JP2000150391A - 集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法 - Google Patents
集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法Info
- Publication number
- JP2000150391A JP2000150391A JP32064598A JP32064598A JP2000150391A JP 2000150391 A JP2000150391 A JP 2000150391A JP 32064598 A JP32064598 A JP 32064598A JP 32064598 A JP32064598 A JP 32064598A JP 2000150391 A JP2000150391 A JP 2000150391A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- crystal
- selective growth
- etching
- focusing ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集束イオンビームとケミカルエッチングを組
み合わせたマスク加工によって、高品質、高精度の結晶
の選択成長を行なう。 【構成】 結晶基板（1）上にガラスなどのマスク材料
（2）を堆積することにより被覆したウエハーを集束イ
オンビームでエッチングする工程と、ケミカルエッチン
グする工程と、その後、エッチングされたウエハーに結
晶3を再成長する工程によりなる。
み合わせたマスク加工によって、高品質、高精度の結晶
の選択成長を行なう。 【構成】 結晶基板（1）上にガラスなどのマスク材料
（2）を堆積することにより被覆したウエハーを集束イ
オンビームでエッチングする工程と、ケミカルエッチン
グする工程と、その後、エッチングされたウエハーに結
晶3を再成長する工程によりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、半導体結晶
の選択成長に係わり、人工的構造を含んだ半導体の発光
デバイス、電子デバイス等に応用することができる。
の選択成長に係わり、人工的構造を含んだ半導体の発光
デバイス、電子デバイス等に応用することができる。
【０００２】
【従来の技術】半導体結晶の選択成長にはこれまで、フ
ォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成し
て、ガラスなどのマスク材料（2）を一部エッチングし
た後、半導体結晶をを再成長する方法が用いられてい
る。
ォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成し
て、ガラスなどのマスク材料（2）を一部エッチングし
た後、半導体結晶をを再成長する方法が用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では選択成長における微細構造のサイズには限界が
あるため、量子デバイスなどの微細構造を含む光デバイ
スや電子デバイスへの応用を考えた場合は、満足のでき
るサイズではなかった。
技術では選択成長における微細構造のサイズには限界が
あるため、量子デバイスなどの微細構造を含む光デバイ
スや電子デバイスへの応用を考えた場合は、満足のでき
るサイズではなかった。
【０００４】本発明はこのような事情を鑑み成されたも
のであり、その目的とするところは、集束イオンビーム
の加工損傷を低減し高品質の半導体結晶の選択成長、お
よび、集束イオンビームの特徴である超微細構造の作製
を意図するものである。
のであり、その目的とするところは、集束イオンビーム
の加工損傷を低減し高品質の半導体結晶の選択成長、お
よび、集束イオンビームの特徴である超微細構造の作製
を意図するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】集束イオンビームエッチ
ングによるマスクの加工において高品質な半導体結晶を
選択成長させるために数々の実験を行なったところ、集
束イオンビームエッチングのみでマスクパターンを形成
した後、MOCVD（有機金属気相成長）法で窒化ガリウム
系化合物半導体を選択成長させた場合、再成長した結晶
は、集束イオンビームエッチングの加工損傷の影響を受
けて、転位等の欠陥を有し満足のいく結晶品質ではなか
った。そこで、我々は、ガラスなどのマスク材料のエッ
チングにおいて、半導体結晶（１）が集束イオンビーム
による加工損傷を有しないように、加工損傷緩和層（１
００オングストローム程度）のみを残してガラスなどの
マスク材料（２）をエッチングした後、PAW（PAW:Phot
Assisted Wet）によって加工損傷緩和層を除去し、窒化
ガリウム系化合物半導体を再成長させたところ、集束イ
オンビームの加工損傷の影響を受けていない高品質の結
晶を得た。即ち、本発明は、集束イオンビームとケミカ
ルエッチングを用いた複合エッチングによるマスクパタ
ーンの形成、および、その後の半導体結晶の選択成長を
特徴とする。
ングによるマスクの加工において高品質な半導体結晶を
選択成長させるために数々の実験を行なったところ、集
束イオンビームエッチングのみでマスクパターンを形成
した後、MOCVD（有機金属気相成長）法で窒化ガリウム
系化合物半導体を選択成長させた場合、再成長した結晶
は、集束イオンビームエッチングの加工損傷の影響を受
けて、転位等の欠陥を有し満足のいく結晶品質ではなか
った。そこで、我々は、ガラスなどのマスク材料のエッ
チングにおいて、半導体結晶（１）が集束イオンビーム
による加工損傷を有しないように、加工損傷緩和層（１
００オングストローム程度）のみを残してガラスなどの
マスク材料（２）をエッチングした後、PAW（PAW:Phot
Assisted Wet）によって加工損傷緩和層を除去し、窒化
ガリウム系化合物半導体を再成長させたところ、集束イ
オンビームの加工損傷の影響を受けていない高品質の結
晶を得た。即ち、本発明は、集束イオンビームとケミカ
ルエッチングを用いた複合エッチングによるマスクパタ
ーンの形成、および、その後の半導体結晶の選択成長を
特徴とする。
【０００６】例えば、PAWエッチングは、濃度85%のKOH
水溶液とH2O2を1:3で混合した溶液中に試料を浸し、キ
セノンランプを照射してやることにより実現できる。
水溶液とH2O2を1:3で混合した溶液中に試料を浸し、キ
セノンランプを照射してやることにより実現できる。
【０００７】
【作用】図1に、本発明に一実施例に係る窒化ガリウム
系化合物半導体の人工的ドット構造の概略を示す。
（1）はサファイア基板上のｎ型GaN層、（2）はシリコ
ンあるいはガラス、（3）は選択成長させた窒化ガリウ
ム半導体結晶よりなる。
系化合物半導体の人工的ドット構造の概略を示す。
（1）はサファイア基板上のｎ型GaN層、（2）はシリコ
ンあるいはガラス、（3）は選択成長させた窒化ガリウ
ム半導体結晶よりなる。
【０００８】本発明の選択成長法により成長させた窒化
ガリウム半導体結晶の発光スペクトルを測定したとこ
ろ、図2（ａ）に示すようなスペクトルであり、波長363
ｎｍにピークを有していた。
ガリウム半導体結晶の発光スペクトルを測定したとこ
ろ、図2（ａ）に示すようなスペクトルであり、波長363
ｎｍにピークを有していた。
【０００９】一方、比較のため集束イオンビームでｎ型
GaN層の表面までエッチングして、次に、PAWエッチング
しマスクパターンを形成した後、MOCVD（有機金属気相
成長）法で窒化ガリウム半導体結晶を選択成長させ、そ
の発光スペクトルを測定したところ、図2（ｂ）に示す
ようなスペクトルであり、同じく波長363ｎｍにピーク
を有していたが、その他560ｎｍにもピークを有してい
た。
GaN層の表面までエッチングして、次に、PAWエッチング
しマスクパターンを形成した後、MOCVD（有機金属気相
成長）法で窒化ガリウム半導体結晶を選択成長させ、そ
の発光スペクトルを測定したところ、図2（ｂ）に示す
ようなスペクトルであり、同じく波長363ｎｍにピーク
を有していたが、その他560ｎｍにもピークを有してい
た。
【００１０】図2（ａ）と（ｂ）を比較すると、（ｂ）
の方は363ｎｍのピーク以外にも560ｎｍ付近に、集束イ
オンビームエッチングの加工損傷に起因する、転位等の
欠陥によるピークが見られる。一方、本発明の選択的成
長法による窒化ガリウム半導体結晶の発光スペクトルで
ある（ａ）の方では、それらのピークが見られず、ブロ
ードな曲線となっており、集束イオンビームエッチング
による加工損傷が低減されていることがわかる。しかも
波長363ｎｍにおける発光強度は100倍向上している。
の方は363ｎｍのピーク以外にも560ｎｍ付近に、集束イ
オンビームエッチングの加工損傷に起因する、転位等の
欠陥によるピークが見られる。一方、本発明の選択的成
長法による窒化ガリウム半導体結晶の発光スペクトルで
ある（ａ）の方では、それらのピークが見られず、ブロ
ードな曲線となっており、集束イオンビームエッチング
による加工損傷が低減されていることがわかる。しかも
波長363ｎｍにおける発光強度は100倍向上している。
【００１１】PAWエッチングを適用せずに集束イオンビ
ームエッチングのみでマスクパターンを形成した後、MO
CVD（有機金属気相成長）法で窒化ガリウム半導体結晶
を選択成長させた場合、その発光スペクトルは図2
（ｂ）と同じようにに560ｎｍ付近に欠陥からの発光ピ
ークを有していた。
ームエッチングのみでマスクパターンを形成した後、MO
CVD（有機金属気相成長）法で窒化ガリウム半導体結晶
を選択成長させた場合、その発光スペクトルは図2
（ｂ）と同じようにに560ｎｍ付近に欠陥からの発光ピ
ークを有していた。
【００１２】特筆すべき点は、一度、結晶基板（1）に
集束イオンビームエッチングによる加工損傷を有すれ
ば、容易にケミカルエッチングにて、その加工損傷を除
去することはできないということである。そこで、本発
明では集束イオンビームによってガラスなどのマスク材
料を加工損傷緩和層(100オングストローム程度)のみを
残してエッチングし、次にケミカルエッチングを適用す
れば、容易に加工損傷が除去でき、結晶基板（1）は加
工損傷を有しないということを明らかにした。
集束イオンビームエッチングによる加工損傷を有すれ
ば、容易にケミカルエッチングにて、その加工損傷を除
去することはできないということである。そこで、本発
明では集束イオンビームによってガラスなどのマスク材
料を加工損傷緩和層(100オングストローム程度)のみを
残してエッチングし、次にケミカルエッチングを適用す
れば、容易に加工損傷が除去でき、結晶基板（1）は加
工損傷を有しないということを明らかにした。
【００１３】たとえば、図3に示すように再成長窒化ガ
リウム系化合物半導体（3）をGaN/InGaN/GaNのダブルヘ
テロ構造で構成すれば、高品質、高精度InGaNの量子ト゛ッ
トを作製することができる。本発明は、マスク（ガラス
など）の窓開け加工に、集束イオンビームとケミカルエ
ッチングを用いることにより、選択再成長半導体結晶
（3）の微細化、高集積化、高品質化を提供する。
リウム系化合物半導体（3）をGaN/InGaN/GaNのダブルヘ
テロ構造で構成すれば、高品質、高精度InGaNの量子ト゛ッ
トを作製することができる。本発明は、マスク（ガラス
など）の窓開け加工に、集束イオンビームとケミカルエ
ッチングを用いることにより、選択再成長半導体結晶
（3）の微細化、高集積化、高品質化を提供する。
【００１４】
【実施例】MOCVD法により、サファイア基板上にGaNバッ
ファ層と、ノンドープn型GaN層とを順に成長させて積層
した窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーを用意する。
次に、蒸着によりノンドープn型GaN層の表面にシリコン
あるいはガラスよりなる薄膜を形成する。なお膜厚は、
500オングストロームとした。
ファ層と、ノンドープn型GaN層とを順に成長させて積層
した窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーを用意する。
次に、蒸着によりノンドープn型GaN層の表面にシリコン
あるいはガラスよりなる薄膜を形成する。なお膜厚は、
500オングストロームとした。
【００１５】次に、集束イオンビーム技術によりシリコ
ンあるいはガラスを所定のパターンを指定して（例え
ば、図1でW1領域）300オングストローム程度だけエッチ
ングする。
ンあるいはガラスを所定のパターンを指定して（例え
ば、図1でW1領域）300オングストローム程度だけエッチ
ングする。
【００１６】次に、PAWにより、Ｗ1領域に残存するシリ
コンあるいはガラスをエッチングする。このとき、Ｗ1
領域において一部、ノンドープn型GaN層が露出するよう
にエッチングする。
コンあるいはガラスをエッチングする。このとき、Ｗ1
領域において一部、ノンドープn型GaN層が露出するよう
にエッチングする。
【００１７】次に、MOCVD法により、窒化ガリウム系化
合物半導体を再成長する工程により人工的ドット構造を
得た。
合物半導体を再成長する工程により人工的ドット構造を
得た。
【００１８】本発明の結晶の選択的成長法によって作製
された選択再成長窒化ガリウム系化合物半導体の人工的
超微細構造を示すAFM（AFM:Atomic Force Microscopy）
測定による立体図を図4に示す。作製された人工的ドッ
ト構造のサイズは、幅100nm、高さ60nm程度であり、人
工的ドット構造の密度は2.1×109cm-2程度まで集積化を
可能とした。
された選択再成長窒化ガリウム系化合物半導体の人工的
超微細構造を示すAFM（AFM:Atomic Force Microscopy）
測定による立体図を図4に示す。作製された人工的ドッ
ト構造のサイズは、幅100nm、高さ60nm程度であり、人
工的ドット構造の密度は2.1×109cm-2程度まで集積化を
可能とした。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はマスクの
加工に集束イオンビームを用いることにより、高精度、
超微細加工が可能であり、しかも、ケミカルエッチング
の複合エッチングによるマスクの加工を採用すること
で、集束イオンビームの欠点である加工損傷が低減され
た高品質の選択成長された結晶を得ることができる。従
って、本発明における結晶の選択的成長法は、高品質、
高精度、超微細などが要求される選択成長による結晶を
含んだ光デバイス、電子デバイスなどの作製法に用いる
ことができる。
加工に集束イオンビームを用いることにより、高精度、
超微細加工が可能であり、しかも、ケミカルエッチング
の複合エッチングによるマスクの加工を採用すること
で、集束イオンビームの欠点である加工損傷が低減され
た高品質の選択成長された結晶を得ることができる。従
って、本発明における結晶の選択的成長法は、高品質、
高精度、超微細などが要求される選択成長による結晶を
含んだ光デバイス、電子デバイスなどの作製法に用いる
ことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る人工的ドット構造を示
す模式断面図。
す模式断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る選択成長による窒化ガ
リウム結晶の発光スペクトルでマスク材料に加工損傷緩
和層を採用した場合（ａ）と、しない場合（ｂ）での選
択成長させた窒化ガリウム結晶の発光スペクトルを比較
して示す図。
リウム結晶の発光スペクトルでマスク材料に加工損傷緩
和層を採用した場合（ａ）と、しない場合（ｂ）での選
択成長させた窒化ガリウム結晶の発光スペクトルを比較
して示す図。
【図３】本発明の一実施例に係る選択再成長窒化ガリウ
ム系化合物半導体3の部分を拡大して示す模式断面図。
ム系化合物半導体3の部分を拡大して示す模式断面図。
【図４】本発明の結晶の選択的成長法によって作製され
た選択再成長窒化ガリウム系化合物半導体の人工的超微
細構造を示すAFM測定による立体図。
た選択再成長窒化ガリウム系化合物半導体の人工的超微
細構造を示すAFM測定による立体図。
１ ノンドープn型GaN層 ２ シリコンあるいはガラス ３ 選択再成長窒化ガリウム系化合物半導体 31 GaN結晶 32 InGaN量子ト゛ット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】ガラスなどのマスク材料（2）で被覆され
た半導体結晶（１）を選択的（Ｗ1領域）に集束イオン
ビームでエッチングして、次に、ケミカルエッチングし
て、その後、半導体結晶（３）を選択成長する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32064598A JP2000150391A (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32064598A JP2000150391A (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150391A true JP2000150391A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18123734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32064598A Pending JP2000150391A (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000150391A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1311002A1 (en) * | 2000-07-18 | 2003-05-14 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing semiconductor light-emitting device |
| US6734030B2 (en) | 2001-03-06 | 2004-05-11 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device |
| US6828591B2 (en) | 2000-12-15 | 2004-12-07 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
| US6831300B2 (en) | 2001-02-21 | 2004-12-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, manufacturing method of a semiconductor light emitting device and connection structure of an electrode layer |
| US6963086B2 (en) | 2001-10-10 | 2005-11-08 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device image display illuminator and its manufacturing method |
| US7135348B2 (en) | 2002-01-18 | 2006-11-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
| US7250320B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-07-31 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting element, manufacturing method thereof, integrated semiconductor light emitting device, manufacturing method thereof, image display device, manufacturing method thereof, illuminating device and manufacturing method thereof |
| JP2008528288A (ja) * | 2004-12-09 | 2008-07-31 | ザ プレジデント アンド フェロウズ オブ ハーバード カレッジ | 固体凝縮ガス層のエネルギー誘導局所除去によるパターニングおよびそのような層で生じる固体化学反応 |
-
1998
- 1998-11-11 JP JP32064598A patent/JP2000150391A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1311002A1 (en) * | 2000-07-18 | 2003-05-14 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing semiconductor light-emitting device |
| US6924500B2 (en) | 2000-07-18 | 2005-08-02 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device and process for producing the same |
| US7221001B2 (en) | 2000-07-18 | 2007-05-22 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device and process for producing the same |
| EP1311002A4 (en) * | 2000-07-18 | 2009-03-11 | Sony Corp | SEMICONDUCTOR LIGHT EMISSION ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US6828591B2 (en) | 2000-12-15 | 2004-12-07 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
| US6831300B2 (en) | 2001-02-21 | 2004-12-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, manufacturing method of a semiconductor light emitting device and connection structure of an electrode layer |
| US6734030B2 (en) | 2001-03-06 | 2004-05-11 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device |
| US6963086B2 (en) | 2001-10-10 | 2005-11-08 | Sony Corporation | Semiconductor light-emitting device image display illuminator and its manufacturing method |
| US7459728B2 (en) | 2001-10-10 | 2008-12-02 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, image display system and illumination device |
| US7135348B2 (en) | 2002-01-18 | 2006-11-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
| US7250320B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-07-31 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting element, manufacturing method thereof, integrated semiconductor light emitting device, manufacturing method thereof, image display device, manufacturing method thereof, illuminating device and manufacturing method thereof |
| JP2008528288A (ja) * | 2004-12-09 | 2008-07-31 | ザ プレジデント アンド フェロウズ オブ ハーバード カレッジ | 固体凝縮ガス層のエネルギー誘導局所除去によるパターニングおよびそのような層で生じる固体化学反応 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101169307B1 (ko) | 나노구조체 및 그의 제조 방법 | |
| Zubia et al. | Nanoheteroepitaxy: Nanofabrication route to improved epitaxial growth | |
| KR100878512B1 (ko) | ＧａＮ 반도체 기판 제조 방법 | |
| US7399684B2 (en) | Defect reduction in semiconductor materials | |
| US8450190B2 (en) | Fabrication of GaN substrate by defect selective passivation | |
| JP2010521810A (ja) | 半導体ヘテロ構造及びその製造 | |
| JP3963651B2 (ja) | 化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP2000150391A (ja) | 集束イオンビームのマスク加工による結晶の選択成長法 | |
| US7704861B2 (en) | Electron beam microprocessing method | |
| JP4314188B2 (ja) | 窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP4451606B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| KR0185498B1 (ko) | 고출력 양자세선 어레이 레이저 다이오드 구조 제작방법 | |
| JP2002057142A (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
| JP2005532692A (ja) | 半導体材料における欠陥の減少 | |
| JP2711475B2 (ja) | 選択エピタキシャル成長法 | |
| Megalini et al. | Toward fully monolithic 1550-nm lasers on silicon by direct hetero-epitaxy growth on patterned substrates | |
| JP2958442B2 (ja) | 半導体量子箱の形成方法 | |
| Liu et al. | Fabrication of silicon quantum wires by anisotropic wet chemical etching and thermal oxidation | |
| JP4858939B2 (ja) | サファイア基板上への窒化物薄膜の製造方法 | |
| US7037861B2 (en) | Method and apparatus for oxidizing nitrides | |
| Klamkin et al. | Laser Integration Technologies for Silicon Photonics | |
| JPH0590612A (ja) | 半導体細線形成方法 | |
| JPH07165499A (ja) | ＧａＡｓ単結晶ウェハ及びその製造方法並びに選別方法 | |
| JP2011124583A (ja) | ナノ構造体集合体及びナノ構造体の形成方法 | |
| JPH04370973A (ja) | 量子効果デバイスの作製方法 |