JPH05129252A - 選択エツチング方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択エッチング方法及び半導体装置の製造方
法に関し、エッチングの下地の性質によるＡｌＮ（窒化
アルミニウム）の堆積の選択性を用いることによって微
細で揺らぎのないエッチングマスクを制御性よく形成す
る。 【構成】 有機金属ガスを用いた気相成長法によって形
成した高濃度カーボンドープ領域３上にＡｌＮが気相成
長しない現象を利用して、非カーボンドープ領域４に選
択的にＡｌＮ層５を堆積し、このＡｌＮ層５をエッチン
グマスクとして使用する。この場合、被加工材料基板の
上にカーボンドープ領域と非カーボンドープ領域の積層
構造を有するエッチングマスク形成用半導体層を形成
し、この層に傾斜面を形成して傾斜面にカーボンドープ
領域と非カーボンドープ領域の端部を線状に露出させ、
非カーボンドープ領域の線状の端部に選択的にＡｌＮを
堆積して線状のエッチングマスクを形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、選択エッチング方法及
び半導体装置の製造方法、特に、微細なエッチングマス
クを形成する方法に特徴を有する半導体パルスレーザ、
光論理素子、量子細線等の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板、半導体層等の被加工
材料を選択エッチングする場合、フォトレジスト膜を用
いる方法が慣用されていた。

【０００３】図７（Ａ）〜（Ｅ）は、従来の選択エッチ
ング方法の工程説明図である。この図において、５１は
半導体基板、５２は被加工多重量子井戸（ＭＱＷ）半導
体層、５３はＳｉＯ₂ 層、５４は電子線用レジスト膜、
５５は電子ビーム、５６は耐蝕性マスク、５７はフッ素
系反応ガス、５８は塩素系反応ガス、５９は多重量子井
戸細線構造体である。この工程説明図を用いて、従来の
多重量子井戸細線構造体の製造方法を説明する。

【０００４】第１工程（図７（Ａ）参照） 半導体基板５１の上に、禁制帯幅が異なる半導体材料か
らなる被加工多重量子井戸半導体層５２を形成し、その
上に、ＳｉＯ₂ 層５３を形成し、その上に電子線用レジ
スト膜５４を形成する。この電子線用レジスト膜５４を
電子ビーム（ＥＢ）５５によってライン・アンド・スペ
ース状に露光する。なお、この電子ビームは、イオンビ
ーム（ＩＢ）等の荷電粒子、Ｘ線等の電磁波であること
ができ、また、干渉露光法を用いることもできる。

【０００５】第２工程（図７（Ｂ）参照） 上記のように露光した電子線用レジスト膜５４を現像し
て、微細なライン・アンド・スペース・パターン状の耐
蝕性マスク５６を形成する。

【０００６】第３工程（図７（Ｃ）参照） このライン・アンド・スペース状の耐蝕性マスク５６を
マスクにし、フッ素系反応ガス５７を用いてドライエッ
チングして、ＳｉＯ₂ 層５３ライン・アンド・スペース
状にエッチングする。

【０００７】第４工程（図７（Ｄ）参照） ライン・アンド・スペース状のＳｉＯ₂ 層５３をマスク
にし、塩素系反応ガス５８を用いて被加工多重量子井戸
半導体層５２をドライエッチングし、ライン・アンド・
スペース状の多重量子井戸細線構造体５９を形成する。

【０００８】第５工程（図７（Ｅ）参照） マスクとして使用したＳｉＯ₂ 層５３を除去して、半導
体基板５１の上に多数の多重量子井戸細線構造体５９を
完成する。

【０００９】前記の従来例は、多重量子井戸細線構造体
の製造方法であるが、この製造方法によって単一量子井
戸構造体（ＳＱＷ）、トンネリング双量子井戸構造体
（ＴＢＱ）等の微細構造体を製造することもできる。

【００１０】従来、電子を一次元的に閉じ込め、量子効
果が生じる一次元量子井戸構造体、量子細線等を製造す
る場合、前記のように、電子ビーム（ＥＢ）によりレジ
スト膜を露光し、現像後のレジスト膜をマスクにして、
ＳｉＯ₂ 等の酸化物層あるいは窒化物層をドライエッチ
ングあるいはウェットエッチングし、さらにこの酸化物
層あるいは窒化物層をマスクにして多層被加工半導体層
をエッチングすることが慣用されていた。

【００１１】また、上記の酸化物層や窒化物層をマスク
に使用しないで、直接レジスト膜をマスクにして被加工
半導体層をエッチングする方法もあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、量子効果が
出現するサイズの基礎になるのは、フェルミ電子のド・
ブロイ波長（２０〜５０ｎｍ）、電子の平均自由行程
（１０ｎｍ〜１０μｍ）の電子波の位相干渉長（１００
ｎｍ〜１μｍ）、トンネル距離（数ｎｍ以下）であり、
量子サイズ効果を得るには少なくとも、ド・ブロイ波長
やトンネル距離と同じ程度の寸法で半導体層あるいは半
導体結晶を加工する必要がある。そのため、量子細線等
を得るためには、加工寸法を数１０ｎｍ程度に微細化す
ることが必須となる。

【００１３】現在採用可能な微細加工法、例えば、電子
ビーム（ＥＢ）露光によってレジストマスクを形成する
場合、最小寸法として数ｎｍ程度まで微小化できること
が報告されているが、微細構造体を２次元的に多数形成
する場合には、電子ビームの近接効果や後方散乱の影響
のため、連続したパターンを形成することには難点があ
り、サイズの制御性、信頼性に欠けるという問題があっ
た。

【００１４】また、集束イオンビーム（ＦＩＢ）露光に
ついても、現状では、ビーム径の限界である３０〜４０
ｎｍ程度の微小化が限界である。

【００１５】また、レジスト露光の場合、電子ビームあ
るいは集束イオンビームを用い、ポイントショットを連
続することによってラインを形成するビームスキャン法
が知られているが、スキャン時の振動、レジストの解像
度、分解能等により１次元方向に揺らぎが生じ、量子効
果を発現するような極微細構造ではこの揺らぎによる影
響は致命的になる。

【００１６】本発明は、光や荷電粒子によって露光し、
現像する従来知られているレジスト膜を使用しないで、
エッチングの下地の性質によるＡｌＮ（窒化アルミニウ
ム）の堆積の選択性を用いることによって、微細で揺ら
ぎのないエッチングマスクを制御性よく形成する方法を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明にかかる選択エッチング方法においては、有
機金属ガスを用いた気相成長法によって形成したカーボ
ンドープ領域上にＡｌＮが気相成長しない現象を利用し
て、非カーボンドープ領域に選択的にＡｌＮ層を堆積し
てＡｌＮ層からなるエッチングマスクを形成する工程を
採用した。

【００１８】また、本発明にかかる半導体装置の製造方
法においては、被加工半導体層上に有機金属ガスを用い
た気相成長法によってカーボンドープ領域と非カーボン
ドープ領域の積層構造を有するエッチングマスク形成用
半導体層を成長し、このエッチングマスク形成用半導体
層に傾斜面を形成することによってこの傾斜面にカーボ
ンドープ領域と非カーボンドープ領域の端部を線状に露
出させ、その傾斜面にＡｌＮを気相成長することによっ
て、非カーボンドープ領域の線状の端部に選択的にＡｌ
Ｎ層を堆積し、そのＡｌＮ層をエッチングマスクにして
下のエッチングマスク形成用半導体層を細溝状にエッチ
ングし、このエッチングマスク形成用半導体層をマスク
にしてその下の被加工半導体層を細溝状にエッチングす
る工程を採用した。

【００１９】

【作用】本発明のように、有機金属ガスを用いた気相成
長法によって形成したカーボンドープ領域上にＡｌＮが
気相成長しない現象を利用して、カーボンドープ領域と
非カーボンドープ領域の積層構造体の非カーボンドープ
領域に選択的にＡｌＮ層を堆積することによってＡｌＮ
層からなるエッチングマスクを形成すると、カーボンド
ープ領域と非カーボンドープ領域の積層構造体を制御性
の優れた結晶成長法によって形成することができるか
ら、加工サイズをÅオーダーに微細化することが可能で
あり、量子効果が得られる２０〜５０ｎｍ程度のパター
ン形成も再現性よく実現でき、かつ、パターンの幅の変
動や一次元方向の揺らぎも解消することができる。

【００２０】図１は、本発明の選択エッチング方法の原
理説明図である。この図において、１は半導体基板、２
は非カーボンドープ領域、３はカーボンドープ領域、４
はＡｌＮ、５はＡｌＮ層である。

【００２１】図１の原理図に示すように、半導体基板１
の上に有機金属ガスを用いた気相成長法によって形成さ
れた非カーボンドープ領域２とカーボンドープ領域３が
存在する場合、その上に例えばプラズマＣＶＤ法によっ
てＡｌＮを気相成長すると、ＡｌＮはカーボンドープ領
域３の上には堆積されず、非カーボンドープ領域２の上
に選択的に堆積される。

【００２２】したがって、このＡｌＮ層５をマスクとし
てエッチングすることにより、非カーボンドープ領域
２、カーボンドープ領域３あるいはその下の半導体基板
１を選択エッチングすることができる。

【００２３】この場合、下地となる半導体層のカーボン
の不純物濃度が１０²⁰ｃｍ^-3オーダーあれば、この上に
ＡｌＮは気相成長しないことが確認された。

【００２４】この現象は、本発明者が発見したものであ
るが、その原理等については未だ究明するにいたってい
ない。この方法を使用すると、非カーボンドープ領域と
カーボンドープ領域の積層構造を１原子層の厚さまで制
御することが可能となってきた半導体結晶成長技術を用
いて形成することができるため、再現性よく極微細構造
体を形成することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図２（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施例の多
重量子井戸細線構造体の製造工程説明図である。この図
において、１１は半導体基板、１２は被加工半導体層、
１３はカーボンドープＧａＡｓ層、１４は非カーボンド
ープＧａＡｓ層、１５はマスク形成用半導体層、１６は
エッチングマスク、１７はＡｌＮ層、１８は多重量子井
戸細線構造体である。

【００２６】この製造工程説明図によって第１実施例の
多重量子井戸細線構造体の製造方法を説明する。

【００２７】第１工程（図２（Ａ）参照） 半導体基板１１の上に、ＧａＡｓ（４５．３Å）層とＡ
ｌ_0.5 Ｇａ_0.5 Ａｓ（３９．６Å）層を交互に４０周期
（３３９６Å）ガスソース分子線エピタキシャル法（Ｍ
ＢＥ）によって成長して多層の被加工半導体層１２を形
成する。

【００２８】その上に、ガスソース分子線エピタキシャ
ル法によってカーボン（Ｃ）を高濃度でドープ（１０²⁰
ｃｍ^-3）したカーボンドープＧａＡｓ（９４．１Å）層
１３と非カーボンドープＧａＡｓ（９４．１Å）層１４
を３０周期成長してマスク形成用半導体層１５を形成す
る。

【００２９】このときのそれぞれのＧａＡｓの層厚は最
終的な多重量子井戸細線構造体のパターン寸法を決定す
るため、次の工程によって形成する傾斜面の角度と関係
する所定の層厚にすることが必要であり、その周期もパ
ターン数だけ必要である。その後、ノボラック系ポジフ
ォトレジストを塗布し露光、現像することによりエッチ
ングマスク１６を形成する。

【００３０】第２工程（図２（Ｂ）参照） その後、このエッチングマスク１６をマスクにして、Ｈ
Ｃｌ系のエッチャントによるウェットエッチングあるい
は化学反応を伴うドライエッチングによって、このマス
ク形成用半導体層１５の結晶層を（３１１）面がでるよ
うに斜め方向にエッチングする。このエッチングは被加
工半導体層１２の上で停止する。

【００３１】第３工程（図２（Ｃ）参照） その後、マスク形成用半導体層１５の傾斜面の上に、プ
ラズマＣＶＤによりＡｌＮを気相成長する。この気相成
長に際し、本発明の原理において説明したように、Ａｌ
Ｎは傾斜面上に露出する高濃度カーボンドープＧａＡｓ
層１３の端面には成長せず、非カーボンドープＧａＡｓ
層１４の端面に成長するため、このマスク形成用半導体
層１５の傾斜面に、厚さが１５００Å程度で、ライン／
スペース（Ｌ／Ｓ）＝２０／２０ｎｍの微細なＡｌＮ層
１７が堆積される。

【００３２】第４工程（図２（Ｄ）参照） その後、このライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層１
７をマスクにして、ＣＣｌ₂ Ｆ₂ 等の塩素系の異方性ド
ライエッチング（ＲＩＢＥ、ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ
Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりマスク形成用半導体
層１５と被加工半導体層１２をエッチングすると、横
（Ｘ）、縦（Ｙ）方向に閉じ込められた１次元的な多重
量子井戸細線構造体１８（量子細線を含む）が形成され
る。

【００３３】この方法によると、閉じ込めの横方向のパ
ターンサイズを決定するのは、被加工半導体層１２の上
に、分子線エピタキシャルによって成長した高濃度カー
ボンドープＧａＡｓ層１３と非カーボンドープＧａＡｓ
層１４の露出端の平面上の間隔であるから、この間隔を
カーボンドープＧａＡｓ層１３と非カーボンドープＧａ
Ａｓ層１４の厚さと傾斜面の角度によって制御すること
ができる。

【００３４】しかも、ガスソース分子線エピタキシャル
成長法による結晶成長法の制御性はきわめて高く、Åオ
ーダーのパターン制御が可能であるから、きわめて微細
なパターン形成が実現できる。しかも、カーボンドープ
ＧａＡｓ層１３と非カーボンドープＧａＡｓ層１４の成
長界面は急峻であるため、ＡｌＮ層１７の線状パターン
に横方向の揺らぎが生じない。

【００３５】このエッチングには、加工の進行を時間的
に正確に制御するため等速エッチング法を用いることが
望ましい。本実施例によると、Åオーダーの微細なピッ
チをもち、幅が２０ｎｍ程度で、かつ、一様で、横方向
の揺らぎのない多重量子井戸細線構造体を実現すること
ができる。

【００３６】（第２実施例）図３（Ａ）〜（Ｄ）は、第
２実施例の多重量子井戸細線構造体の製造工程説明図で
ある。この図において、２１は半導体基板、２２は被加
工半導体層、２３はカーボンドープｐ型ＧａＡｓ層、２
４は非カーボンドープＧａＡｓ層、２５はマスク形成用
半導体層、２６は帯状のエッチングマスク、２７はＡｌ
Ｎ層、２８は多重量子井戸細線構造体である。

【００３７】この製造工程説明図によって第２実施例の
多重量子井戸細線構造体の製造方法を説明する。なお、
この実施例における各半導体層の厚さ、周期、不純物濃
度等は第１実施例におけるものと同様である。 第１工程（図３（Ａ）参照） 半導体基板２１の上に、ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層を
交互にガスソース分子線エピタキシャル法によって成長
して多層の被加工半導体層２２を形成する。

【００３８】その上に、ガスソース分子線エピタキシャ
ル成長法によってカーボンを高濃度でドープしたカーボ
ンドープＧａＡｓ層２３と非カーボンドープＧａＡｓ層
２４を３０周期成長してマスク形成用半導体層２５を形
成する。その後、ノボラック系ポジフォトレジストによ
り帯状のエッチングマスク２６を複数条平行に形成す
る。

【００３９】第２工程（図３（Ｂ）参照） その後、帯状のエッチングマスク２６をマスクにし、Ｈ
Ｃｌ系のエッチャントを使用して、マスク形成用半導体
層２５に多数の平行な傾斜面を形成する。

【００４０】第３工程（図３（Ｃ）参照） その後、マスク形成用半導体層１５の傾斜面に、プラズ
マＣＶＤにより厚さ１５００ÅのＡｌＮ層２７を選択的
に気相成長してライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層
２７を形成する。

【００４１】第４工程（図３（Ｄ）参照） その後、このライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層２
７をマスクにして、塩素系の異方性ドライエッチングを
行うことによりマスク形成用半導体層２５を被加工半導
体層２２に達するまでライン・アンド・スペース状にエ
ッチングし、このライン・アンド・スペース状のマスク
形成用半導体層２５をマスクにして被加工半導体層２２
をエッチングし、不必要なマスク形成用半導体層２５を
除去して多重量子井戸細線構造体２８を完成する。

【００４２】この方法によると、帯状のエッチングマス
ク２６の両側に傾斜面が形成されるため、第１実施例で
用いた工程を施すことによって、半導体基板２１の上に
多数の多重量子井戸細線構造体２８を連続的に形成する
ことができる。

【００４３】（第３実施例）図４（Ａ）〜（Ｃ）、図５
（Ｄ）〜（Ｆ）は、第３実施例の多重量子井戸細線構造
体の製造工程説明図である。この図において、３１は半
導体基板、３２は被加工半導体層、３３はエッチングス
トップ層、３４はカーボンドープＧａＡｓ層、３５は非
カーボンドープＧａＡｓ層、３６はマスク形成用半導体
層、３７はエッチングマスク、３８はＡｌＮ層、３９は
多重量子井戸細線構造体である。

【００４４】この製造工程説明図によって第３実施例の
多重量子井戸細線構造体の製造方法を説明する。 第１工程（図４（Ａ）参照） 半導体基板３１の上に、ＧａＡｓ（４５．３Å）層とＡ
ｌＧａＡｓ（３９．６Å）層を交互に４０周期（３３９
６Å）ガスソース分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）に
よって成長して多層の被加工半導体層３２を形成する。

【００４５】その上に、ガスソース分子線エピタキシャ
ル成長法によってカーボンを高濃度でドープ（１０²⁰ｃ
ｍ^-3）したカーボンドープＧａＡｓ（９４．１Å）層３
４と非カーボンドープＧａＡｓ（９４．１Å）層３５を
３０周期成長してマスク形成用半導体層３６を形成す
る。その後、ノボラック系ポジフォトレジストによりエ
ッチングマスク３７を複数条平行に形成する。

【００４６】第２工程（図４（Ｂ）参照） その後、エッチングマスク３７をマスクにして、ＨＣｌ
系のエッチャントによって、マスク形成用半導体層３６
を（３１１）面がでるように傾斜させてウェットエッチ
ングして傾斜面を形成する。

【００４７】第３工程（図４（Ｃ）参照） その後、傾斜したマスク形成用半導体層３６の上に、プ
ラズマＣＶＤによりＡｌＮを気相成長する。この気相成
長に際して、ＡｌＮ層３８は、本発明の原理において説
明したように、高濃度カーボンドープＧａＡｓ層３４の
上には堆積しないため、非カーボンドープＧａＡｓ層３
５の露出端面上に３０ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）＝２
０／２０ｎｍの複数平行に延びるＡｌＮ層３８からなる
エッチングマスクが形成される。

【００４８】第４工程（図５（Ｄ）参照） その後、このライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層３
８をマスクにし、ＣＣｌ₂ Ｆ₂ 等の塩素系の異方性ドラ
イエッチング（ＲＩＢＥ、ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｂ
ｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりマスク形成用半導体層
３６をエッチングストップ層３３までエッチングして除
去する。

【００４９】第５工程（図５（Ｅ）参照） ライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層３８をマスク形
成用半導体層３６をマスクにして、エッチングストップ
層３３をエッチングして除去する。このライン・アンド
・スペース状のエッチングストップ層３３をマスクにし
て被加工半導体層３２を半導体基板３１に達するまでエ
ッチングして多重量子井戸細線構造体３９を形成する。

【００５０】第６工程（図５（Ｆ）参照） ライン・アンド・スペース状のＡｌＮ層３８とマスク形
成用半導体層３６、エッチングストップ層３３を除去し
て、一様な高さの１次元の多重量子井戸細線構造体３９
を完成する。

【００５１】前記第１実施例、第２実施例によって製造
された多重量子井戸細線構造体は初期のエッチング角度
に応じて高さにばらつきを生じるが、この実施例の製造
方法によると、被加工半導体層３２とマスク形成用半導
体層３６の間にエッチングストップ層３３を介在させ、
マスク形成用半導体層３６のライン・アンド・スペース
状パターンを一旦エッチングストップ層３３に転写した
後に、このエッチングストップ層３３をマスクにしてそ
の下の被加工半導体層３２をエッチングするから、半導
体基板３１の上に高さが等しい複数の多重量子井戸細線
構造体を形成することができる。

【００５２】上記のエッチングストップ層３３として
は、マスク形成用半導体層３６および被加工半導体層３
２を構成する材料とはエッチングレートが異なりマスク
となり得る半導体層あるいは絶縁体層を用いることがで
きる。

【００５３】この実施例においては、エッチングストッ
プ層３３として、格子定数の差が小さくマスク形成用半
導体層３６の結晶性を損なわない、厚さ１０００ÅのＡ
ｌＧａＡｓ成長層を用いた。

【００５４】上記各実施例においては、多重量子井戸細
線構造体を製造する場合を説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、単一量子井戸構造体（ＳＱＷ Ｓ
ｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）、トンネリン
グ双量子井戸構造体（ＴＢＱＴｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｂｉ
−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）等の半導体装置を製造す
る場合に適用でき、マスク形成用半導体層を成長する方
法も、ガスソース分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）に限
られず有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等の気相
成長法を用いることもできる。

【００５５】なお、上記多重量子井戸細線構造体は上記
の材料に限られるものではなく、その線幅、ピッチも上
記実施例に限定されない。

【００５６】また、マスク形成用半導体層をエッチング
する角度は、被加工半導体層に要求される加工寸法に応
じて適宜決定されるべきもので、上記実施例における
（３１１）面に限られない。

【００５７】（第４実施例）図６は、第４実施例の光・
光スイッチング装置の説明図である。この図において、
４１はＡｌＧａＡｓ層、４２はＧａＡｓ層、４３は損傷
を受けた結晶面、４４は被動作光、４５は出力光、４６
は動作光である。

【００５８】この光・光スイッチング装置は、禁制帯幅
が広いＡｌＧａＡｓ層４１と禁制帯幅が狭いＧａＡｓ層
４２が交互に積層された超格子構造を有しており、バリ
アとして機能するＡｌＧａＡｓ層４１によって挟まれた
ＧａＡｓ層４２は量子井戸を形成し、量子井戸中に励起
子準位が形成され、この準位に、励起された電子と価電
子帯中のホールがクーロン相互作用で緩く束縛される励
起子が生じるようになっている。

【００５９】この光・光スイッチング装置に、励起子準
位とほぼ共鳴する波長の被動作光４４が入射されている
場合、この付加的エネルギーの供給によって自由電子あ
るいは励起子が励起されるため、光吸収率が大きく出力
光４５は少ない。この状態で、価電子帯から伝導帯に自
由電子あるいは励起子を励起しうるエネルギーの動作光
４６を照射すると、励起あるいは放出された自由電子に
よって励起子の形成が阻害され、吸収率が低下して出力
光４５が増大する。

【００６０】動作光４６の照射を停止すると、被動作光
４４の吸収率は再び高くなり、被動作光４４の透過光で
ある出力光４５は低下する。この現象を利用し、動作光
４６の照射、非照射によって被動作光４４の吸収率、す
なわち、出力光４５の強度を制御して光・光スイッチン
グ作用を実現することができる。

【００６１】この種の光・光スイッチング装置におい
て、動作光４６の照射を停止した時の応答速度を高くす
るため、従来、超格子構造を構成する半導体中にイオン
注入により不純物を導入することによって点欠陥を形成
して多数の再結合中心を作り、この再結合中心で、励起
されていた自由電子および励起子がイオン化することに
よって発生する電子、正孔を再結合させて緩和時間を短
縮する試みがあった。

【００６２】しかし、このように結晶全体に欠陥を誘発
する方法は、実質的に透過率の減少を招き、結晶性の回
復には熱処理が必要であり、また、充分な吸収緩和時間
の短縮を達成するためにはドーズ量を著しく大きくする
必要がある等の問題を有し、緩和時間も〜１５０ｐｓｅ
ｃ程度であり、ｎｓｅｃオーダーまでの高速性は得られ
なかった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４６（１９
８５）７０１〜７０３参照）。

【００６３】この実施例の光・光スイッチング装置にお
いては、動作光４６の照射を停止したとき、励起子を構
成していた電子、正孔を、表面が大気にさらされてでき
た表面準位およびドライエッチ等の加工によって形成さ
れた欠陥による再結合センターを有する結晶的に損傷を
受けた結晶面４３で再結合させて消滅させるようにして
いる。

【００６４】この実施例によると、光・光スイッチング
装置を構成する超格子の幅を適宜設定することによっ
て、前記の励起子を構成していた電子、正孔が損傷を受
けた結晶面４３に到達するまでに要する時間を調節する
ことができ、この超格子の幅を前記の第１実施例、第２
実施例、第３実施例において説明した多重量子井戸細線
構造体の製造方法を適用することによって正確に調節す
ることができるから、緩和時間をきわめて正確に調整で
き、１ｐｓｅｃ程度の高速応答性をもたせることができ
る。

【００６５】この光・光スイッチング装置は、原理上は
単一の超格子構造体でも動作するが、実用に際しては多
数の超格子構造体を使用してＳ／Ｎ比を向上することが
望ましい。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、多重量子井戸細線構造
体等の被加工半導体層の加工サイズがマスク形成用半導
体層の結晶成長の精度によって決定されるためÅオーダ
ーの正確なパターン制御が可能であり、量子効果が得ら
れる２０〜５０ｎｍ程度の微細なパターンを形成するこ
とができ、また、そのパターンの幅の変動や横方向の揺
らぎを解消することができ、微細加工を伴う半導体技術
等の分野において寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の選択エッチング方法の原理説明図であ
る。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は第１実施例の多重量子井戸細
線構造体の製造工程説明図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は第２実施例の多重量子井戸細
線構造体の製造工程説明図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は第３実施例の多重量子井戸細
線構造体の製造工程説明図（１）である。

【図５】（Ｄ）〜（Ｆ）は第３実施例の多重量子井戸細
線構造体の製造工程説明図（２）である。

【図６】第４実施例の光・光スイッチング装置の説明図
である。

【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は従来の選択エッチング方法の
工程説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 非カーボンドープ領域 ３ カーボンドープ領域 ４ ＡｌＮ ５ ＡｌＮ層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機金属ガスを用いた気相成長法によっ
   て形成したカーボンドープ領域上にＡｌＮが気相成長し
   ない現象を利用して、非カーボンドープ領域に選択的に
   ＡｌＮ層を堆積してＡｌＮ層からなるエッチングマスク
   を形成することを特徴とする選択エッチング方法。
2. 【請求項２】 被加工半導体層上に有機金属ガスを用い
   た気相成長法によってカーボンドープ領域と非カーボン
   ドープ領域の積層構造を有するエッチングマスク形成用
   半導体層を成長し、このエッチングマスク形成用半導体
   層に傾斜面を形成することによってこの傾斜面にカーボ
   ンドープ領域と非カーボンドープ領域の端部を線状に露
   出させ、その傾斜面にＡｌＮを気相成長することによっ
   て、非カーボンドープ領域の線状の端部に選択的にＡｌ
   Ｎ層を堆積し、そのＡｌＮ層をエッチングマスクにして
   下のエッチングマスク形成用半導体層を細溝状にエッチ
   ングし、このエッチングマスク形成用半導体層をマスク
   にしてその下の被加工半導体層を細溝状にエッチングす
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 エッチングマスク形成用半導体層に複数
   の傾斜面を平行に形成することによって、被加工半導体
   層を複数細溝状にエッチングすることを特徴とする請求
   項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 被加工半導体層上にエッチングストップ
   層を形成し、その上に有機金属ガスを用いた気相成長法
   によってカーボンドープ領域と非カーボンドープ領域の
   積層構造を有するエッチングマスク形成用半導体層を成
   長し、このエッチングマスク形成用半導体層に傾斜面を
   形成することによってこの傾斜面にカーボンドープ領域
   と非カーボンドープ領域の端部を線状に露出させ、その
   傾斜面にＡｌＮを気相成長することによって、非カーボ
   ンドープ領域の線状の端部に選択的にＡｌＮ層を堆積
   し、そのＡｌＮ層をエッチングマスクにして下のエッチ
   ングマスク形成用半導体層をエッチングし、このエッチ
   ングマスク形成用半導体層をマスクにしてエッチングス
   トップ層をエッチングし、このエッチングストップ層を
   マスクにして被加工半導体層を細溝状にエッチングする
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。