JP2000124441A - Preparation of semiconductor quantum dot - Google Patents

Preparation of semiconductor quantum dot

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JP2000124441A
JP2000124441A JP29037098A JP29037098A JP2000124441A JP 2000124441 A JP2000124441 A JP 2000124441A JP 29037098 A JP29037098 A JP 29037098A JP 29037098 A JP29037098 A JP 29037098A JP 2000124441 A JP2000124441 A JP 2000124441A
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Japan
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quantum
layer
quantum dot
quantum dots
groove
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JP29037098A
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Satoshi Endo
聡 遠藤
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow carrier to pass through a quantum dot part normally by preparing a quantum dot structure by self organization growth of crystal, annealing it and making a quantum well disappear. SOLUTION: An n-type GaAs layer 12 and a non-doped GaAs layer 13 are formed on a GaAs board 11 and etched by using SiO2 14 as a mask, a bottom of a TSR groove 15 is formed to almost a circumscribed equilateral triangle to a circular opening part formed in a mask, and a depth of a groove is the size of an opening part and is almost accurately regulated. When a non-doped GaAs layer 16 and a non-doped InGaAs layer 17 and a non-doped GaAs layer 18 are formed one by one, a quantum dot 19 is formed in a tip part of the TSR groove 15, a quantum well 20 is formed in a 111} A surface, and a quantum well (quantum fine line) is formed along a ridge. Therefore, since a quantum well 20, etc., which are incidental to a quantum dot 19 are made to disappear by annealing treatment, characteristic of a quantum dot itself can be obtained when a voltage is applied between electrodes.

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、単一電子素子
(SET)や量子ドット半導体レーザに使用される純粋
な量子ドットを構成するための手段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 manufacturing a semiconductor quantum dot device, and more particularly to a method for forming a pure quantum dot used in a single electron device (SET) or a quantum dot semiconductor laser. And a method for manufacturing a semiconductor quantum dot device characterized by the following.

【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、電子の波動性を利用した、即ち、所謂量子力
学的効果を利用した半導体装置、例えば、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. In addition to the improvement in the degree of integration, a semiconductor device utilizing the wave nature of electrons, that is, a so-called quantum mechanical effect, for example, a strained quantum well semiconductor laser has been put to practical use.

【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、1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、電子や正孔などのキャリアを3方向から狭い領
域に閉じ込める3次元閉込量子井戸構造である量子箱
(QB:QuantumBox)、ないしは、量子ドッ
ト(QD:Quantum Dot)と呼ばれる構造の
採用が提案されている。
In a semiconductor device utilizing such a quantum mechanical effect, for example, a one-dimensional quantum well structure semiconductor laser, an oscillation threshold value caused by heat generated due to the movement of many electrons and a threshold value It has been pointed out that there is a limit to the improvement of the temperature characteristics of the semiconductor device. One of the methods for solving this problem is a three-dimensional confined quantum well structure in which carriers such as electrons and holes are confined in a narrow region from three directions. The adoption of a structure called a quantum box (QB: Quantum Box) or a quantum dot (QD: Quantum Dot) has been proposed.

【0004】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。
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. .

【0005】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、単一電子素子や量子ド
ットレーザ等への応用の観点から注目されている。
The small size of the quantum dot at the atomic level pushes the miniaturization of electronic devices to the utmost, and the quantum mechanical effect unique to the quantum dot realized there can promote the development of a new functional element. 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. Attention is drawn from the application point of view.

【0006】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いるが、この内、結晶
成長における所謂自己組織化成長を用いる方法があり、
この場合には、露光やエッチングといった微細加工技術
を必要としないので、微細加工に伴う結晶の機械的ダメ
ージのない良質な量子ドットが得られる。
Various techniques have been proposed for fabricating such a semiconductor quantum dot structure. Among them, there is a method using so-called self-organized growth in crystal growth.
In this case, since fine processing techniques such as exposure and etching are not required, high quality quantum dots can be obtained without mechanical damage to crystals due to the fine processing.

【0007】ここで、図11乃至図13を参照して、所
謂自己組織化成長を用いた量子ドットの作製方法のいく
つかを説明する。まず、図11を参照して、半導体基板
に設けた溝の尖頭部に形成した量子ドットである正四面
体溝(TSR:Tetrahedral−Shaped
Recesses)ドットを用いた半導体量子ドット
素子を説明する(必要ならば、特願平7−49534号
参照及び特願平7−61339号参照)。なお、図11
(a)はTSRドットを用いた半導体量子ドットの概略
的平面図であり、また、図11(b)は図11(a)に
おけるa−a′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。
[0007] Here, with reference to FIGS. 11 to 13, some of the methods of manufacturing quantum dots using so-called self-assembled growth will be described. First, referring to FIG. 11, a tetrahedral groove (TSR: Tetrahedral-Shaped) which is a quantum dot formed at the tip of a groove provided in a semiconductor substrate.
(Recesses) A semiconductor quantum dot device using dots will be described (see Japanese Patent Application Nos. 7-49534 and 7-61339 if necessary). Note that FIG.
FIG. 11A is a schematic plan view of a semiconductor quantum dot using a TSR dot, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line connecting aa ′ in FIG.

【0008】図11(a)及び(b)参照まず、主面が
(111)B面の閃亜鉛鉱型結晶構造を有するGaAs
基板61上にSiO2 マスク62を設け、Br2 メタノ
ール溶液等を用いて異方性エッチングを施すことによっ
て3つの等価な{111}A面で囲まれた逆正三角錐
状、即ち、正四面体状のTSR溝63が形成され、溝の
大きさはSiO2 マスク62の開口部の大きさによって
規定される。このTSR溝63の3つの{111}A面
からなる側壁面の(111)B面に対する傾斜角は約7
0.5°であり、また、その稜線は{100}面に近い
結晶状態を示しており、稜線の(111)A面に対する
傾斜角は約54.7°である。
Referring to FIGS. 11 (a) and 11 (b), first, GaAs having a zinc blende type crystal structure having a (111) B main surface.
An inverted regular triangular pyramid surrounded by three equivalent {111} A planes by providing an SiO 2 mask 62 on a substrate 61 and performing anisotropic etching using a Br 2 methanol solution or the like, that is, a regular tetrahedron A TSR groove 63 is formed, and the size of the groove is defined by the size of the opening of the SiO 2 mask 62. The inclination angle of the side wall surface composed of the three {111} A surfaces of the TSR groove 63 with respect to the (111) B surface is about 7
The angle is 0.5 °, and the ridgeline shows a crystal state close to the {100} plane, and the inclination angle of the ridgeline with respect to the (111) A plane is about 54.7 °.

【0009】次いで、SiO2 マスク62を成長阻止マ
スクとした減圧MOVPE法により、TSR溝63内に
バリア層となる厚さ30ÅのAlAs層64、ウエル層
となる厚さ50ÅのGaAs層65、及び、バリア層と
なる厚さ30ÅのAlAs層66を成長させることによ
って、TSR溝63の尖頭部に量子ドット67が自己組
織化され、また、{111}A面からなる側壁面に沿っ
て量子井戸68が形成される。なお、稜線に沿った領域
には、量子細線が形成されることになる。
Next, a 30 ° thick AlAs layer 64 serving as a barrier layer, a 50 ° thick GaAs layer 65 serving as a well layer and a 50 ° thick GaAs layer 65 are formed in the TSR trench 63 by a reduced pressure MOVPE method using the SiO 2 mask 62 as a growth inhibiting mask. By growing the AlAs layer 66 having a thickness of 30 ° as a barrier layer, the quantum dots 67 are self-organized at the apex of the TSR groove 63, and the quantum dots 67 are formed along the side walls of the {111} A plane. A well 68 is formed. In the region along the ridge, a quantum wire is formed.

【0010】なお、実際の半導体量子ドット素子として
用いる場合には、GaAs基板上に、n+ 型GaAsエ
ピタキシャル層及びn型GaAs層を成長させたのち、
SiO2 マスクを用いてn+ 型GaAs層に達するTS
R溝63を形成すると共に、最終的にTSR溝63の残
部を埋め込むようにn型GaAs層及びn+ 型GaAs
コンタクト層を成長させ、最後に電圧を印加するための
電極をn+ 型GaAsエピタキシャル層及びn+ 型Ga
Asコンタクト層に設けるものである。
In the case where the device is used as an actual semiconductor quantum dot device, an n + -type GaAs epitaxial layer and an n-type GaAs layer are grown on a GaAs substrate.
TS reaching n + -type GaAs layer using SiO 2 mask
In addition to forming the R groove 63, an n-type GaAs layer and an n + -type GaAs
A contact layer is grown, and finally an electrode for applying a voltage is an n + -type GaAs epitaxial layer and an n + -type Ga
It is provided on the As contact layer.

【0011】次に、図12を参照して、逆正四角錐溝を
用いた半導体量子ドット素子を説明する(必要ならば、
上述の特願平7−61339号参照)。なお、図12
(a)は逆正四角錐溝を用いた半導体量子ドットの概略
的平面図であり、また、図12(b)は図12(a)に
おけるa−a′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。
Next, a semiconductor quantum dot device using an inverted square pyramid groove will be described with reference to FIG.
The above-mentioned Japanese Patent Application No. 7-61339). FIG.
12A is a schematic plan view of a semiconductor quantum dot using an inverted square pyramid groove, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line connecting aa ′ in FIG. is there.

【0012】図12(a)及び(b)参照 まず、主面が(100)面のn型シリコン層71に、エ
ッチングマスクと選択成長マスクを兼ねるSiO2 マス
ク72を設け、エチレンジアミン〔NH2(CH 2)2 NH
2 〕:ピロカテコール〔C6 4(OH)2〕:H2 O=4
6.4モル%:4モル%:49.6モル%からなる水溶
液を用いて約100℃の温度条件でエッチングすること
によって、4つの等価な{111}面で囲まれた逆正四
角錐溝73を形成する。なお、この逆正四角錐溝73の
4つの{111}面からなる側壁面の(100)面に対
する傾斜角は約54.74°であり、また、溝の大きさ
・深さは、エッチングマスクとなるSiO2 マスク72
の開口部の大きさによって規定されることになる。
Referring to FIGS. 12 (a) and 12 (b), first, an n-type silicon layer 71 having a (100) main surface is etched.
SiO serving both as a etching mask and a selective growth maskTwotrout
72, and ethylenediamine [NHTwo(CH Two)TwoNH
Two]: Pyrocatechol [C6HFour(OH)Two]: HTwoO = 4
6.4 mol%: 4 mol%: 49.6 mol% in water
Etching at about 100 ° C using liquid
The inverse normal four surrounded by four equivalent {111} planes
A pyramidal groove 73 is formed. In addition, this inverted square pyramid groove 73
It corresponds to the (100) plane of the side wall composed of four {111} planes.
The angle of inclination is about 54.74 ° and the size of the groove
-Depth is SiO as an etching maskTwoMask 72
Is determined by the size of the opening.

【0013】次いで、減圧化学気相成長法(LPCVD
法)によって、シリコンより禁制帯幅の大きな厚さ20
ÅのSiCバリア層74、厚さ50Åのシリコンウエル
層75、及び、厚さ20ÅのSiCバリア層76をエピ
タキシャル成長させたのち、n型シリコン層及びn+
シリコンコンタクト層(図示せず)を成長させて逆正四
角錐溝73の残部を埋め込み、最後に電圧を印加するた
めの電極を設けることによって、逆正四角錐溝73の尖
頭部に量子ドット77が形成され、4つの等価な{11
1}面からなる側壁面に沿って量子井戸78が形成され
る。なお、この場合も、稜線に沿った領域には、量子細
線が形成されることになる。
Next, low pressure chemical vapor deposition (LPCVD)
Thickness), which has a larger forbidden band width than silicon.
After epitaxially growing a SiC barrier layer 74, a silicon well layer 75 having a thickness of 50 mm, and a SiC barrier layer 76 having a thickness of 20 mm, an n-type silicon layer and an n + -type silicon contact layer (not shown) are grown. By embedding the remaining portion of the inverted square pyramid groove 73 and finally providing an electrode for applying a voltage, a quantum dot 77 is formed at the tip of the inverted square pyramid groove 73, and four equivalent {11
A quantum well 78 is formed along the side wall surface composed of the 1 ° plane. In this case as well, a quantum wire is formed in a region along the ridge line.

【0014】次に、図13を参照して、従来のStra
nski−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13(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、TEGa(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
500nm(=0.5μm)のGaAsバッファ層81
を形成したのち、基板温度を500℃とした状態で、A
sH3 等のAs原料82、TMIn(トリメチルインジ
ウム)等のIn原料83、及び、TMGa(トリメチル
ガリウム)等のGa原料84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、InGa
As濡れ層(wetting layer)85が成長
する。
Next, with reference to FIG.
A process of forming quantum dots in the nski-Krastanov mode will be described. Referring to FIG. 13A, first, TEGa (triethylgallium) and AsH 3 are supplied on a GaAs substrate (not shown) by MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) to have a thickness of 500 nm (= 0.5 μm) GaAs buffer layer 81
After forming the substrate, the substrate temperature is set to 500 ° C., and A
When an As raw material 82 such as sH 3 , an In raw material 83 such as TMIn (trimethylindium), and a Ga raw material 84 such as TMGa (trimethylgallium) are simultaneously supplied, the growth of the InGaAs growth layer at the beginning of the growth is based on the lattice mismatch. Since the limit is not exceeded, growth is performed two-dimensionally and InGa
An As wetting layer 85 is grown.

【0015】図13(b)参照 成長を続けると、InGaAs濡れ層85の厚さが弾性
限界を越えた時点で、InGaAs濡れ層85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86が離散的に形成される。
Referring to FIG. 13B, when the growth is continued, when the thickness of the InGaAs wetting layer 85 exceeds the elastic limit, the angstrom order as a growth nucleus for forming quantum dots on the surface of the InGaAs wetting layer 85 is obtained. Are formed discretely.

【0016】図13(c)参照 さらに、成長を続けると、3次元核86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87が形成され、InGaAs量
子ドット87の周辺部はIn組成比が相対的に小さなI
nGaAs濡れ層88となる。
Further, as shown in FIG. 13C, when the growth is continued, the three-dimensional nucleus 86 is used as a growth nucleus and the In composition ratio is relatively large in the order of nanometers.
The nGaAs quantum dots 87 are formed, and the peripheral portion of the InGaAs quantum dots 87 has an In composition ratio of relatively small I.
It becomes the nGaAs wetting layer 88.

【0017】これは、InGaAs濡れ層85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87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 85 exceeds the elastic limit, the In composition ratio is relatively large.
It is considered that the local generation of the nGaAs quantum dots 87 lowers the strain energy of the whole InGaAs growth layer as compared with the case where the strain is generated on the entire surface of the InGaAs growth layer, resulting in crystallographically stable growth.

【0018】このStranski−Krastano
vモードによる自己形成方法(例えば、特願平7−21
7466号参照)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ので、量子ドットレーザを作
製するのに好適な作製方法である。
This Transki-Krastano
Self-forming method by v-mode (for example, Japanese Patent Application No. 7-21)
No. 7466) is the most commonly used method because it is easy to manufacture. In this method, a high number density, for example, a number density of up to about 40% by area ratio is realized. Therefore, this is a preferable manufacturing method for manufacturing a quantum dot laser.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自己組
織化による半導体量子ドット素子においては、量子ドッ
トに付随して1次元閉込量子井戸或いは2次元閉込量子
井戸(量子細線)が必然的に形成され、これらの量子井
戸部分は時として、半導体量子ドット素子本来の特性を
得るための障害となるという問題がある。
However, in a conventional semiconductor quantum dot device by self-organization, a one-dimensional confined quantum well or a two-dimensional confined quantum well (quantum wire) is inevitably attached to the quantum dot. In some cases, these quantum well portions have a problem in that they hinder obtaining the inherent characteristics of the semiconductor quantum dot device.

【0020】即ち、TSR溝や逆正四角錐溝を利用した
半導体量子ドット素子の場合には、側壁面が1次元閉込
量子井戸となり、また、稜線が2次元閉込量子井戸(量
子細線)となるので、TSR溝や逆正四角錐溝を埋め込
むコンタクト層と、基板或いは基板上に設けた高不純物
濃度層との間に電圧を印加した場合、キャリアが量子ド
ット部分の他に、1次元閉込量子井戸部分或いは2次元
閉込量子井戸部分を流れることがあり、この1次元閉込
量子井戸部分或いは2次元閉込量子井戸部分における特
性が半導体量子ドット素子の特性に影響を与える場合が
あるという問題がある。
That is, in the case of a semiconductor quantum dot device using a TSR groove or an inverted square pyramid groove, a side wall surface becomes a one-dimensional confined quantum well, and a ridge line is formed with a two-dimensional confined quantum well (quantum fine wire). Therefore, when a voltage is applied between the contact layer in which the TSR groove or the inverted regular pyramid groove is buried and the substrate or the high impurity concentration layer provided on the substrate, carriers are one-dimensional confined in addition to the quantum dot portion. It may flow through the quantum well portion or the two-dimensional confined quantum well portion, and the characteristics in the one-dimensional confined quantum well portion or the two-dimensional confined quantum well portion may affect the characteristics of the semiconductor quantum dot device. There's a problem.

【0021】また、Stranski−Krastan
ovモードによる自己形成方法によって作製された半導
体量子ドット素子においては、量子ドットの周辺の濡れ
層が1次元閉込量子井戸となり、基板とコンタクト層と
の間に電流を流した場合には、この濡れ層においても再
結合が生じ、キャリアの損失になるとともに、レーザ発
振に本質的に寄与しない波長における発光が生ずるとい
う問題があり、しきい値電流Ithの増加をもたらすこと
になる。
Also, Transki-Krastan
In a semiconductor quantum dot device manufactured by an ov mode self-assembly method, when a wetting layer around a quantum dot becomes a one-dimensional confined quantum well and a current flows between the substrate and the contact layer, this recombination occur in wetting layer, it becomes a loss of carrier, there is a problem that light emission at a wavelength which does not essentially contribute to the laser oscillation occurs, will result in an increase in the threshold current I th.

【0022】したがって、本発明は、キャリアが量子ド
ット部分を正常に通過するための手段を提供することを
目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a means for allowing a carrier to normally pass through a quantum dot portion.

【0023】[0023]

【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
(a)は、正四面体溝(TSR溝)を用いた半導体量子
ドットの平面図であり、また、図1(b)は図1(a)
におけるa−a′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であ
る。 図1参照 (1)本発明は、半導体量子ドット素子の作製方法にお
いて、3次元的にキャリアを狭い領域に閉じ込めた量子
ドット7構造を結晶の自己組織化成長により作製したの
ち、アニールを施して量子ドット7に付随する量子井戸
を消失させ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. FIG.
1A is a plan view of a semiconductor quantum dot using a tetrahedral groove (TSR groove), and FIG. 1B is a plan view of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a dashed line connecting aa ′ in FIG. See FIG. 1. (1) In the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor quantum dot device, a quantum dot 7 structure in which carriers are three-dimensionally confined in a narrow region is manufactured by self-organized growth of crystal, and then annealed. The quantum well associated with the quantum dot 7 is eliminated.

【0024】この様に、量子ドット7を自己組織化成長
により作製したのち、アニールを施すことによって量子
ドット7に付随する量子井戸を消失させることにより、
量子ドット7の有する特性のみを得ることができる。な
お、本願明細書において、「自己組織化成長により作製
した量子ドット」とは、結晶成長後の工程において、量
子ドット7の形状に影響を与える微細エッチング加工を
伴わない作製方法による量子ドット7を意味し、典型的
には上記図11乃至図13に関して説明した作製方法を
意味する。
As described above, after the quantum dots 7 are produced by self-assembly growth, annealing is performed to eliminate the quantum wells associated with the quantum dots 7.
Only the characteristics of the quantum dots 7 can be obtained. In the specification of the present application, “a quantum dot manufactured by self-assembly growth” refers to a quantum dot 7 manufactured by a manufacturing method that does not involve a fine etching process that affects the shape of the quantum dot 7 in a process after crystal growth. 11 typically means the manufacturing method described with reference to FIGS.

【0025】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、アニール工程において、量子ドット7の上部に熱保
護膜を設けた状態でアニールを行うことを特徴とする。
(2) The present invention is characterized in that, in the above (1), in the annealing step, annealing is performed with a thermal protection film provided on the quantum dots 7.

【0026】この様に、量子ドット7に付随する量子井
戸を選択的に消失させるためには、量子ドット7部分を
覆うようにAlN等の熱保護膜を設けた状態でアニール
することが望ましく、熱保護膜を設けることによって、
量子ドット7における構成原子の熱拡散は抑制され、量
子ドット7に付随する量子井戸のみを効果的に消失させ
ることができる。
As described above, in order to selectively eliminate the quantum wells associated with the quantum dots 7, it is desirable to anneal with a thermal protection film such as AlN provided so as to cover the quantum dots 7. By providing a thermal protection film,
Thermal diffusion of constituent atoms in the quantum dots 7 is suppressed, and only the quantum wells associated with the quantum dots 7 can be effectively eliminated.

【0027】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、量子ドット7が、基板1に加工形成さ
れた溝中に形成された量子ドット7であることを特徴と
する。
(3) The present invention is characterized in that in the above (1) or (2), the quantum dots 7 are quantum dots 7 formed in grooves formed in the substrate 1. .

【0028】この様に、自己組織化成長のために、基板
1に溝を加工形成することによって、量子ドット7を形
成する位置及び数を任意に制御することができ、単一電
子素子等の半導体量子ドット素子に好適な構成となる。
なお、この場合の「基板」とは、結晶成長基板、及び、
結晶成長基板上に成長させたエピタキシャル層を意味す
るものである。
As described above, by forming grooves in the substrate 1 for self-assembled growth, the position and number of the quantum dots 7 can be arbitrarily controlled. This is a configuration suitable for a semiconductor quantum dot device.
The “substrate” in this case is a crystal growth substrate, and
It means an epitaxial layer grown on a crystal growth substrate.

【0029】(4)また、本発明は、上記(3)におい
て、基板1に加工形成された溝が、正四面体溝3である
ことを特徴とする。
(4) The present invention is characterized in that, in the above (3), the groove formed on the substrate 1 is a regular tetrahedral groove 3.

【0030】この様に、結晶面方位及びエッチング液を
適宜選択することにより、マスク2に設けた開口部の位
置及び大きさによって、正四面体溝3を所定に位置に、
且つ、所定に大きさに再現性良く形成することができ、
特に、GaAs等のIII-V族化合物半導体において典型
的となる。
As described above, by appropriately selecting the crystal plane orientation and the etching solution, the regular tetrahedral groove 3 can be set at a predetermined position according to the position and size of the opening provided in the mask 2.
And it can be formed in a predetermined size with good reproducibility,
In particular, this is typical for III-V compound semiconductors such as GaAs.

【0031】(5)また、本発明は、上記(3)におい
て、基板1に加工形成された溝が、逆正四角錐溝である
ことを特徴とする。
(5) The present invention is characterized in that in (3), the groove formed in the substrate 1 is an inverted square pyramid groove.

【0032】この様に、結晶面方位及びエッチング液を
適宜選択することにより、マスク2に設けた開口部の位
置及び大きさによって、逆正四角錐溝を所定に位置に、
且つ、所定に大きさに再現性良く形成することができ、
特に、Si等のIV族半導体において典型的となる。
As described above, by appropriately selecting the crystal plane orientation and the etching solution, the inverted square pyramid groove can be set at a predetermined position depending on the position and size of the opening provided in the mask 2.
And it can be formed in a predetermined size with good reproducibility,
In particular, this is typical for a group IV semiconductor such as Si.

【0033】(6)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、量子ドット7が、ストランスキー−ク
ラスタノフモードで自己組織化成長させた量子ドットで
あることを特徴とする。
(6) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1) or (2), the quantum dots 7 are quantum dots that are self-organized and grown in a Stranky-Clusteroff mode.

【0034】この様に、自己組織化成長法として、スト
ランスキー−クラスタノフ(Stranski−Kra
stanov)モードの自己形成モードを用いることに
よって、量子ドットを高密度で作製することができ、量
子ドットレーザ等の光半導体素子として好適な構成とな
る。
As described above, as a self-organizing growth method, a Stransky-Kranov is used.
By using a self-forming mode of the stanov mode, quantum dots can be manufactured at a high density, and a structure suitable for an optical semiconductor device such as a quantum dot laser can be obtained.

【0035】(7)また、本発明は、上記(4)または
(6)において、量子ドット7が、III-V族化合物半導
体によって構成されることを特徴とする。
(7) The present invention is characterized in that in the above (4) or (6), the quantum dots 7 are made of a III-V compound semiconductor.

【0036】(8)また、本発明は、上記(7)におい
て、アニールを、量子ドット7を構成するV族元素を含
む雰囲気下で行うことを特徴とする。
(8) The present invention is characterized in that, in the above (7), the annealing is performed in an atmosphere containing a group V element constituting the quantum dots 7.

【0037】この様に、量子ドット7がIII-V族化合物
半導体で構成される場合、アニール処理を蒸気圧の高い
V族元素を含む雰囲気下で行うことによって、結晶の荒
れを防止することができる。
As described above, when the quantum dots 7 are made of a group III-V compound semiconductor, the annealing can be performed in an atmosphere containing a group V element having a high vapor pressure to prevent crystal roughness. it can.

【0038】(9)また、本発明は、上記(5)または
(6)において、量子ドット7が、IV族半導体によっ
て構成されることを特徴とする。
(9) The present invention is characterized in that in the above (5) or (6), the quantum dots 7 are made of a group IV semiconductor.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の第1の実施の形
態を図2乃至図5を参照して説明する。なお、図2
(a)は、図2(b)のa−a’を結ぶ一点鎖線に沿っ
た断面図である。図2(a)及び(b)参照まず、主面
が(111)B面のGaAs基板11上に、MOVPE
法(有機金属気相成長法)により、原料ガスとしてTM
Ga及びAsH3 を用い、不純物源としてSiH4 を用
い、基板温度を、例えば、600℃とすることによっ
て、厚さが、例えば、130nmで、不純物濃度が、例
えば、1×1018cm-3のn型GaAs層12を成長さ
せたのち、その上に、厚さが、例えば、1.35μmの
ノン・ドープGaAs層13を順次成長させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along a dashed line connecting aa ′ in FIG. Referring to FIGS. 2A and 2B, first, MOVPE is formed on a GaAs substrate 11 having a main surface of a (111) B surface.
Method (organic metal vapor phase epitaxy), TM
By using Ga and AsH 3 , using SiH 4 as an impurity source, and setting the substrate temperature to, for example, 600 ° C., the thickness is, for example, 130 nm, and the impurity concentration is, for example, 1 × 10 18 cm −3. After the n-type GaAs layer 12 is grown, a non-doped GaAs layer 13 having a thickness of, for example, 1.35 μm is sequentially grown thereon.

【0040】次いで、ノン・ドープGaAs層13上に
CVD法を用いて厚さ100nmのSiO2 膜を堆積
し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて直径1μ
mの円形の開口部を有するSiO2 マスク14を形成す
る。
Next, an SiO 2 film having a thickness of 100 nm is deposited on the non-doped GaAs layer 13 by using a CVD method, and a diameter of 1 μm is formed by using a usual photolithography technique.
An SiO 2 mask 14 having an m-shaped circular opening is formed.

【0041】次いで、SiO2 マスク14をエッチング
マスクとして、1%のBr2 エタノール溶液を用いた異
方性ウェット・エッチングを施すことによって、3つの
等価な{111}A面で囲まれた正四面体状の溝、即
ち、TSR溝15が、その底面がSiO2 マスク14に
形成された円形の開口部に対して略外接正三角形を構成
するように形成され、溝の深さは、SiO2 マスク14
に形成された開口部の大きさで略正確に規定されること
になる。なお、図においては、1つのTSR溝15しか
示していないが、複数のTSR溝15同時に形成する場
合には、(111)B面に対する{111}A面の方向
は決まっているので、全てのTSR溝15は同じ方向に
整列することになる。
Next, anisotropic wet etching using a 1% Br 2 ethanol solution is performed using the SiO 2 mask 14 as an etching mask, thereby forming a square face surrounded by three equivalent {111} A planes. body-shaped grooves, i.e., TSR groove 15, its bottom surface is formed so as to constitute a substantially circumscribing an equilateral triangle with respect to the circular opening formed in the SiO 2 mask 14, the depth of the groove, SiO 2 Mask 14
The size of the opening formed in the hole is almost exactly defined. Although only one TSR groove 15 is shown in the drawing, when a plurality of TSR grooves 15 are formed at the same time, the direction of the {111} A plane with respect to the (111) B plane is determined. The TSR grooves 15 will be aligned in the same direction.

【0042】このTSR溝15の3つの側壁面は{11
1}A面で構成されており、(111)B面に対する傾
斜角は約70.5°であり、また、その稜線は{10
0}面に近い結晶状態を示しており、稜線の(111)
B面に対する傾斜角は約54.7°である。
The three side wall surfaces of the TSR groove 15 are # 11
1} A surface, the inclination angle to the (111) B surface is about 70.5 °, and the ridge line is
It shows a crystalline state close to the 0 ° plane, and the (111)
The inclination angle with respect to the plane B is about 54.7 °.

【0043】この様なTSR溝15が形成される理由
は、閃亜鉛鉱型結晶構造を有するGaAsに対するBr
2 エタノール溶液の{111}A面のエッチング速度が
その他の面のエッチング速度に比べて非常に小さくなる
からであり、SiO2 マスク14に設けた円形の開口部
の外周に{111}A面が生ずるとそれ以上エッチング
が進行しなくなるため、TSR溝15の底面が円形の開
口部に対して外接正三角形を形成することになると考え
られる。
The reason why such a TSR groove 15 is formed is that Br for GaAs having a zinc blende type crystal structure is formed.
(2) The etching rate of the {111} A surface of the ethanol solution is much smaller than the etching speed of the other surface, and the {111} A surface is formed around the circular opening formed in the SiO 2 mask 14. If this occurs, the etching does not proceed any further, so it is considered that the bottom surface of the TSR groove 15 forms a circumscribed equilateral triangle with the circular opening.

【0044】図3(c)参照 次いで、再び、MOVPE装置内において、SiO2
スク14を残存させたまま、原料ガスとしてTMGa、
TMIn、及び、AsH3 を用い、基板温度を、例え
ば、600℃とした状態で、厚さが、例えば、5nmの
ノン・ドープGaAs層16、厚さが、例えば、10n
mのウエル層となるノン・ドープInGaAs層17、
及び、厚さが、例えば、5nmのバリア層となるノン・
ドープGaAs層18を順次成長させる。
Referring to FIG. 3C, again, in the MOVPE apparatus, with the SiO 2 mask 14 remaining, TMGa and
Using TMIn and AsH 3 at a substrate temperature of, for example, 600 ° C., a non-doped GaAs layer 16 having a thickness of, for example, 5 nm, and a thickness of, for example, 10 n
a non-doped InGaAs layer 17 serving as a m-well layer;
And a non-magnetic layer having a thickness of, for example, 5 nm.
A doped GaAs layer 18 is sequentially grown.

【0045】この場合、TSR溝15の尖頭部に量子ド
ット19が形成され、TSR溝15の側壁面である{1
11}A面に1次元閉じ込めの量子井戸20が形成さ
れ、稜線に沿っては2次元閉じ込めの量子井戸(量子細
線)(図示せず)が形成される。 なお、この場合の各
層の厚さは{111}A面における厚さであり、(11
1)B面では{111}A面の3倍の厚さとなる。
In this case, quantum dots 19 are formed at the apex of the TSR groove 15, and the # 1
A one-dimensional confinement quantum well 20 is formed on the 11 ° A plane, and a two-dimensional confinement quantum well (quantum fine wire) (not shown) is formed along the ridge. In this case, the thickness of each layer is the thickness on the {111} A plane and (11
1) The thickness of the plane B is three times the thickness of the plane {111} A.

【0046】図3(d)参照 次いで、AsH3 ガス雰囲気下で、800℃において、
Inの拡散長が3nmになる時間までアニール処理を施
してノン・ドープInGaAs層17を構成するInを
固相拡散させることによって、TSR溝15の側壁面に
形成された量子井戸20及び稜線に形成された量子井戸
を消失させて量子井戸消失部22とする。なお、上記の
アニール工程において、TSR溝15の尖頭部に形成さ
れた量子ドット19の厚さは比較的厚いため、多少変形
するものの量子ドット21として残存することになる。
Next, at 800 ° C. in an AsH 3 gas atmosphere, as shown in FIG.
Annealing treatment is performed until the diffusion length of In becomes 3 nm to diffuse In forming the non-doped InGaAs layer 17 in the solid phase, thereby forming the quantum well 20 and the ridge formed on the side wall surface of the TSR groove 15. The quantum well that has been lost is eliminated to form a quantum well eliminated portion 22. In the above-described annealing step, the quantum dots 19 formed at the apex of the TSR groove 15 are relatively thick, so that they are slightly deformed but remain as the quantum dots 21.

【0047】図4(a)及び(b)参照 図4(a)は、アニール処理前の図3(c)のc−c′
を結ぶ一点鎖線に沿ったポテンシャル分布を示す図であ
り、また、図4(b)はアニール処理後の図3(d)の
c−c′を結ぶ一点鎖線に沿ったポテンシャル分布を示
す図であり、図4(b)から明らかなように、アニール
処理後においても、量子ドットの形状を保って、図3
(d)に示すように量子ドット21として保持される。
なお、図においては、量子ドットの変形を理解しやすく
するために、バリア層となるノン・ドープGaAs層1
6,18の両側はInGaAs層として示しており、G
aAsのポテンシャルを1とし、量子ドットを構成する
組成のInGaAsのポテンシャルを0としている。
4 (a) and 4 (b). FIG. 4 (a) shows cc 'of FIG. 3 (c) before annealing.
FIG. 4B is a diagram showing a potential distribution along a dash-dot line connecting cc 'in FIG. 3D after annealing, and FIG. 4B is a diagram showing a potential distribution along a dash-dot line connecting annealing. Yes, as is clear from FIG. 4B, the shape of the quantum dots is maintained even after the annealing process,
It is held as quantum dots 21 as shown in FIG.
In the figure, in order to make it easy to understand the deformation of the quantum dots, a non-doped GaAs layer 1 serving as a barrier layer is used.
6, 18 are shown as InGaAs layers on both sides.
The potential of aAs is set to 1, and the potential of InGaAs having a composition constituting a quantum dot is set to 0.

【0048】図5(a)及び(b)参照 図5(a)は、アニール処理前の図3(c)のb−b′
を結ぶ一点鎖線に沿ったポテンシャル分布を示す図であ
り、また、図5(b)はアニール処理後の図3(d)の
b−b′を結ぶ一点鎖線に沿ったポテンシャル分布を示
す図である。なお、この場合も、量子ドットの変形を理
解しやすくするために、バリア層となるノン・ドープG
aAs層16,18の両側はInGaAs層として示し
ており、GaAsのポテンシャルを1とし、量子ドット
を構成する組成のInGaAsのポテンシャルを0とし
ている。
5 (a) and 5 (b). FIG. 5 (a) shows bb 'of FIG. 3 (c) before annealing.
FIG. 5B is a diagram showing a potential distribution along a dashed line connecting bb 'in FIG. 3D after annealing, and FIG. 5B is a diagram showing a potential distribution along a dashed line connecting the dashed line. is there. In this case also, in order to make it easy to understand the deformation of the quantum dots, the non-doped G
Both sides of the aAs layers 16 and 18 are shown as InGaAs layers, and the potential of GaAs is set to 1, and the potential of InGaAs of the composition constituting the quantum dot is set to 0.

【0049】この量子井戸20においては、図5(a)
から明らかなように、ウエル層の厚さが約5nmとな
り、且つ、そのポテンシャルも量子ドット19を構成す
るInGaAsよりも高くなる、即ち、In組成比が小
さくなるので、図5(b)に示すように、3nmの拡散
が生じる時間だけアニール処理を行ったのちは、量子井
戸20は完全に消失して、図3(d)に示すように、量
子井戸消失部22となる。
In this quantum well 20, FIG.
As is clear from FIG. 5, since the thickness of the well layer is about 5 nm and the potential thereof is higher than that of InGaAs constituting the quantum dots 19, that is, the In composition ratio is smaller, and therefore, as shown in FIG. After the annealing process is performed for a time in which diffusion of 3 nm occurs, the quantum well 20 completely disappears, and becomes a quantum well disappearing portion 22 as shown in FIG.

【0050】次いで、図示しないものの、再び、MOV
PE法を用いて、n型GaAs層及びn+ 型InGaA
sコンタクト層を順次成長させてTSR溝15を埋め込
み、最後に、n+ 型InGaAsコンタクト層及びn型
GaAs層12に対して電極を設けることによって半導
体量子ドット素子の基本構成が完成する。
Next, although not shown, the MOV
Using the PE method, an n-type GaAs layer and an n + -type InGaAs
An s-contact layer is sequentially grown to fill the TSR trench 15 and finally, electrodes are provided for the n + -type InGaAs contact layer and the n-type GaAs layer 12, thereby completing the basic structure of the semiconductor quantum dot device.

【0051】この様に、本発明の第1の実施の形態にお
いては、異方性エッチングによるTSR溝15を用いて
量子ドット19を自己組織化成長により形成するととも
に、量子ドット19に付随する量子井戸20等をアニー
ル処理によって消失させているので、電極間に電圧を印
加した場合には、量子ドット自体の特性を得ることがで
きる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the quantum dots 19 are formed by self-organizing growth using the TSR grooves 15 formed by anisotropic etching, and the quantum dots attached to the quantum dots 19 are formed. Since the wells 20 and the like are eliminated by the annealing treatment, the characteristics of the quantum dots themselves can be obtained when a voltage is applied between the electrodes.

【0052】次に、本発明の第2の実施の形態を図6及
び図7を参照して説明するが、量子井戸を消失させるた
めのアニール工程までは、上記の第1の実施の形態と同
様であるので、図示を一部省略する。 図6(a)参照 まず、上記の第1の実施の形態と同様に、主面が(11
1)B面のGaAs基板11上に、MOVPE法によ
り、原料ガスとしてTMGa及びAsH3 を用い、不純
物源としてSiH4 を用い、基板温度を、例えば、60
0℃とすることによって、厚さが、例えば、130nm
で、不純物濃度が、例えば、1×1018cm-3のn型G
aAs層12を成長させたのち、その上に、厚さが、例
えば、1.35μmのノン・ドープGaAs層13を順
次成長させる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The steps up to the annealing step for eliminating the quantum well are the same as those of the first embodiment. The illustration is partially omitted because it is the same. Referring to FIG. 6A, first, as in the first embodiment, the main surface is (11).
1) On the GaAs substrate 11 on the B side, by using MOVPE, TMGa and AsH 3 are used as source gases, SiH 4 is used as an impurity source, and the substrate temperature is set to, for example, 60.
By setting the temperature to 0 ° C., the thickness becomes, for example, 130 nm.
And an n-type G having an impurity concentration of, for example, 1 × 10 18 cm −3.
After growing the aAs layer 12, a non-doped GaAs layer 13 having a thickness of, for example, 1.35 μm is sequentially grown thereon.

【0053】次いで、ノン・ドープGaAs層13上に
CVD法を用いて厚さ100nmのSiO2 膜を堆積
し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて直径1μ
mの円形の開口部を有するSiO2 マスク14を形成し
たのち、SiO2 マスク14をエッチングマスクとし
て、1%のBr2 エタノール溶液を用いた異方性ウェッ
ト・エッチングを施すことによって、TSR溝15を形
成する。
Next, an SiO 2 film having a thickness of 100 nm is deposited on the non-doped GaAs layer 13 by using the CVD method, and the diameter of the SiO 2 film is reduced to 1 μm by using ordinary photolithography.
After forming a SiO 2 mask 14 having a circular opening of m, the TSR groove 15 is formed by performing anisotropic wet etching using a 1% Br 2 ethanol solution using the SiO 2 mask 14 as an etching mask. To form

【0054】次いで、再び、MOVPE装置内におい
て、SiO2 マスク14を残存させたまま、原料ガスと
してTMGa、TMIn、及び、AsH3 を用い、基板
温度を、例えば、600℃とした状態で、厚さが、例え
ば、5nmのノン・ドープGaAs層16、厚さが、例
えば、10nmのウエル層となるノン・ドープInGa
As層17、及び、厚さが、例えば、5nmのバリア層
となるノン・ドープGaAs層18を順次成長させるこ
とによって、TSR溝15の尖頭部に量子ドット19が
形成されると同時に、TSR溝15の側壁面である{1
11}A面に1次元閉じ込めの量子井戸20が、また、
稜線に沿っては2次元閉じ込めの量子井戸(量子細線)
(図示せず)が形成される。
Then, again in the MOVPE apparatus, while keeping the SiO 2 mask 14, using TMGa, TMIn, and AsH 3 as source gases, and setting the substrate temperature to, for example, 600 ° C., Is a non-doped GaAs layer 16 having a thickness of, for example, 5 nm, and a non-doped InGa layer having a thickness of, for example, a 10 nm well layer.
By sequentially growing an As layer 17 and a non-doped GaAs layer 18 serving as a barrier layer having a thickness of, for example, 5 nm, quantum dots 19 are formed at the apex of the TSR groove 15 and at the same time, the TSR is formed. # 1 which is the side wall surface of the groove 15
A one-dimensional confined quantum well 20 is placed on the 11} A plane,
A two-dimensional confined quantum well (quantum wire) along the ridge
(Not shown) is formed.

【0055】図6(b)参照 次いで、プラズマCVD法により、全面に厚さが、例え
ば、100nmのSiO2 膜23を堆積させたのち、フ
ォトレジスト24を塗布し、フォトリソグラフィー工程
及びエッチング工程により、SiO2 マスク14に設け
た開口部と同じピッチで且つより小さな開口部25を形
成し、次いで、スパッタ蒸着法を用いて熱保護膜となる
AlN膜26を全面に堆積させて、開口部25を埋め込
む。
Next, as shown in FIG. 6B, an SiO 2 film 23 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface by a plasma CVD method, and then a photoresist 24 is applied, and a photolithography process and an etching process are performed. A smaller opening 25 is formed at the same pitch as the opening provided in the SiO 2 mask 14, and an AlN film 26 serving as a thermal protection film is deposited on the entire surface using a sputter deposition method. Embed

【0056】図7(c)参照 次いで、フォトレジスト24を除去することによって、
フォトレジスト24上のAlN膜26をリフトオフして
TSR溝15の中央部のみにAlN膜26を残存させた
状態で、AsH3 ガス雰囲気下で、800℃において、
Inの拡散長が3nmになる時間までアニール処理を施
してノン・ドープInGaAs層17を構成するInを
固相拡散させる。
Next, by removing the photoresist 24, as shown in FIG.
In a state where the AlN film 26 on the photoresist 24 is lifted off and the AlN film 26 is left only in the central portion of the TSR groove 15 under an AsH 3 gas atmosphere at 800 ° C.
Annealing is performed until the diffusion length of In becomes 3 nm, so that In constituting the non-doped InGaAs layer 17 is solid-phase diffused.

【0057】図7(d)参照 次いで、AlN膜26及びSiO2 膜23を選択的に除
去することによって、TSR溝15の尖頭部には量子ド
ット21が残存し、TSR溝15の側壁面に形成された
量子井戸20及び稜線に形成された量子井戸(量子細
線)は消失して量子井戸消失部22となる。
Next, as shown in FIG. 7D, the AlN film 26 and the SiO 2 film 23 are selectively removed, so that the quantum dots 21 remain at the apex of the TSR groove 15 and the side wall surface of the TSR groove 15 is formed. The quantum well 20 formed on the ridge line and the quantum well (quantum fine wire) formed on the ridge line disappear and become the quantum well disappearing portion 22.

【0058】これは、上記のアニール工程において、S
iO2 膜23及びSiO2 マスク14を構成するO2
Gaと結合しやすいため、アニール工程においてGa空
格子を多量に創り出し、その結果、Inの拡散が促進さ
れてTSR溝15の側壁面に形成された量子井戸20及
び稜線に形成された量子井戸(量子細線)は消失する
が、AlN膜26ではこの様な現象が起こらないため、
AlN膜26が熱保護膜として存在するTSR溝15の
尖頭部においては量子ドット19が多少変形した状態で
量子ドット21として残存することになる。
This is because, in the above annealing step, S
Since the iO 2 film 23 and O 2 constituting the SiO 2 mask 14 are easily bonded to Ga, a large amount of Ga vacancies are created in the annealing step, and as a result, diffusion of In is promoted and the sidewall surface of the TSR groove 15 is formed. Although the formed quantum well 20 and the quantum well (quantum fine wire) formed on the ridge line disappear, such a phenomenon does not occur in the AlN film 26.
At the apex of the TSR groove 15 where the AlN film 26 exists as a thermal protection film, the quantum dots 19 remain as the quantum dots 21 in a slightly deformed state.

【0059】次いで、図示しないものの、再び、MOV
PE法を用いて、n型GaAs層及びn+ 型InGaA
sコンタクト層を順次成長させてTSR溝15を埋め込
み、最後に、n+ 型InGaAsコンタクト層及びn型
GaAs層12に対して電極を設けることによって半導
体量子ドット素子の基本構成が完成する。
Next, although not shown, the MOV
Using the PE method, an n-type GaAs layer and an n + -type InGaAs
An s-contact layer is sequentially grown to fill the TSR trench 15 and finally, electrodes are provided for the n + -type InGaAs contact layer and the n-type GaAs layer 12, thereby completing the basic structure of the semiconductor quantum dot device.

【0060】この様に、本発明の第2の実施の形態にお
いては、量子井戸を消失させるためのアニール工程にお
いて、量子ドット19を覆うように熱保護膜を設けてい
るので、量子ドット19の変形を極力低減することがで
き、それによって、量子井戸を完全に消失させながら、
設計値に近い量子ドット21を再現性良く形成すること
ができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the thermal protection film is provided so as to cover the quantum dots 19 in the annealing step for eliminating the quantum wells. Deformation can be minimized, thereby completely eliminating the quantum well,
The quantum dots 21 close to the design value can be formed with good reproducibility.

【0061】次に、図8を参照して本発明の第3の実施
の形態を説明する。 図8(a)参照 まず、主面が(100)面のn型シリコン層31に、エ
ッチングマスクと選択成長マスクを兼ねるSiO2 マス
ク32を設け、エチレンジアミン〔NH2(CH 2)2 NH
2 〕:ピロカテコール〔C6 4(OH)2〕:H2 O=4
6.4モル%:4モル%:49.6モル%からなる水溶
液を用いて約100℃の温度条件でエッチングすること
によって、4つの等価な{111}面で囲まれた逆正四
角錐溝33を形成する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Form will be described. Referring to FIG. 8A, first, an n-type silicon layer 31 having a (100) main surface is etched.
SiO serving both as a etching mask and a selective growth maskTwotrout
32, ethylenediamine [NHTwo(CH Two)TwoNH
Two]: Pyrocatechol [C6HFour(OH)Two]: HTwoO = 4
6.4 mol%: 4 mol%: 49.6 mol% in water
Etching at about 100 ° C using liquid
The inverse normal four surrounded by four equivalent {111} planes
A pyramidal groove 33 is formed.

【0062】次いで、LPCVD法によって、厚さ20
ÅのSiバリア層34、厚さ50ÅのGeウエル層3
5、及び、厚さ20ÅのSiバリア層36を順次成長さ
せることによって、逆正四角錐溝33の尖頭部に量子ド
ット37が形成され、逆正四角錐溝33を側壁面を構成
する4つの等価な{111}面に沿って量子井戸38が
形成され、さらに、稜線に沿っても2次元閉込量子井戸
(量子細線)(図示せず)が形成される。
Next, a thickness of 20
{Si barrier layer 34}, Ge well layer 3 having a thickness of 50%
5, and by sequentially growing the Si barrier layer 36 having a thickness of 20 °, quantum dots 37 are formed at the tips of the inverted square pyramid grooves 33, and the inverted square pyramid grooves 33 are formed into four equivalents forming side walls. A quantum well 38 is formed along the {111} plane, and a two-dimensional confined quantum well (quantum fine wire) (not shown) is formed along the ridge.

【0063】図8(b)参照 次いで、CVD法により、全面にSiN膜を堆積させた
のち、選択的に除去することによって、量子ドット37
の上方にのみ熱保護膜となるSiN膜マスク(図示せ
ず)を残存させた状態で、アニール処理を施すことによ
って、GeとSiを相互固相拡散させ、量子ドット37
と量子井戸38の厚さの違いを利用して逆正四角錐溝3
3の側壁面に形成された量子井戸38及び稜線に形成さ
れた量子井戸(量子細線)を消失させる。
Next, as shown in FIG. 8B, a SiN film is deposited on the entire surface by the CVD method, and is selectively removed to thereby form the quantum dots 37.
Annealing is performed while leaving a SiN film mask (not shown) serving as a thermal protection film only above the silicon substrate, thereby causing Ge and Si to diffuse in a solid phase, thereby forming quantum dots 37.
Using the difference in the thickness of the quantum well 38 and the inverse square pyramid groove 3
The quantum well 38 formed on the side wall surface and the quantum well (quantum fine wire) formed on the ridge are eliminated.

【0064】次いで、図示しないものの、SiN膜マス
クを除去したのち、再び、n型シリコン層及びn+ 型シ
リコンコンタクト層を順次成長させて逆正四角錐溝33
の残部を埋め込み、最後に電圧を印加するための電極を
設けることによって、半導体量子ドット素子の基本構成
が完成する。
Next, although not shown, after removing the SiN film mask, an n-type silicon layer and an n + -type silicon contact layer are sequentially grown again to form an inverted square pyramid groove 33.
Is embedded, and finally, an electrode for applying a voltage is provided, thereby completing the basic configuration of the semiconductor quantum dot device.

【0065】この第3の実施の形態の場合には、安価な
シリコン基板を用いているので、上記の第1の実施の形
態に比べて半導体量子ドット素子を安価に製造すること
ができる。
In the case of the third embodiment, since an inexpensive silicon substrate is used, a semiconductor quantum dot device can be manufactured at a lower cost than in the first embodiment.

【0066】次に、図9を参照して、本発明の第4の実
施の形態であるStranski−Krastanov
モードの自己組織化成長を用いた半導体量子ドット素子
の製造工程を説明する。なお、説明を簡単にするため
に、量子ドット近傍のみを図示する。 図9(a)参照 まず、従来と同様に、MOVPE法を用いてn型GaA
s基板上に、厚さ500nmのn型GaAsバッファ
層、厚さ1000nmのn型In0.5 Ga0.5 Pクラッ
ド層(いずれも図示せず)、及び、厚さ100nmのn
型GaAsからなるGaAsバッファ層41を順次成長
させる。
Next, referring to FIG. 9, a Transki-Krastanov according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
A manufacturing process of a semiconductor quantum dot device using mode self-assembly growth will be described. It should be noted that only the vicinity of the quantum dot is shown for simplicity. Referring to FIG. 9A, first, as in the conventional case, the n-type GaAs is formed using the MOVPE method.
On a s substrate, an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 500 nm, an n-type In 0.5 Ga 0.5 P cladding layer having a thickness of 1000 nm (both not shown), and an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 100 nm
A GaAs buffer layer 41 of type GaAs is sequentially grown.

【0067】次いで、基板温度を500℃とした状態
で、AsH3 、TMIn、及び、TMGaを同時供給す
ることによって、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濡れ層が成長し、引き続い
て成長を続けると、InGaAs濡れ層の厚さが弾性限
界を越えた時点で、InGaAs濡れ層の表面に量子ド
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次元核が離散的に形成され、さらに、成長を
続けることによって、3次元核を成長核としてIn組成
比が相対的に大きなナノメートルオーダーのInGaA
s量子ドット42が形成され、InGaAs量子ドット
42の周辺部はIn組成比が相対的に小さなInGaA
s濡れ層43となる。
Next, by simultaneously supplying AsH 3 , TMIn, and TMGa while keeping the substrate temperature at 500 ° C., since the InGaAs growth layer does not exceed the elastic limit based on the lattice mismatch at the beginning of the growth, 2 When the InGaAs wetting layer grows and continues to grow in a three-dimensional manner, when the thickness of the InGaAs wetting layer exceeds the elastic limit, quantum dots are formed on the surface of the InGaAs wetting layer. Angstrom-order three-dimensional nuclei serving as growth nuclei are discretely formed, and further growth is continued, so that the three-dimensional nuclei are used as growth nuclei and the In composition ratio in the nanometer order is relatively large.
s quantum dots 42 are formed, and the periphery of the InGaAs quantum dots 42 is InGaAs having a relatively small In composition ratio.
The s wetting layer 43 is formed.

【0068】次いで、再び、MOVPE法により、基板
温度を600℃とした状態で、厚さ100nmのGaA
s層44を成長させたのち、AsH3 ガス雰囲気下で8
00℃の温度で熱処理することによって、Inを固相拡
散させ、それによって、1次元閉込量子井戸を構成する
InGaAs濡れ層43が消失して量子井戸消失部46
となる。一方、このアニール工程において、InGaA
s濡れ層43に比べてInGaAs量子ドット42にお
けるIn組成比が大きく、且つ、厚さも厚いので、In
GaAs量子ドット42は量子ドット45として消失せ
ずに保持される。
Next, GaAs having a thickness of 100 nm was again formed by MOVPE while keeping the substrate temperature at 600 ° C.
After the s layer 44 is grown, the s layer 44 is grown under an AsH 3 gas atmosphere.
By performing a heat treatment at a temperature of 00 ° C., In is diffused in the solid phase, whereby the InGaAs wet layer 43 constituting the one-dimensional confined quantum well disappears, and the quantum well disappearing part 46 disappears.
Becomes On the other hand, in this annealing step, InGaAs
Since the In composition ratio in the InGaAs quantum dots 42 is larger than the s wetting layer 43 and the thickness is larger, the In
The GaAs quantum dots 42 are retained as quantum dots 45 without disappearing.

【0069】次いで、図示しないものの、再び、MOV
PE法により、厚さ1000nmのp型In0.5 Ga
0.5 Pクラッド層、及び、厚さ500nmのp型GaA
sコンタクト層を形成し、最後に、n型GaAs基板の
裏面にn側電極を設けると共に、p型GaAsコンタク
ト層上に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, the MOV
By a PE method, a p-type In 0.5 Ga having a thickness of 1000 nm is formed.
0.5 P clad layer and 500 nm thick p-type GaAs
An s-contact layer is formed, and finally, an n-side electrode is provided on the back surface of the n-type GaAs substrate, and a p-side electrode is provided on the p-type GaAs contact layer, thereby completing the quantum dot semiconductor laser.

【0070】この様に、本発明の第4の実施の形態にお
いては、InGaAs量子ドット42に付随するInG
aAs濡れ層43をアニールによって消失させているの
で、InGaAs濡れ層において再結合が生ずることが
なく、レーザ発振に寄与しない無駄な消費電流が低減す
るので量子ドット半導体レーザのしきい値電流Ithを低
減することができる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the InG
Since the aAs wetting layer 43 is eliminated by annealing, recombination does not occur in the InGaAs wetting layer, and wasteful current consumption that does not contribute to laser oscillation is reduced. Therefore, the threshold current I th of the quantum dot semiconductor laser is reduced. Can be reduced.

【0071】次に、図10を参照して、本発明の第5の
実施の形態である、同じく、Stranski−Kra
stanovモードの自己組織化成長を用いた半導体量
子ドット素子の製造工程を説明する。なお、説明を簡単
にするために、量子ドットの製造工程のみを説明する。 図10(a)参照 まず、従来と同様に、SiH4 を用いたLPCVD法を
用いてSi基板(図示せず)上に、例えば、、厚さ10
0nmのバッファ層となるSi層51を順次成長させた
のち、GeH4 を供給することによって、成長開始当初
はGe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、Ge濡れ層53が成長
し、引き続いて成長を続けると、Ge濡れ層の厚さが弾
性限界を越えた時点で、Ge濡れ層53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次元核が離散的に形成され、さらに、成長を
続けることによって、3次元核を成長核としてナノメー
トルオーダーのGe量子ドット52が形成される。
Next, referring to FIG. 10, similarly to the Transki-Kra according to the fifth embodiment of the present invention.
A manufacturing process of a semiconductor quantum dot device using the self-organizing growth in the stanov mode will be described. In order to simplify the explanation, only the manufacturing process of the quantum dots will be described. Referring to FIG. 10 (a), first, as in the conventional case, an LPCVD method using SiH 4 is applied on a Si substrate (not shown), for example, to a thickness of 10 μm.
By sequentially growing a Si layer 51 serving as a 0 nm buffer layer and then supplying GeH 4 , the Ge growth layer does not exceed the elastic limit based on lattice mismatch at the beginning of growth, so that growth is performed two-dimensionally. When the Ge wet layer 53 grows and continues to grow, it becomes a growth nucleus for forming quantum dots on the surface of the Ge wet layer 53 when the thickness of the Ge wet layer exceeds the elastic limit. Angstrom-order three-dimensional nuclei are discretely formed, and by continuing growth, Ge quantum dots 52 on the order of nanometers are formed with the three-dimensional nuclei as growth nuclei.

【0072】次いで、再び、SiH4 を用いたLPCV
D法により、例えば、厚さ100nmのSi層54を成
長させたのち、熱処理することによって、SiとGeと
を相互拡散させ、それによって、1次元閉込量子井戸を
構成するGe濡れ層53は消失して、量子ドット消失部
56となる。一方、このアニール工程において、Ge濡
れ層53に比べて厚さの厚いGe量子ドット52は量子
ドット55として消失せずに保持される。
Next, the LPCV using SiH 4 is again performed.
After a Si layer 54 having a thickness of, for example, 100 nm is grown by the D method, Si and Ge are interdiffused by heat treatment, whereby the Ge wetting layer 53 forming the one-dimensional confined quantum well is formed. It disappears and becomes the quantum dot disappearing portion 56. On the other hand, in this annealing step, the Ge quantum dots 52 thicker than the Ge wetted layer 53 are held as quantum dots 55 without disappearing.

【0073】この第5の実施の形態においても、Ge量
子ドット52に付随するGe濡れ層53をアニールによ
って消失させているので、量子ドット55のみの特性を
得ることができる。
Also in the fifth embodiment, since the Ge wet layer 53 attached to the Ge quantum dots 52 is eliminated by annealing, the characteristics of the quantum dots 55 alone can be obtained.

【0074】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態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る。例えば、上記
の第1及び第2の実施の形態の説明においては、InG
aAs/GaAs系量子ドットとして説明しているが、
GaAs/AlGaAs(AlAs)系量子ドット、或
いは、InGaAsP/InP系量子ドットにも適用さ
れるものである。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the configuration described in each embodiment, and various modifications are possible. For example, in the description of the first and second embodiments, InG
Although described as aAs / GaAs quantum dots,
The present invention is also applied to a GaAs / AlGaAs (AlAs) quantum dot or an InGaAsP / InP quantum dot.

【0075】また、上記の第3及び第5の実施の形態の
説明においては、Ge/Si系量子ドットとして説明し
ているが、Si・Ge/Si系量子ドットを用いても良
いものである。
In the above description of the third and fifth embodiments, Ge / Si quantum dots are described, but Si.Ge/Si quantum dots may be used. .

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、自己組織化成長によっ
て形成した量子ドットに必然的に付随する1次元閉込量
子井戸或いは2次元閉込量子井戸(量子細線)を熱処理
工程によって消滅させているので、量子ドット自体の特
性を得ることができ、高性能の量子ドット半導体装置の
実用化に寄与するところが大きい。
According to the present invention, a one-dimensional confined quantum well or a two-dimensional confined quantum well (quantum wire) which is inevitably attached to a quantum dot formed by self-organizing growth is annihilated by a heat treatment step. Therefore, the characteristics of the quantum dot itself can be obtained, which greatly contributes to the practical use of a high-performance quantum dot semiconductor device.

【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】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention after FIG. 2;

【図4】本発明の第1の実施の形態における量子ドット
の熱処理による変化の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a change caused by heat treatment of a quantum dot according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態における量子井戸の
熱処理による変化の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a change caused by heat treatment of the quantum well according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態の図6以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the second embodiment of the present invention after FIG. 6;

【図8】本発明の第3の実施の形態の製造工程の説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施の形態の製造工程の説明図
である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施の形態の製造工程の説明
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】従来のTSR溝を用いた量子ドットの説明図
である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a quantum dot using a conventional TSR groove.

【図12】従来の逆正四角錐溝を用いた量子ドットの説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a quantum dot using a conventional inverted square pyramid groove.

【図13】従来のStranski−Krastano
v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. 13 shows a conventional Transki-Krastano.
It is explanatory drawing of the formation process of the semiconductor quantum dot by v mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 マスク 3 正四面体溝 4 バリア層 5 ウエル層 6 バリア層 7 量子ドット 8 量子井戸消失部 11 GaAs基板 12 n型GaAs層 13 ノン・ドープGaAs層 14 SiO2 マスク 15 TSR溝 16 ノン・ドープGaAs層 17 ノン・ドープInGaAs層 18 ノン・ドープGaAs層 19 量子ドット 20 量子井戸 21 量子ドット 22 量子井戸消失部 23 SiO2 膜 24 フォトレジスト 25 開口部 26 AlN膜 31 n型シリコン基板 32 SiO2 マスク 33 逆正四角錐溝 34 Siバリア層 35 Geウエル層 36 Siバリア層 37 量子ドット 38 量子井戸 39 量子ドット 40 量子井戸消失部 41 GaAsバッファ層 42 InGaAs量子ドット 43 InGaAs濡れ層 44 GaAs層 45 量子ドット 46 量子井戸消失部 51 Siバッファ層 52 Ge量子ドット 53 Ge濡れ層 54 Si層 55 量子ドット 56 量子井戸消失部 61 GaAs基板 62 SiO2 マスク 63 TSR溝 64 AlAs層 65 GaAs層 66 AlAs層 67 量子ドット 68 量子井戸 71 n型シリコン基板 72 SiO2 マスク 73 逆正四角錐溝 74 SiCバリア層 75 シリコンウエル層 76 SiCバリア層 77 量子ドット 78 量子井戸 81 GaAsバッファ層 82 As原料 83 In原料 84 Ga原料 85 InGaAs濡れ層 86 3次元核 87 InGaAs量子ドット 88 InGaAs濡れ層1 substrate 2 mask 3 tetrahedral groove 4 barrier layer 5 well layer 6 barrier layer 7 quantum dots 8 quantum well disappearance portion 11 GaAs substrate 12 n-type GaAs layer 13 non-doped GaAs layer 14 SiO 2 mask 15 TSR groove 16 non- doped GaAs layer 17 non-doped InGaAs layer 18 non-doped GaAs layer 19 quantum dots 20 quantum wells 21 quantum dots 22 quantum well disappearance portion 23 SiO 2 layer 24 photoresist 25 opening 26 AlN film 31 n-type silicon substrate 32 SiO 2 Mask 33 Inverted square pyramid groove 34 Si barrier layer 35 Ge well layer 36 Si barrier layer 37 Quantum dot 38 Quantum well 39 Quantum dot 40 Quantum well disappearance part 41 GaAs buffer layer 42 InGaAs quantum dot 43 InGaAs wetting layer 44 GaAs layer 45 Child dots 46 quantum well disappear section 51 Si buffer layer 52 Ge quantum dots 53 Ge wetting layer 54 Si layer 55 quantum dots 56 quantum well disappearance portion 61 GaAs substrate 62 SiO 2 mask 63 TSR groove 64 AlAs layer 65 GaAs layer 66 AlAs layer 67 Quantum dot 68 Quantum well 71 n-type silicon substrate 72 SiO 2 mask 73 inverted square pyramid groove 74 SiC barrier layer 75 silicon well layer 76 SiC barrier layer 77 quantum dot 78 quantum well 81 GaAs buffer layer 82 As raw material 83 In raw material 84 Ga raw material 85 InGaAs wetting layer 86 Three-dimensional nucleus 87 InGaAs quantum dots 88 InGaAs wetting layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3次元的にキャリアを狭い領域に閉じ込
めた量子ドット構造を結晶の自己組織化成長により作製
したのち、アニールを施して前記量子ドットに付随する
量子井戸を消失させることを特徴とする半導体量子ドッ
ト素子の作製方法。
1. A quantum dot structure in which carriers are three-dimensionally confined in a narrow region is produced by self-assembled growth of a crystal, and then annealed to eliminate a quantum well attached to the quantum dot. Of manufacturing a semiconductor quantum dot device.
【請求項2】 上記アニール工程において、上記量子ド
ットの上部に熱保護膜を設けた状態でアニールを行うこ
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 method of manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 1, wherein in the annealing step, annealing is performed with a thermal protection film provided on the quantum dots.
【請求項3】 上記量子ドットが、基板に加工形成され
た溝中に形成された量子ドットであ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. The method according to claim 1, wherein the quantum dots are quantum dots formed in grooves formed in the substrate.
【請求項4】 上記基板に加工形成された溝が、正四面
体溝であることを特徴とする請求項3記載の半導体量子
ドット素子の作製方法。
4. The method according to claim 3, wherein the grooves formed on the substrate are tetrahedral grooves.
【請求項5】 上記基板に加工形成された溝が、逆正四
角錐溝であることを特徴とする請求項3記載の半導体量
子ドット素子の作製方法。
5. The method according to claim 3, wherein the groove formed on the substrate is an inverted square pyramid groove.
【請求項6】 上記量子ドットが、ストランスキー−ク
ラスタノフモードで自己組織化成長させた量子ドットで
あ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。
6. The method of manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 1, wherein the quantum dots are quantum dots that are self-organized and grown in a Stranky-Clusteroff mode.
【請求項7】 上記量子ドットが、III-V族化合物半導
体によって構成されることを特徴とする請求項4または
6に記載の半導体量子ドット素子の作製方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 4, wherein said quantum dots are made of a group III-V compound semiconductor.
【請求項8】 上記アニールを、上記量子ドットを構成
するV族元素を含む雰囲気下で行うことを特徴とする請
求項7記載の半導体量子ドット素子の作製方法。
8. The method according to claim 7, wherein the annealing is performed in an atmosphere containing a group V element constituting the quantum dots.
【請求項9】 上記量子ドットが、IV族半導体によっ
て構成されることを特徴とする請求項5または6に記載
の半導体量子ドット素子の作製方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor quantum dot device according to claim 5, wherein the quantum dots are made of a group IV semiconductor.
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