JPH0358410A - 半導体構造の製造方法 - Google Patents
半導体構造の製造方法Info
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- JPH0358410A JPH0358410A JP19496289A JP19496289A JPH0358410A JP H0358410 A JPH0358410 A JP H0358410A JP 19496289 A JP19496289 A JP 19496289A JP 19496289 A JP19496289 A JP 19496289A JP H0358410 A JPH0358410 A JP H0358410A
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- JP
- Japan
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- grating
- gaas
- substrate
- molecular beam
- semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 3
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高性能な半導体レーザや電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ） 、光スイッチ等の構戒する半導体構造とし
て有望な量子細線の製造方法に関する． 〔従来の技術〕 現在、量子井戸構造は、半導体レーザの高性能化が実証
されており、今後事業化が見込まれている．現在の量子
井戸は、一次元方向にのみ電子を閉じ込めるものである
が、これを２次元の方向で電子を閉じ込める構造の量子
細線が出来れば、より高性能なデバイスが実現可能とな
る。このためには１００人程度の幅の細線に電子を閉じ
込める必要があるため、これを製作するのは困難であっ
た。現在までに報告されている例では（１００）面から
少しずれた面方位を有する板上に出来る原子層ステップ
を利用して膜面内に周期構造を形成する事が報告されて
いる（第５回分子線エピタクシー国際会議論文集、ｐ３
８２〜ｐ３８８）。ところがこの様な方法では膜面内で
異なる量子細線を作る等の加工が不可能である等の欠点
を有している． 〔発明が解決しようとする課題〕 そこで、本発明の目的は、−Ｅ述した様な欠点が無く加
工性に優れた量子細線の製造方法を提供する事にある。
（ＦＥＴ） 、光スイッチ等の構戒する半導体構造とし
て有望な量子細線の製造方法に関する． 〔従来の技術〕 現在、量子井戸構造は、半導体レーザの高性能化が実証
されており、今後事業化が見込まれている．現在の量子
井戸は、一次元方向にのみ電子を閉じ込めるものである
が、これを２次元の方向で電子を閉じ込める構造の量子
細線が出来れば、より高性能なデバイスが実現可能とな
る。このためには１００人程度の幅の細線に電子を閉じ
込める必要があるため、これを製作するのは困難であっ
た。現在までに報告されている例では（１００）面から
少しずれた面方位を有する板上に出来る原子層ステップ
を利用して膜面内に周期構造を形成する事が報告されて
いる（第５回分子線エピタクシー国際会議論文集、ｐ３
８２〜ｐ３８８）。ところがこの様な方法では膜面内で
異なる量子細線を作る等の加工が不可能である等の欠点
を有している． 〔発明が解決しようとする課題〕 そこで、本発明の目的は、−Ｅ述した様な欠点が無く加
工性に優れた量子細線の製造方法を提供する事にある。
本発明の半導体構造の製造方法においては、半導体基板
表而に、側面の最大傾斜角θ。の溝を１本または複数本
形成ずる工程と、この半導体基板上に分子線エピタクシ
ーにより半導体を結晶成長する工程とを少くとも備え、
前記分子線エピタクシーにおいて、前記半導体の構成元
素の少なくとも１つの分子線の前記湧の延びる方向に垂
直な方向のベクトル成分が前記半導体基板に対して傾斜
しており、その傾斜角θＭがθＭ≦θＧとなる事を特徴
とする構成になっている。
表而に、側面の最大傾斜角θ。の溝を１本または複数本
形成ずる工程と、この半導体基板上に分子線エピタクシ
ーにより半導体を結晶成長する工程とを少くとも備え、
前記分子線エピタクシーにおいて、前記半導体の構成元
素の少なくとも１つの分子線の前記湧の延びる方向に垂
直な方向のベクトル成分が前記半導体基板に対して傾斜
しており、その傾斜角θＭがθＭ≦θＧとなる事を特徴
とする構成になっている。
本発明の半導体構造の製造方法では、講が形成された半
導体表面に傾けた分子線を当てる事により実現する。分
子線の基板表面に対する傾斜角θ閾が溝の側面の最大傾
斜角θＧに対してθＭ≦θ０の場合に溝上に戒長じた結
晶は飛び飛これは、溝の凸部によって分子線の影が出来
るためである。すなわち 本発明では溝に斜めから分子
線を当てる事によって溝凹部に互いに分離した量子細線
を形成する事が出来る。又、成長時に量子細線が形成さ
れるために、続けて閉じ込めＪｆクを形成する事によっ
て量子細線の界面を空気に露出させないで形成出来る利
点を有する。
導体表面に傾けた分子線を当てる事により実現する。分
子線の基板表面に対する傾斜角θ閾が溝の側面の最大傾
斜角θＧに対してθＭ≦θ０の場合に溝上に戒長じた結
晶は飛び飛これは、溝の凸部によって分子線の影が出来
るためである。すなわち 本発明では溝に斜めから分子
線を当てる事によって溝凹部に互いに分離した量子細線
を形成する事が出来る。又、成長時に量子細線が形成さ
れるために、続けて閉じ込めＪｆクを形成する事によっ
て量子細線の界面を空気に露出させないで形成出来る利
点を有する。
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第１図は本発明の一実施例の半導体構造の製造方
法を示したものである。まず第１図＜ａ）に示す様にＧ
ａＡｓ基板１上にＡｆｆＧａＡｓ２を形成した後に溝を
複数本形成してグレーティングを形成する。このグレー
ティングを形成するためのレジストマスク形成方法とし
ては、光干渉を用いる方法や電子ビームやＸ線を用いる
方法があるが、電子ビームやＸ線を用いる方法の方が短
かいピッチのグレーティングを形成出来るため都合が良
い。ここではピッチ（Ａ＞としては１００〜１０００人
が適当である．次にこのＧａＡｓ基板１を分子線エピタ
クシー装置内に導入し、ＧａＡｓを結晶成長させる。こ
の場合に、第１図（ａ）に示す様にＧａビーム５のグレ
ーティングの垂直方向の傾斜角θＭをグレーティングの
側面の傾斜角θＱ以下に設定する。これによってグレー
ティング３の凸部の影のためにＧａＡｓからなる量子細
線４ａが形成される。この時にＡｓビーム６はグレーテ
ィング全体の表面のＡｓ脱離を防ぐため第１図（ａ）に
示す様にＧａＡｓ基板１に対してほぼ垂直に当てるのが
望ましい。次に第１図（ｂ）に示す様にｔｉａＡｓ基板
１を９０”回転してＧａビーム５およびＡＪ７ビーム７
をグレーティング３と平行にする事によって、グレーテ
ィング３全体にビームを照射しＡｅ ＧａＡｓ８を形成
する。これによって量子細線４ａはまわりをＡＩ！Ｇａ
Ａｓで埋め込まれて、完全な量子細線構造が実現する。
する。第１図は本発明の一実施例の半導体構造の製造方
法を示したものである。まず第１図＜ａ）に示す様にＧ
ａＡｓ基板１上にＡｆｆＧａＡｓ２を形成した後に溝を
複数本形成してグレーティングを形成する。このグレー
ティングを形成するためのレジストマスク形成方法とし
ては、光干渉を用いる方法や電子ビームやＸ線を用いる
方法があるが、電子ビームやＸ線を用いる方法の方が短
かいピッチのグレーティングを形成出来るため都合が良
い。ここではピッチ（Ａ＞としては１００〜１０００人
が適当である．次にこのＧａＡｓ基板１を分子線エピタ
クシー装置内に導入し、ＧａＡｓを結晶成長させる。こ
の場合に、第１図（ａ）に示す様にＧａビーム５のグレ
ーティングの垂直方向の傾斜角θＭをグレーティングの
側面の傾斜角θＱ以下に設定する。これによってグレー
ティング３の凸部の影のためにＧａＡｓからなる量子細
線４ａが形成される。この時にＡｓビーム６はグレーテ
ィング全体の表面のＡｓ脱離を防ぐため第１図（ａ）に
示す様にＧａＡｓ基板１に対してほぼ垂直に当てるのが
望ましい。次に第１図（ｂ）に示す様にｔｉａＡｓ基板
１を９０”回転してＧａビーム５およびＡＪ７ビーム７
をグレーティング３と平行にする事によって、グレーテ
ィング３全体にビームを照射しＡｅ ＧａＡｓ８を形成
する。これによって量子細線４ａはまわりをＡＩ！Ｇａ
Ａｓで埋め込まれて、完全な量子細線構造が実現する。
又、量子細線４ａの幅ＬはＡ
で与えられる。例えばθｏ＝５５゜，θＭ＝３０，八＝
４００人の場合にはＬ＝２００人となり、室温で充分量
子細線としての効果が期待出来る。
４００人の場合にはＬ＝２００人となり、室温で充分量
子細線としての効果が期待出来る。
以上述べた実施例では最初にＧａＡｓからなる量子細線
４ａを成長したが、この戒長に先だって＾Ｉ ＧａＡｓ
のバッファ一層を形戒すると、量子細線４ａと下地との
界面を良くする事が出来る。又、本実施例の量子細線を
ｐｎ接合の中央に位置させれば半導体レーザや発光ダイ
オード等の応用が可能となる．又、Ａｌｊ ＧａＡｓ閉
じ込め層を形成する場合に本実施例では基板を９０”回
転させて、分子線とグレーティングを平行して行なった
が、これに限らず基板に対して垂直な＾ｅおよびＧａビ
ームを用いてＡ！！ＧａＡｓを成長しても良い。又、本
実施例では材料としてＡｅＧａＡｓ系材料を用いたが、
これに限らすＩｎＧａＡｊ’ Ａｓ／ＩｎＰ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ等の他の材料を用いても良い事は明らか
である．又、本実施例では、Ａｓビームは基板に対して
垂直として、Ｇａビームのみを基板に対して傾けて或長
した。
４ａを成長したが、この戒長に先だって＾Ｉ ＧａＡｓ
のバッファ一層を形戒すると、量子細線４ａと下地との
界面を良くする事が出来る。又、本実施例の量子細線を
ｐｎ接合の中央に位置させれば半導体レーザや発光ダイ
オード等の応用が可能となる．又、Ａｌｊ ＧａＡｓ閉
じ込め層を形成する場合に本実施例では基板を９０”回
転させて、分子線とグレーティングを平行して行なった
が、これに限らず基板に対して垂直な＾ｅおよびＧａビ
ームを用いてＡ！！ＧａＡｓを成長しても良い。又、本
実施例では材料としてＡｅＧａＡｓ系材料を用いたが、
これに限らすＩｎＧａＡｊ’ Ａｓ／ＩｎＰ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ等の他の材料を用いても良い事は明らか
である．又、本実施例では、Ａｓビームは基板に対して
垂直として、Ｇａビームのみを基板に対して傾けて或長
した。
ＧａＡｓの戒長においては、Ｇａの付着係数（付着原数
／飛来する原子数〉はほぼ１であるのに対しＡｓはＧａ
の無い場合は零であり、６ａがある場合にのみ有限の値
を持つ。このため通常のＧａＡｓ戊長では＾Ｓビームは
Ｇａビーｌ＼に比べて充分多量に照射して成長１−、て
いる。このため、戊長速度はＧａヒーｌ＼のみで決まる
事となり、Ｇａビームのみを基板に傾けて成長ずれば分
離した量子細線が得られる。しかしながら、Ａｓビ・・
＝１いもＧａビームと同方向に傾けて或罠しても支障は
無い。
／飛来する原子数〉はほぼ１であるのに対しＡｓはＧａ
の無い場合は零であり、６ａがある場合にのみ有限の値
を持つ。このため通常のＧａＡｓ戊長では＾Ｓビームは
Ｇａビーｌ＼に比べて充分多量に照射して成長１−、て
いる。このため、戊長速度はＧａヒーｌ＼のみで決まる
事となり、Ｇａビームのみを基板に傾けて成長ずれば分
離した量子細線が得られる。しかしながら、Ａｓビ・・
＝１いもＧａビームと同方向に傾けて或罠しても支障は
無い。
本発明においては、湧の形成方法として、電子ビーム露
光によるマスクを用いたエッチングや、ＦＩＢ＊のマス
クレスのエッチング等の様に、Ａ’電ビームを用いる方
法を採用可能な７′．：．め、この荷電ビ＝−ムを精；
釘に制御ｆることによって、同一膜面内で異なる仔意の
量子細線を作ることができる。
光によるマスクを用いたエッチングや、ＦＩＢ＊のマス
クレスのエッチング等の様に、Ａ’電ビームを用いる方
法を採用可能な７′．：．め、この荷電ビ＝−ムを精；
釘に制御ｆることによって、同一膜面内で異なる仔意の
量子細線を作ることができる。
第１ １；／ｌは本発明の一実施例の半導体構造の製造
方法を示した図である。 １・・・ＧａＡｓ基板、２・・・ Ａｊ’Ｇａ八ｓ、３
・・・グレーティング、４ａ・・・址子細線、ｔ１ｂ・
・・ＧａＡｓ、５・・・Ｇａビーム、６・・・Ａｓビー
ム、７・・・＾ｅビーム、８・・・Ａｅｒ．：＾ｓ０
方法を示した図である。 １・・・ＧａＡｓ基板、２・・・ Ａｊ’Ｇａ八ｓ、３
・・・グレーティング、４ａ・・・址子細線、ｔ１ｂ・
・・ＧａＡｓ、５・・・Ｇａビーム、６・・・Ａｓビー
ム、７・・・＾ｅビーム、８・・・Ａｅｒ．：＾ｓ０
Claims (1)
- 半導体基板表面に、側面の最大傾斜角θ＿Ｇの溝を１本
または複数本形成する工程と、この半導体基板上に分子
線エピタクシーにより半導体を結晶成長する工程とを少
くとも備え、前記分子線エピタクシーにおいて、前記半
導体の構成元素の少なくとも１つの分子線の前記溝の延
びる方向に垂直な方向のベクトル成分が前記半導体基板
に対して傾斜しており、その傾斜角θ＿Ｍがθ＿Ｍ≦θ
＿Ｇとなる事を特徴とする半導体構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19496289A JPH0358410A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体構造の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19496289A JPH0358410A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体構造の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0358410A true JPH0358410A (ja) | 1991-03-13 |
Family
ID=16333228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19496289A Pending JPH0358410A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体構造の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0358410A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0533475A2 (en) * | 1991-09-17 | 1993-03-24 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device, method of producing the optical semiconductor device, and laser device using optical semiconductor devices |
| US6220924B1 (en) | 1998-04-22 | 2001-04-24 | Bright Eyes Co., Ltd. | Brassiere |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP19496289A patent/JPH0358410A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0533475A2 (en) * | 1991-09-17 | 1993-03-24 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device, method of producing the optical semiconductor device, and laser device using optical semiconductor devices |
| US5347533A (en) * | 1991-09-17 | 1994-09-13 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device, method of producing the optical semiconductor device, and laser device using optical semiconductor devices |
| US6220924B1 (en) | 1998-04-22 | 2001-04-24 | Bright Eyes Co., Ltd. | Brassiere |
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