量子ドットの持つ原子レベルの小さな
サイズは、電子デバイスの微細化を極限まで推し進める
ものであり、そこで実現される量子ドット固有の量子力
学的効果は、新しい機能素子の開発を促し得るものであ
り、例えば、量子ドットを半導体レーザの活性領域とし
て用いることで、電子・正孔と光との相互作用を極限ま
で効率化できるメリットがあり、次世代素子技術として
の期待が大きいものである。
[0006] The small size of the quantum dot at the atomic level pushes the miniaturization of electronic devices to the utmost limit, and the quantum mechanical effect inherent to the quantum dot that can be realized can promote the development of new functional elements. For example, by using quantum dots as the active region of a semiconductor laser, there is a merit that the interaction between electrons / holes and light can be made as efficient as possible, and is expected to be a next-generation device technology. is there.

【0007】この様な半導体量子ドット構造を作製する
ために、各種の技術が提案されており、まず、微細加工
技術開発の延長線上にある人為的に加工精度を向上させ
たものとしては、電子線を用いたリソグラフィーによる
方法、マスクパターンを利用して選択成長させたピラミ
ッド型の結晶の頂部を量子ドット構造とする方法、マス
クパターンを利用したエッチングによって形成された正
4面体状の凹部の底に量子ドット構造を作製する方法
(必要ならば、特願平7−65492号参照)、微傾斜
基板上における成長初期の横方向成長を利用する方法、
或いは、STM(Scanning Tunnel M
icroscope)技術を応用した原子マニュピレー
ションの方法等がある。
Various techniques have been proposed for fabricating such a semiconductor quantum dot structure. First, an artificially improved processing accuracy which is an extension of the development of microfabrication technology is an electronic device. Lithography using lines, pyramid-shaped crystal tops selectively grown using a mask pattern in a quantum dot structure, tetrahedral recesses formed by etching using a mask pattern A method of manufacturing a quantum dot structure (refer to Japanese Patent Application No. 7-65492, if necessary), a method of utilizing lateral growth at the initial growth on a vicinal substrate,
Alternatively, STM (Scanning Tunnel M)
Atomic manipulation methods that apply the “microscope” technology.

【0008】これらの方法は、人為的に加工するという
共通の特徴の故に、量子ドットの大きさ(サイズ)やそ
の形成位置を任意に制御できるという利点を有している
が、量子ドットの個数密度は微細加工技術の限界を越え
ることができず、また、均一性は加工精度の限界から極
めて低いものであった。
These methods have the advantage that the size (size) of the quantum dots and the position at which they are formed can be arbitrarily controlled because of the common feature that they are processed artificially. The density could not exceed the limit of fine processing technology, and the uniformity was extremely low due to the limit of processing accuracy.

【0009】この様な限界を解決するブレークスルーと
なる新しい技術として、量子ドットを自己形成させる方
法が見いだされ、具体的には、格子不整合の半導体をあ
る条件で気相エピタキシャル成長させることにより3次
元の微細構造、即ち、量子ドット構造を自己形成する方
法が提案(例えば、特願平7−217466号参照)さ
れている。
As a new technology which is a breakthrough to solve such limitations, a method of forming quantum dots by themselves has been found, and more specifically, a method in which a lattice-mismatched semiconductor is grown by vapor phase epitaxial growth under certain conditions. A method of self-forming a dimensional fine structure, that is, a quantum dot structure, has been proposed (for example, see Japanese Patent Application No. 7-217466).

【0010】この自己形成方法は、実施するのが容易で
あり、しかも人為的に加工する場合に比べて、極めて均
一性が高く、且つ、高個数密度で、高品質の半導体量子
ドットが得られるものであり、例えば、この自己形成量
子ドットを用いた半導体レーザが実際に報告されるよう
になり、半導体量子ドット素子の可能性が現実のものと
なりつつある。
[0010] This self-forming method is easy to carry out, and can obtain very high-quality semiconductor quantum dots with extremely high uniformity, high number density, as compared with the case of artificial processing. For example, a semiconductor laser using this self-formed quantum dot has been actually reported, and the possibility of a semiconductor quantum dot device is becoming a reality.

【0011】以上の様に、新しい技術によるブレークス
ルーは得られたが、逆に実用化に向けての課題も明らか
になってきており、例えば、量子ドット半導体レーザの
実用化のための重要な開発課題は、量子ドットの個数密
度と均一性のより一層の改善である。
As described above, the breakthrough by the new technology has been obtained, but on the other hand, the problems for practical use have also been clarified. For example, important points for the practical use of the quantum dot semiconductor laser are described. The challenge is to further improve the quantum dot number density and uniformity.

【0012】上述の様な自己形成法による量子ドットの
個数密度と均一性は、量子ドットの形成モードによって
異なり、そのため実用化に向けての課題もそれぞれ微妙
に異なるので、ここで、図5及び図6を参照して各種の
自己形成モードについて説明する。
The number density and uniformity of the quantum dots formed by the above-described self-forming method differ depending on the mode of forming the quantum dots, and therefore, the subjects for practical use also differ slightly. Therefore, FIGS. Various self-forming modes will be described with reference to FIG.

【0013】まず、はじめに、図5を参照して、Str
anski−Krastanov(ストランスキー−ク
ラスタノフ)モードの量子ドットの形成過程を説明す
る。 図5(a)参照 まず、GaAs基板(図示せず)上に、MOVPE法
(有機金属気相成長法)を用いて、TEG(トリエチル
ガリウム)及びAsH3 を供給することによって厚さ5
00nm(=0.5μm)のGaAsバッファ層41を
形成したのち、基板温度を500℃とした状態で、As
3 等のAs原料42、TMI(トリメチルインジウ
ム)等のIn原料43、及び、TMG(トリメチルガリ
ウム)等のGa原料44を同時供給すると、成長開始当
初はInGaAs成長層が格子不整合に基づく弾性限界
を越えないので2次元的に成長が行われ、InGaAs
濡れ層(wetting layer)45が成長す
る。
First, referring to FIG. 5, Str
The process of forming quantum dots in the anski-Krastanov mode will be described. Referring to FIG. 5 (a), first, a TEG (triethyl gallium) and AsH 3 are supplied on a GaAs substrate (not shown) by MOVPE (metal-organic chemical vapor deposition).
After forming a GaAs buffer layer 41 of 00 nm (= 0.5 μm), the substrate temperature was set to 500 ° C.
When the As raw material 42 such as H 3 , the In raw material 43 such as TMI (trimethylindium), and the Ga raw material 44 such as TMG (trimethylgallium) are supplied at the same time, at the beginning of the growth, the InGaAs growth layer becomes elastic based on lattice mismatch. Since the limit is not exceeded, growth is performed two-dimensionally and InGaAs
A wetting layer 45 grows.

【0014】図5(b)参照 成長を続けると、InGaAs濡れ層45の厚さが弾性
限界を越えた時点で、InGaAs濡れ層45の表面に
量子ドットを形成するための成長核となるオングストロ
ームオーダーの3次元核46が離散的に形成される。
Referring to FIG. 5B, when the growth is continued, when the thickness of the InGaAs wetting layer 45 exceeds the elastic limit, the angstrom order as a growth nucleus for forming quantum dots on the surface of the InGaAs wetting layer 45 is obtained. Are discretely formed.

【0015】図5(c)参照 さらに、成長を続けると、3次元核46を成長核として
In組成比が相対的に大きなナノメートルオーダーのI
nGaAs量子ドット47が形成され、InGaAs量
子ドット47の周辺部はIn組成比が相対的に小さなI
nGaAs濡れ層45となる。
Further, as shown in FIG. 5 (c), when the growth is continued, the three-dimensional nucleus 46 is used as a growth nucleus, and the In composition ratio is relatively large.
The nGaAs quantum dots 47 are formed, and the peripheral portion of the InGaAs quantum dots 47 has a relatively small In composition ratio.
It becomes the nGaAs wetting layer 45.

【0016】これは、InGaAs濡れ層45の厚さが
弾性限界を越える場合、In組成比が相対的に大きなI
nGaAs量子ドット47を局所的に発生させることに
よってInGaAs成長層全体としてはInGaAs成
長層の全面に歪が発生する場合よりも低歪エネルギーと
なり、結晶学的に安定した成長になるためと考えられ
る。
This is because when the thickness of the InGaAs wetting layer 45 exceeds the elastic limit, the In composition ratio is relatively large.
It is considered that by locally generating the nGaAs quantum dots 47, the strain energy of the whole InGaAs growth layer becomes lower than that in the case where the strain is generated on the entire surface of the InGaAs growth layer, and the crystal becomes crystallographically stable.

【0017】このStranski−Krastano
vモードによる自己形成方法は、作製が容易であるため
現在最も一般的に行われている方法であり、この方法の
場合には高い個数密度、例えば、面積比で最大40%程
度の個数密度を実現することができる。
This Transki-Krastano
The self-forming method using the v-mode is the most commonly used method at present because of easy fabrication. In this method, a high number density, for example, a number density of up to about 40% in area ratio is obtained. Can be realized.

【0018】第2は、Volmer−Webber(ボ
ルマー−ウェッバー)モードと呼ばれるもので、成長開
始当初において2次元的成長が行われずに、直接3次元
的成長が始まって量子ドットが形成されるものであり、
Stranski−Krastanovモードにおける
InGaAs濡れ層45が存在しない様な外観となる。
The second is a so-called Volmer-Webber (Bolmer-Webber) mode, in which quantum dots are formed by starting three-dimensional growth directly without performing two-dimensional growth at the beginning of growth. Yes,
The appearance is such that the InGaAs wetting layer 45 does not exist in the Transki-Krastanov mode.

【0019】このVolmer−Webberモード
は、一般にはStranski−Krastanovモ
ードより低温で起こると考えられているが、品質の良好
な量子ドットを得るのが難しく、実際にはほとんど研究
が行われていない。
Although the Volmer-Webber mode is generally considered to occur at a lower temperature than the Transki-Krastanov mode, it is difficult to obtain a good quality quantum dot, and practically little research has been conducted.

【0020】次に、図6を参照して、原料の交互供給に
よる量子ドットの形成過程を説明する。 図6(a)参照 まず、GaAs基板(図示せず)上に、MOVPE法を
用いて厚さ500nmのGaAsバッファ層51を形成
したのち、TMI等のIn原料52を単独で供給するこ
とによってGaAsバッファ層51の表面にIn金属島
53が離散的に形成される。
Next, a process of forming quantum dots by alternately supplying the raw materials will be described with reference to FIG. First, a GaAs buffer layer 51 having a thickness of 500 nm is formed on a GaAs substrate (not shown) using a MOVPE method, and then an In source material 52 such as TMI is supplied alone to form GaAs. In metal islands 53 are discretely formed on the surface of the buffer layer 51.

【0021】図6(b)参照 次いで、TMG等のGa原料54を単独で供給すると、
GaAsバッファ層51の表面にGa金属島55が離散
的に形成されると共に、In金属島53においてはIn
とGaとが混合してIn+Ga金属島56が形成され
る。
Next, referring to FIG. 6B, when the Ga raw material 54 such as TMG is supplied alone,
Ga metal islands 55 are discretely formed on the surface of the GaAs buffer layer 51, and In metal islands 53 have In
And Ga are mixed to form an In + Ga metal island 56.

【0022】図6(c)参照 次いで、AsH3 等のAs原料57を単独で供給する
と、表面において再構成(Reconstructio
n)が起こりIn+Ga金属島56においてはIn組成
比が相対的に大きなInGaAs量子ドット59が形成
され、Ga金属島55及びその近傍においてはIn組成
比が相対的に小さなInGaAs層58が形成され、こ
の様なサイクルを数サイクル繰り返すことによって最終
的な量子ドットを形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (c), when the As material 57 such as AsH 3 is supplied alone, the surface is reconstructed (Reconstruction).
n) occurs, an InGaAs quantum dot 59 having a relatively large In composition ratio is formed in the In + Ga metal island 56, and an InGaAs layer 58 having a relatively small In composition ratio is formed in the Ga metal island 55 and its vicinity. By repeating such a cycle several times, a final quantum dot is formed.

【0023】また、この原料の交互供給による自己形成
モードは、2次元構造、即ち、InGaAs層58中に
組成不均一な部分が3次元的にInGaAs量子ドット
59として形成されるモードであり、極めて均一性の高
い量子ドットが得られるという特徴がある。なお、この
InGaAs量子ドット59の形状は、縦横比が1/2
と球形に近い偏平球状となる。
The self-forming mode by alternate supply of the raw materials has a two-dimensional structure, that is, a mode in which a portion having a non-uniform composition in the InGaAs layer 58 is three-dimensionally formed as the InGaAs quantum dots 59. It is characterized in that quantum dots with high uniformity can be obtained. The shape of the InGaAs quantum dots 59 has an aspect ratio of 1/2.
And a flat spherical shape close to a spherical shape.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
量子ドットの自己形成方法のうち、Stranski−
Krastanovモードの場合には、得られる量子ド
ットの個数密度は高いものの、量子エネルギーの均一性
が低いという問題がある。
However, among the conventional methods for self-forming semiconductor quantum dots, the method of Transki-
In the case of the Krastanov mode, although the number density of the obtained quantum dots is high, there is a problem that the uniformity of the quantum energy is low.

【0025】即ち、Stranski−Krastan
ovモードによる量子ドットの形状は、縦横比が1/5
以下のかなり偏平な形状であり、したがって、厚さ方向
の揺らぎに対して量子エネルギーが敏感になるため量子
エネルギーの均一性が低くなると考えられ、例えば、フ
ォトルミネッセンス測定による発光半値幅は、通常80
meV程度であり、かなり量子エネルギーが拡がってい
る。
That is, Transki-Krastan
The shape of the quantum dot in the ov mode has an aspect ratio of 1/5.
It is considered that the uniformity of the quantum energy is low because the quantum energy is sensitive to the fluctuation in the thickness direction. For example, the half-width of the light emission by photoluminescence measurement is usually 80%.
It is on the order of meV, and the quantum energy has spread considerably.

【0026】一方、原料の交互供給による自己形成モー
ドの場合には、得られる量子ドットの均一性は高いもの
の、個数密度が低いという問題があり、例えば、面積比
で最大10%程度であり、この様な個数密度の低い自己
形成方法で量子ドット半導体レーザを作製した場合、光
出力を大きくすることができない等の問題がある。
On the other hand, in the case of the self-forming mode by alternate supply of the raw materials, there is a problem that the obtained quantum dots have a high uniformity but a low number density. For example, the area ratio is about 10% at the maximum. When a quantum dot semiconductor laser is manufactured by such a self-forming method with a low number density, there is a problem that the optical output cannot be increased.

【0027】したがって、本発明は、均一性が高い半導
体量子ドットを高個数密度で作製することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to produce semiconductor quantum dots with high uniformity at a high number density.

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1は、
半導体量子ドットの形成過程を模式的に示した図であ
る。 図1参照 (1)本発明は、半導体量子ドット9素子の作製方法に
おいて、化合物半導体量子ドット9を気相成長する際
に、化合物半導体を構成する一方の族の原料2と他方の
族の原料3を同時に成長下地半導体1の表面に供給した
のち、化合物半導体を構成する一方の族の原料2,6と
他方の族の原料3とを別々に交互に供給することを特徴
とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. In addition, FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a process of forming a semiconductor quantum dot. See FIG. 1. (1) The present invention provides a method for fabricating a semiconductor quantum dot 9 device, in which a compound semiconductor quantum dot 9 is vapor-grown in a vapor phase, and a raw material 2 of one group and a raw material of the other group constituting the compound semiconductor. 3 are simultaneously supplied to the surface of the base semiconductor 1, and then the raw materials 2 and 6 of one group and the raw material 3 of the other group constituting the compound semiconductor are separately and alternately supplied.

【0028】この様に、成長開始当初において、Str
anski−Krastanovモード或いはVolm
er−Webberモードで局所的な3次元成長を開始
したのち、原料の交互供給法を用いることによって、S
transki−Krastanovモード或いはVo
lmer−Webberモードの利点である半導体量子
ドット9の高個数密度性を利用する共に、原料の交互供
給法の利点である半導体量子ドット9の高均一性を利用
することにより、均一性の高い半導体量子ドット9を高
個数密度で作製することができる。
Thus, at the beginning of the growth, Str
anski-Krastanov mode or Volm
After starting local three-dimensional growth in the er-Webber mode, by using an alternate supply method of raw materials, S
transki-Krastanov mode or Vo
By utilizing the high number density of the semiconductor quantum dots 9 which is an advantage of the lmer-Webber mode, and utilizing the high uniformity of the semiconductor quantum dots 9 which is an advantage of the method of alternately supplying the raw materials, a semiconductor having a high uniformity is obtained. The quantum dots 9 can be manufactured with a high number density.

【0029】即ち、成長開始当初においては、濡れ層4
の成長後に高個数密度の3次元構造4が形成され、原料
の交互供給工程の当初においては、3次元構造4を核と
した金属島7が形成され、また、原料の交互供給工程の
当初においては、金属島7の部分が半導体量子ドット9
となり、その周囲及び表面を覆うように化合物半導体層
8が形成されるので、原料の交互供給法の場合と同様
に、縦横比の大きな高品質の球形に近い偏平球状の半導
体量子ドット9が得られる。
That is, at the beginning of the growth, the wetting layer 4
A three-dimensional structure 4 having a high number density is formed after the growth of the metal, and a metal island 7 having the three-dimensional structure 4 as a nucleus is formed at the beginning of the step of alternately supplying the raw material. Means that the metal island 7 is a semiconductor quantum dot 9
Since the compound semiconductor layer 8 is formed so as to cover the periphery and the surface thereof, a high-quality flat spherical semiconductor quantum dot 9 having a large aspect ratio and a nearly spherical shape is obtained as in the case of the alternate supply method of the raw material. Can be

【0030】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、化合物半導体を構成する一方の族の原料2と他方の
族の原料3を同時に成長下地半導体1の表面に供給する
工程が、成長下地半導体1の表面にストランスキー−ク
ラスタノフモードでオングストロームオーダーの3次元
構造5を形成する工程であることを特徴とする。
(2) Further, according to the present invention, in the above (1), the step of simultaneously supplying the raw material 2 of one group and the raw material 3 of the other group constituting the compound semiconductor to the surface of the growth underlying semiconductor 1 comprises: The process is characterized by a step of forming a three-dimensional structure 5 in the order of Angstrom in the Stranky-Clusteroff mode on the surface of the semiconductor substrate 1 to be grown.

【0031】この様に、成長開始当初の自己形成モード
をストランスキー−クラスタノフ(Stranski−
Krastanov)モードにすることによって、半導
体量子ドット9の成長核となるオングストロームオーダ
ーの3次元構造5を簡単な工程で再現性良く高個数密度
で形成することができる。
As described above, the self-formation mode at the beginning of the growth is defined as Stransky-Clustnov.
By using the (Krastanov) mode, a three-dimensional structure 5 of the angstrom order, which serves as a growth nucleus of the semiconductor quantum dots 9, can be formed with high reproducibility by a simple process with high reproducibility.

【0032】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、化合物半導体を構成する一方の族の原
料2,6と他方の族の原料3とを別々に交互に供給する
工程において、一方の族の原料2,6及び他方の族の原
料3の内の少なくとも一方が複数の異なった同族の原料
からなると共に、この複数の異なった同族の原料も個別
に供給することを特徴とする。
(3) Further, according to the present invention, in the above (1) or (2), the raw materials 2 and 6 of one group and the raw material 3 of the other group constituting the compound semiconductor are separately and alternately supplied. In the process, at least one of the raw materials 2 and 6 of one group and the raw material 3 of the other group is composed of a plurality of different homologous raw materials, and the plurality of different homologous raw materials are also supplied separately. Features.

【0033】この様に、複数の異なった同族の原料も個
別に供給することによって、均一性の高い半導体量子ド
ット9を再現性良く形成することができる。
In this way, by supplying a plurality of different materials of the same family individually, highly uniform semiconductor quantum dots 9 can be formed with good reproducibility.

【0034】(4)また、本発明は、上記(1)乃至
(3)のいずれかにおいて、化合物半導体がIII-V族化
合物半導体であり、化合物半導体を構成する一方の族が
III 族元素であり、他方の族がV族元素であることを特
徴とする。
(4) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (3), the compound semiconductor is a III-V compound semiconductor, and one of the groups constituting the compound semiconductor is
It is a group III element, and the other group is a group V element.

【0035】この様な、半導体量子ドット9の作製方法
においては、化合物半導体の種類は特定されないもの
の、特に、化合物半導体がIII-V族化合物半導体である
場合に、高品質の半導体量子ドット9を形成することが
可能になる。
In such a method of manufacturing the semiconductor quantum dots 9, although the kind of the compound semiconductor is not specified, particularly when the compound semiconductor is a III-V group compound semiconductor, a high quality semiconductor quantum dot 9 is produced. It can be formed.

【0036】(5)また、本発明は、上記(4)におい
て、化合物半導体を構成する一方の族の原料2,6が少
なくともIn原料であり、他方の族の原料3がAs原料
であることを特徴とする。
(5) In the present invention, in the above (4), the raw materials 2 and 6 of one group constituting the compound semiconductor are at least In raw materials and the raw material 3 of the other group is an As raw material. It is characterized by.

【0037】(6)また、本発明は、上記(5)におい
て、化合物半導体を構成する一方の族の原料2,6がI
n原料とGa原料であり、化合物半導体を構成する一方
の族の原料2,6と他方の族の原料3とを別々に交互に
供給する工程において、In原料、Ga原料、及び、A
s原料の順で交互に供給することを特徴とする。
(6) In the present invention, in the above-mentioned (5), the raw materials 2 and 6 of one group constituting the compound semiconductor are I
In the step of separately and alternately supplying the raw materials 2 and 6 of one group and the raw material 3 of the other group, which are the n raw material and the Ga raw material, and constitute the compound semiconductor, the In raw material, the Ga raw material,
It is characterized in that it is supplied alternately in the order of s raw materials.

【0038】(7)また、本発明は、上記(5)におい
て、化合物半導体を構成する一方の族の原料2,6がI
n原料とGa原料であり、化合物半導体を構成する一方
の族の原料2,6と他方の族の原料3とを別々に交互に
供給する工程において、In原料、As原料、Ga原
料、及び、As原料の順で交互に供給することを特徴と
する。
(7) In the present invention, in the above (5), the raw materials 2 and 6 of one group constituting the compound semiconductor may be I
In the step of separately and alternately supplying the raw materials 2 and 6 of one group and the raw material 3 of the other group, which are an n raw material and a Ga raw material and constitute a compound semiconductor, an In raw material, an As raw material, a Ga raw material, It is characterized in that As materials are alternately supplied in order.

【0039】(8)また、本発明は、上記(5)乃至
(7)のいずれかにおいて、量子ドット9の組成が、I
x Ga1-x As(0<x≦1)であることを特徴とす
る。
(8) Further, according to the present invention, in any one of the above (5) to (7), the composition of the quantum dot 9 is
characterized in that it is a n x Ga 1-x As ( 0 <x ≦ 1).

【0040】上記(5)乃至(8)の様に、上述の半導
体量子ドット9の作製方法の場合には、特に、Inx
1-x As(0<x≦1)からなる半導体量子ドット9
を再現性良く得ることができ、原料の交互供給工程にお
いては、In原料、Ga原料、及び、As原料の順また
はIn原料、As原料、Ga原料、及び、As原料の順
で交互に供給することが望ましい。
As described in the above (5) to (8), in the case of the method of manufacturing the semiconductor quantum dots 9 described above, in particular, In x G
Semiconductor quantum dot 9 made of a 1-x As (0 <x ≦ 1)
Can be obtained with good reproducibility. In the step of alternately supplying the raw materials, the In raw material, the Ga raw material, and the As raw material are supplied alternately, or the In raw material, the As raw material, the Ga raw material, and the As raw material are supplied alternately. It is desirable.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態の基
本的製造工程を図2を参照して説明する。 図2(a)参照 まず、GaAs基板(図示せず)上に、MOVPE法を
用いて、TEG及びAsH3 を供給して、厚さが、例え
ば、0.5μmのGaAsバッファ層11を形成したの
ち、成長温度を500℃とした状態でTMI13及びA
sH3 12をInAs換算で1ML(モノレーヤー)分
だけ同時供給する。この成長開始当初においては、2次
元的成長が起こりInGaAs濡れ層14が形成され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, basic manufacturing steps of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 2A, first, TEG and AsH 3 were supplied on a GaAs substrate (not shown) by MOVPE to form a GaAs buffer layer 11 having a thickness of, for example, 0.5 μm. Then, the TMI 13 and A were grown at a growth temperature of 500 ° C.
Simultaneously supply sH 3 12 for 1 ML (monolayer) in terms of InAs. At the beginning of the growth, two-dimensional growth occurs, and the InGaAs wetting layer 14 is formed.

【0042】図2(b)参照 このInGaAs濡れ層14の膜厚が弾性限界を越えた
時点で、InGaAs濡れ層14の表面にオングストロ
ームオーダーの3次元核15が比較的高密度で形成され
る。なお、ここまでは、Stranski−Krast
anovモードで成長が行われる。
As shown in FIG. 2B, when the thickness of the InGaAs wetting layer 14 exceeds the elastic limit, a three-dimensional nucleus 15 of an Angstrom order is formed on the surface of the InGaAs wetting layer 14 at a relatively high density. Note that up to this point, Transki-Klast
Growth takes place in anov mode.

【0043】図2(c)参照 次いで、同じく基板温度を500℃とした状態で、ま
ず、TMIDMEA〔トリメチルインジウムジメチルエ
チルアミンアダクト:Trimethylindium
−dimethylamine adduct、分子
式:In(CH3 3 N(CH3 2 (C2 5 )〕1
6を供給したのち、TMG17を供給する。この時点に
おいて、3次元核15を核としてInとGaが付着して
In+Gaからなる金属島18が形成される。
Next, referring to FIG. 2 (c), with the substrate temperature set to 500 ° C.
, TMIDMEA [trimethylindium dimethyl
Tilamine adduct: Trimethylindium
-Dimethylamine add, molecule
Formula: In (CHThree) ThreeN (CHThree)Two(CTwoHFive)] 1
After supplying 6, TMG 17 is supplied. At this point
In addition, In and Ga adhere with the three-dimensional nucleus 15 as a nucleus.
A metal island 18 of In + Ga is formed.

【0044】図2(d)参照 次いで、同じく基板温度を500℃とした状態で、As
3 12を供給することによって、表面において再構成
が起こり、金属島18の部分にIn組成比が相対的に大
きなInGaAs量子ドット19が形成され、InGa
As量子ドット19の周囲及び表面を覆うようにIn組
成比が相対的に小さなInGaAs層20が形成され、
InGaAs量子ドット19がInGaAs層20の中
に埋め込まれた状態となり、形状的には原料の交互供給
モードの場合と同様の状態となる。
Next, as shown in FIG.
By supplying H 3 12, restructuring occurs on the surface, and InGaAs quantum dots 19 having a relatively large In composition ratio are formed at the metal island 18, and InGa
An InGaAs layer 20 having a relatively small In composition ratio is formed so as to cover the periphery and the surface of the As quantum dot 19,
The InGaAs quantum dots 19 are buried in the InGaAs layer 20, and the shape is the same as in the alternate supply mode of the raw materials.

【0045】この様な、交互供給サイクルを10サイク
ル繰り返したのち、再び、MOVPE法を用いて、TE
G及びAsH3 を供給して、厚さが、例えば、30nm
のGaAs層(図示せず)を形成する。
After repeating such alternate supply cycle for 10 cycles, TEV is again performed using the MOVPE method.
G and AsH 3 are supplied, and the thickness is, for example, 30 nm.
GaAs layer (not shown) is formed.

【0046】なお、この場合、比較のためにStran
ski−KrastanovモードによるInGaAs
量子ドットも形成した。即ち、上述の本発明の実施の形
態の場合と同様に、GaAs基板(図示せず)上に、M
OVPE法を用いて、TEG及びAsH3 を供給して、
0.5μmの厚さのGaAsバッファ層を形成したの
ち、成長温度を500℃とした状態でTMI及びAsH
3 をInAs換算で2ML分だけ同時供給してInGa
As量子ドットを形成したのち、再び、MOVPE法を
用いてTEG及びAsH3 を供給して、30nmの厚さ
のGaAs層を形成する。
In this case, Stran is used for comparison.
InGaAs by ski-Krastanov mode
Quantum dots were also formed. That is, as in the case of the above-described embodiment of the present invention, M
Using the OVPE method, supply TEG and AsH 3 ,
After forming a GaAs buffer layer having a thickness of 0.5 μm, TMI and AsH were grown at a growth temperature of 500 ° C.
3 at the same time as InML equivalent to 2ML
After forming the As quantum dots, TEG and AsH 3 are again supplied by using the MOVPE method to form a GaAs layer having a thickness of 30 nm.

【0047】上記の実施の形態のInGaAs量子ドッ
ト及び比較のためのStranski−Krastan
ovモードによるInGaAs量子ドットの平面TEM
観察を行った結果、両者の間で個数密度の差は見られ
ず、大凡、15%程度の個数密度であった。この個数密
度は、交互供給法のみ場合によりも増加している。
The InGaAs quantum dots of the above embodiments and a Transki-Krastan for comparison
Planar TEM of InGaAs quantum dots in ov mode
As a result of observation, no difference in the number density was found between the two, and the number density was approximately 15%. This number density is higher than in the case of only the alternate supply method.

【0048】なお、個数密度自体は、両者に差が見られ
なかったので、同時供給の条件、即ち、Stransk
i−Krastanovモード工程における条件を選択
することによって、例えば、成長温度を下げたり、As
3 の代わりにターシャリィブチルアルシン(TBA)
を用いること等によって個数密度を高めることは可能で
ある。
Since there was no difference between the two in the number density itself, the conditions for simultaneous supply, that is,
By selecting the conditions in the i-Krastanov mode process, for example, the growth temperature can be reduced or As
Tertiary butylarsine (TBA) instead of H 3
It is possible to increase the number density by using, for example.

【0049】次に、図3を参照して、本発明の実施の形
態によるInGaAs量子ドットの均一性を説明する。 図3参照 図3は、本発明のInGaAs量子ドットのフォトルミ
ネッセンス測定による発光強度の波長依存性を示す図で
あり、図から明らかなように発光半値幅は約0.961
eV(12900Å)を中心に、約35meVとなって
おり、これは、通常の交互供給モードの場合と同程度で
ある。一方、Stranski−Krastanovモ
ードの場合の発光半値幅は約80meVであるので、量
子ドットの均一性がStranski−Krastan
ovモードの場合より高くなっていることが明らかであ
る。
Next, the uniformity of the InGaAs quantum dots according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the wavelength dependence of the light emission intensity of the InGaAs quantum dots of the present invention measured by photoluminescence. As is clear from the drawing, the light emission half width is about 0.961.
It is about 35 meV centering on eV (12900 °), which is about the same as that in the normal alternating supply mode. On the other hand, in the case of the Transki-Krastanov mode, the emission half width is about 80 meV.
It is clear that it is higher than in the ov mode.

【0050】また、発光強度自体からは、InGaAs
量子ドットの結晶性が良好であることが明らかであり、
したがって、本発明の実施の形態によって、結晶性の悪
化を引き起こすことなく、半導体量子ドットのサイズ、
及び、面内の個数密度を制御することができる。
Also, from the emission intensity itself, InGaAs
It is clear that the crystallinity of the quantum dots is good,
Therefore, according to the embodiment of the present invention, without causing deterioration of crystallinity, the size of the semiconductor quantum dots,
In addition, the number density in the plane can be controlled.

【0051】次に、図4を参照して、本発明の実施の形
態の具体的応用例である量子ドット半導体レーザを説明
する。 図4(a)参照 図4(a)は量子ドット半導体レーザの概略的断面図で
あり、まず、MOVPE法を用いてn型GaAs基板2
1上に、厚さ500nmのn型GaAsバッファ層2
2、厚さ1000nmのn型In0.5 Ga0.5 Pクラッ
ド層23、及び、厚さ100nmの下地半導体層となる
n型GaAs層24を順次成長させる。
Next, a quantum dot semiconductor laser as a specific application example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of a quantum dot semiconductor laser. First, an n-type GaAs substrate 2 is formed by MOVPE.
A 500 nm thick n-type GaAs buffer layer 2
2, a thickness of 1000 nm n-type In 0.5 Ga 0.5 P clad layer 23, and are successively grown an n-type GaAs layer 24 serving as a base semiconductor layer having a thickness of 100 nm.

【0052】次いで、TMI及びAsH3 をInAs換
算で1ML分供給したのち、TMIDMEA、TMG、
及び、AsH3 を交互に10サイクル供給するALE法
によって量子ドット活性層25を形成し、次いで、再
び、MOVPE法によって厚さ100nmのp型GaA
s層26、厚さ1000nmのp型In0.5 Ga0.5
クラッド層27、及び、厚さ500nmのp型GaAs
コンタクト層28を形成する。
Next, after supplying TMI and AsH 3 for 1 ML in terms of InAs, TMDMEA, TMG,
Then, the quantum dot active layer 25 is formed by an ALE method in which AsH 3 is alternately supplied for 10 cycles, and then a 100 nm-thick p-type GaAs is again formed by the MOVPE method.
s layer 26, 1000 nm-thick p-type In 0.5 Ga 0.5 P
Cladding layer 27 and 500 nm thick p-type GaAs
A contact layer 28 is formed.

【0053】次いで、図示しないものの、n型GaAs
基板21の裏面にn側電極を設けると共に、p型GaA
sコンタクト層28上にp側電極を設けることによって
量子ドット半導体レーザが完成する。
Next, although not shown, n-type GaAs
An n-side electrode is provided on the back surface of the substrate 21 and a p-type GaAs
By providing a p-side electrode on the s-contact layer 28, a quantum dot semiconductor laser is completed.

【0054】図4(b)参照 図4(b)は図4(a)における破線で示す円内の部分
を拡大して模式的に示した図であり、量子ドット活性層
25の成長工程において、成長開始当初においてはSt
ranski−KrastanovモードでInGaA
s濡れ層29及び3次元核(図示せず)が形成され、最
終的にはIn組成比が相対的に小さなInGaAs層3
1及びInGaAs濡れ層29で囲まれたIn組成比が
相対的に大きなInGaAs量子ドット30が形成され
る。
FIG. 4 (b) FIG. 4 (b) is a diagram schematically showing an enlarged portion within a circle shown by a broken line in FIG. 4 (a). At the beginning of growth
InGaAs in ranki-Krastanov mode
An s wetting layer 29 and a three-dimensional nucleus (not shown) are formed, and finally the InGaAs layer 3 having a relatively small In composition ratio.
1 and the InGaAs quantum dots 30 surrounded by the InGaAs wetting layer 29 and having a relatively large In composition ratio are formed.

【0055】なお、InGaAs量子ドット30の組成
比は、原料の供給比を制御することによって任意に変え
ることができるものであり、In組成比xは0<x≦
1、好適には、0.2<x≦0.7の範囲であれば良
く、その場合のInGaAs量子ドット30が内部に形
成されたInGaAs層31のIn組成比はInGaA
s量子ドット30のIn組成比より小さくなる。
The composition ratio of the InGaAs quantum dots 30 can be arbitrarily changed by controlling the supply ratio of the raw materials, and the In composition ratio x is 0 <x ≦
1, preferably in the range of 0.2 <x ≦ 0.7. In that case, the In composition ratio of the InGaAs layer 31 in which the InGaAs quantum dots 30 are formed is InGaAs.
It becomes smaller than the In composition ratio of the s quantum dots 30.

【0056】以上、本発明の実施の形態及びその具体的
応用例を説明してきたが、本発明は実施の形態及びその
具体的応用例に記載した構成に限られるものではなく、
各種の変更が可能であり、例えば、成長開始当初の原料
の同時供給時において、In源となるTMIとAs源と
なるAsH3 のみを供給しているが、Ga源となるTM
Gも同時に供給しても良いものである。
The embodiments of the present invention and the specific applications thereof have been described above, but the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments and the specific applications thereof.
Various changes are possible. For example, at the time of simultaneous supply of raw materials at the beginning of growth, only TMI serving as an In source and AsH 3 serving as an As source are supplied, but TM serving as a Ga source is supplied.
G may be supplied at the same time.

【0057】また、原料の交互供給時においては、TM
IDMEA、TMG、及び、AsH 3 の順で交互供給し
ているが、TMIDMEA、AsH3 、TMG、及び、
AsH3 の順で交互供給しても良く、さらには、TMI
DMEAとTMGの供給順を逆にしても良いものであ
る。
When the raw materials are alternately supplied, TM
IDMEA, TMG and AsH ThreeSupply alternately in the order
But TMIDMEA, AsHThree, TMG, and
AsHThreeMay be supplied alternately in the order of
The supply order of DMEA and TMG may be reversed.
You.

【0058】また、原料の交互供給時において、再現性
良く量子ドットの個数密度を高めるために、TMIの様
に分子量の小さなメチル基と結合した有機金属化合物よ
りも、有機金属化合物のアダクトである分子量の大きな
TMIDMEAを用いているが、TMIでも良いもので
あり、さらに、他の材料も同じ元素の供給が可能な他の
材料に置き換えても良いものである。
In order to increase the number density of quantum dots with good reproducibility at the time of alternate supply of the raw material, an adduct of an organometallic compound is used rather than an organometallic compound bonded to a methyl group having a small molecular weight such as TMI. Although TMIDMEA having a large molecular weight is used, TMI may be used, and another material may be replaced with another material capable of supplying the same element.

【0059】また、本発明の実施の形態の説明において
は、量子ドットをInGaAs量子ドットとして説明し
ているが、他のIII-V族化合物半導体で構成しても良い
ことは原理的に自明であり、さらに、II−VI族化合
物半導体、或いはIV−VI族化合物半導体等の他の化
合物半導体にも適用し得ることは明らかである。
In the description of the embodiment of the present invention, the quantum dot is described as an InGaAs quantum dot. However, it is in principle self-evident that the quantum dot may be formed of another III-V compound semiconductor. It is clear that the present invention can be applied to other compound semiconductors such as II-VI compound semiconductors or IV-VI compound semiconductors.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、半導体量子ドットを気
相成長させる際に、成長開始当初においては原料を同時
供給してStranski−Krastanovモード
で3次元核を高個数密度で形成し、次いで、原料の交互
供給法によって高個数密度の3次元核を成長核として均
一性の高い半導体量子ドットを形成しているので、均一
性の高い半導体量子ドットを高個数密度で作製すること
ができ、半導体素子の性能向上に寄与するところが大き
い。
According to the present invention, when a semiconductor quantum dot is vapor-phase grown, a raw material is simultaneously supplied at the beginning of growth to form a three-dimensional nucleus with a high number density in a Transki-Krastanov mode. Since the semiconductor quantum dots with high uniformity are formed by using the three-dimensional nuclei with high number density as the growth nuclei by the alternate supply method of the raw materials, the semiconductor quantum dots with high uniformity can be manufactured with high number density. It greatly contributes to the improvement of the performance of the semiconductor element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の製造工程の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の半導体量子ドットの発光
半値幅の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a light emission half width of a semiconductor quantum dot according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の具体的応用例の量子ドッ
ト半導体レーザの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a quantum dot semiconductor laser of a specific application example of the embodiment of the present invention.

【図5】Stranski−Krastanovモード
による半導体量子ドットの形成過程の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process of forming semiconductor quantum dots in a Transki-Krastanov mode.

【図6】原料の交互供給による半導体量子ドットの形成
過程の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a process of forming semiconductor quantum dots by alternately supplying raw materials.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成長下地半導体 2 一方の族の原料 3 他方の族の原料 4 濡れ層 5 3次元構造 6 一方の族の原料 7 金属島 8 化合物半導体成長層 9 半導体量子ドット 11 GaAsバッファ層 12 AsH3 13 TMI 14 InGaAs濡れ層 15 3次元核 16 TMIDMEA 17 TMG 18 金属島 19 InGaAs量子ドット 20 InGaAs層 21 n型GaAs基板 22 n型GaAsバッファ層 23 n型In0.5 Ga0.5 Pクラッド層 24 n型GaAs層 25 量子ドット活性層 26 p型GaAs層 27 p型In0.5 Ga0.5 Pクラッド層 28 p型GaAsコンタクト層 29 InGaAs濡れ層 30 InGaAs量子ドット 31 InGaAs層 41 GaAsバッファ層 42 As原料 43 In原料 44 Ga原料 45 InGaAs濡れ層 46 3次元核 47 InGaAs量子ドット 51 GaAsバッファ層 52 In原料 53 In金属島 54 Ga原料 55 Ga金属島 56 In+Ga金属島 57 As原料 58 InGaAs層 59 InGaAs量子ドット1 growth underlying semiconductor 2 One family of material 3 other families of ingredients 4 Wetting layer 5 three-dimensional structure 6 one group material 7 metal island 8 compound semiconductor growth layer 9 a semiconductor quantum dots 11 GaAs buffer layer 12 AsH of 3 13 TMI 14 InGaAs wetting layer 15 3-dimensional nuclear 16 TMIDMEA 17 TMG 18 metal island 19 InGaAs quantum dots 20 InGaAs layer 21 n-type GaAs substrate 22 n-type GaAs buffer layer 23 n-type In 0.5 Ga 0.5 P clad layer 24 n-type GaAs layer 25 quantum Dot active layer 26 p-type GaAs layer 27 p-type In 0.5 Ga 0.5 P clad layer 28 p-type GaAs contact layer 29 InGaAs wetting layer 30 InGaAs quantum dots 31 InGaAs layer 41 GaAs buffer layer 42 As raw material 43 In raw material 44 Ga raw material 45 In GaAs wetting layer 46 three-dimensional nucleus 47 InGaAs quantum dots 51 GaAs buffer layer 52 In material 53 In metal island 54 Ga material 55 Ga metal island 56 In + Ga metal island 57 As material 58 InGaAs layer 59 InGaAs quantum dot

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体量子ドットを気相成長する
際に、前記化合物半導体を構成する一方の族の原料と他
方の族の原料を同時に成長下地半導体の表面に供給した
のち、前記化合物半導体を構成する一方の族の原料と他
方の族の原料とを別々に交互に供給することを特徴とす
る半導体量子ドット素子の作製方法。
When a compound semiconductor quantum dot is vapor-phase grown, a raw material of one group and a raw material of the other group constituting the compound semiconductor are simultaneously supplied to the surface of a growth base semiconductor, and then the compound semiconductor is formed. A method for fabricating a semiconductor quantum dot device, characterized in that a raw material of one group and a raw material of the other group are separately and alternately supplied.
【請求項2】 上記化合物半導体を構成する一方の族の
原料と他方の族の原料を同時に成長下地半導体の表面に
供給する工程が、前記成長下地半導体の表面にストラン
スキー−クラスタノフモードでオングストロームオーダ
ーの3次元構造を形成する工程であることを特徴とする
請求項1記載の半導体量子ドット素子の作製方法。
2. The step of simultaneously supplying a raw material of one group and a raw material of the other group constituting the compound semiconductor to the surface of the growth underlying semiconductor, the method comprising the steps of: 2. The method for manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 1, wherein the method is a step of forming an order three-dimensional structure.
【請求項3】 上記化合物半導体を構成する一方の族の
原料と他方の族の原料とを別々に交互に供給する工程に
おいて、前記化合物半導体を構成する一方の族の原料及
び他方の族の原料の内の少なくとも一方が複数の異なっ
た同族の原料からなると共に、前記複数の異なった同族
の原料も個別に供給することを特徴とする請求項1また
は2に記載の半導体量子ドット素子の作製方法。
3. In the step of separately and alternately supplying a raw material of one group and a raw material of the other group forming the compound semiconductor, the raw material of one group and the raw material of the other group forming the compound semiconductor are provided. 3. The method according to claim 1, wherein at least one of the materials comprises a plurality of different materials of a similar family, and the plurality of materials of a different family are individually supplied. 4. .
【請求項4】 上記化合物半導体がIII-V族化合物半導
体であり、上記化合物半導体を構成する一方の族がIII
族元素であり、上記他方の族がV族元素であることを特
徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体
量子ドット素子の作製方法。
4. The compound semiconductor is a group III-V compound semiconductor, and one group constituting the compound semiconductor is a group III-V compound semiconductor.
4. The method according to claim 1, wherein the other group is a group V element. 5. The method according to claim 1, wherein the other group is a group V element. 5.
【請求項5】 上記化合物半導体を構成する一方の族の
原料が少なくともIn原料であり、上記他方の族の原料
がAs原料であることを特徴とする請求項4記載の半導
体量子ドット素子の作製方法。
5. The fabrication of a semiconductor quantum dot device according to claim 4, wherein the raw material of one group constituting the compound semiconductor is at least an In raw material, and the raw material of the other group is an As raw material. Method.
【請求項6】 上記化合物半導体を構成する一方の族の
原料がIn原料とGa原料であり、上記化合物半導体を
構成する一方の族の原料と他方の族の原料とを別々に交
互に供給する工程において、In原料、Ga原料、及
び、As原料の順で交互に供給することを特徴とする請
求項5記載の半導体量子ドット素子の作製方法。
6. A material of one group constituting the compound semiconductor is an In material and a Ga material, and a material of one group and a material of the other group constituting the compound semiconductor are separately and alternately supplied. 6. The method of manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 5, wherein in the step, an In material, a Ga material, and an As material are alternately supplied in this order.
【請求項7】 上記化合物半導体を構成する一方の族の
原料がIn原料とGa原料であり、上記化合物半導体を
構成する一方の族の原料と他方の族の原料とを別々に交
互に供給する工程において、In原料、As原料、Ga
原料、及び、As原料の順で交互に供給することを特徴
とする請求項5記載の半導体量子ドット素子の作製方
法。
7. A raw material of one group forming the compound semiconductor is an In raw material and a Ga raw material, and a raw material of one group and a raw material of the other group forming the compound semiconductor are separately and alternately supplied. In the process, In raw material, As raw material, Ga
6. The method according to claim 5, wherein the raw material and the As raw material are alternately supplied.
【請求項8】 上記量子ドットの組成が、Inx Ga
1-x As(0<x≦1)であることを特徴とする請求項
5乃至7のいずれか1項に記載の半導体量子ドット素子
の作製方法。
8. The composition of the quantum dot is In x Ga
The method of manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 5, wherein 1-x As (0 <x ≦ 1).
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