JPH0595111A - Quantum element and its manufacture - Google Patents

Quantum element and its manufacture

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JPH0595111A
JPH0595111A JP25517391A JP25517391A JPH0595111A JP H0595111 A JPH0595111 A JP H0595111A JP 25517391 A JP25517391 A JP 25517391A JP 25517391 A JP25517391 A JP 25517391A JP H0595111 A JPH0595111 A JP H0595111A
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JP
Japan
Prior art keywords
quantum
silicon
insulating film
single crystal
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP25517391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Okada
健治 岡田
Yasuaki Terui
康明 照井
Juro Yasui
十郎 安井
Yoshihiko Hirai
義彦 平井
Masaaki Niwa
正昭 丹羽
Atsuo Wada
敦夫 和田
Tadashi Morimoto
廉 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0595111A publication Critical patent/JPH0595111A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method of a quantum element consisting of two quantum dots connected to a quantum fine line though a quantum fine line and an insulating film. CONSTITUTION:This method is composed of a first process to form a mask of a specified configuration on a single crystal silicon 3 formed on an insulating film 4, a second process to form a silicon crystal 5 by epitaxial growth and a third process to form a quantum dot on an insulating film by processing the silicon crystal 5 and the single crystal silicon 3 to a specified shape. Thereby, a quantum element of the constitution can be formed readily.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は量子素子の製造方法に関
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 quantum device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの進歩により、高
集積化、デザインルールの微細化が進んでいる。このよ
うな微細化の進行により、従来のトランジスタ構造とは
異なる、新たな素子構造の開発の必要性が高まってい
る。このような新規素子として量子効果を利用したデバ
イスが検討されてきている。(電子情報通信学会誌Vol.
72,No12,pp1387〜1391,1989年12月参照) 量子効果を引き起こすためには電子の波長程度のオーダ
ーの寸法を持つドットもしくは細線の形成技術、および
それらを結合し、回路を構成する技術の開発が必要とさ
れる。
2. Description of the Related Art In recent years, the progress of semiconductor devices has led to higher integration and finer design rules. With the progress of such miniaturization, there is an increasing need to develop a new element structure different from the conventional transistor structure. Devices utilizing the quantum effect have been studied as such new devices. (Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Vol.
72, No12, pp1387 to 1391, December 1989) In order to induce the quantum effect, there is a technique of forming dots or fine lines having dimensions on the order of the wavelength of electrons, and a technique of combining them to form a circuit. Development is needed.

【0003】本発明のような構造をもつ量子素子につい
ては現在提案されておらず、ここでは全く新しい構造の
量子素子を提案するものである。
A quantum device having the structure as in the present invention has not been proposed at present, but a quantum device having a completely new structure is proposed here.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は量子素子を容
易に形成することのできる製造方法を提供するものであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a manufacturing method capable of easily forming a quantum device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の量子素子の製造
方法は、絶縁膜上に形成された単結晶シリコン上に所定
の形状のマスクを形成する第1の工程と、エピタキシャ
ル成長によりシリコン結晶を形成する第2の工程と、前
記シリコン結晶および単結晶シリコンを所定の形状に加
工して絶縁膜上に量子ドットを形成する第3の工程とよ
りなる量子素子の製造方法である。
According to the method of manufacturing a quantum device of the present invention, a first step of forming a mask having a predetermined shape on a single crystal silicon formed on an insulating film, and a silicon crystal by epitaxial growth. A method of manufacturing a quantum device comprising a second step of forming and a third step of forming the quantum dots on an insulating film by processing the silicon crystal and the single crystal silicon into a predetermined shape.

【0006】[0006]

【作用】本発明は上記した構成によって、量子ドットお
よび量子細線とを組み合わせた量子素子の作製が可能と
なる。
With the above-described structure, the present invention makes it possible to fabricate a quantum device in which quantum dots and quantum wires are combined.

【0007】[0007]

【実施例】以下本発明の実施例の量子素子の製造方法に
ついて、図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method of manufacturing a quantum device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0008】(図1)(図2)は本発明の実施例におけ
る量子素子の製造方法を示すものである。図1、図2に
おいて、1はシリコン基板、2はシリコン酸化膜、3は
単結晶シリコン、4はシリコン酸化膜、5はエピ成長シ
リコン膜、6は量子細線、8は量子細線、9は量子ドッ
トである。図1(a),(b),(d),(e)は断面図であり、(c)は
上面図である。また、図2(a)は上面図であり、(b)は斜
めから見た図である。以上のように構成された量子素子
の製造方法について、以下その作製フローについて説明
する。
(FIG. 1) and (FIG. 2) show a method of manufacturing a quantum device according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1 and 2, 1 is a silicon substrate, 2 is a silicon oxide film, 3 is single crystal silicon, 4 is a silicon oxide film, 5 is an epi-grown silicon film, 6 is a quantum wire, 8 is a quantum wire, and 9 is a quantum wire. It is a dot. 1 (a), (b), (d), and (e) are cross-sectional views, and (c) is a top view. Further, FIG. 2A is a top view, and FIG. 2B is a view seen obliquely. The manufacturing flow of the method for manufacturing the quantum device configured as described above will be described below.

【0009】図1(a)において、シリコン基板1上に、
シリコン酸化膜2、単結晶シリコン3、シリコン酸化膜
4が形成されている。図1(b)において、シリコン酸化
膜4を所定の形状にエッチングする。図1(c)はこの時
の上面図である。図1(d)において、シリコン酸化膜4
をエッチングすることにより表面に現われた単結晶シリ
コン3より、シリコン結晶のエピタキシャル成長を行な
い、エピ成長シリコン膜5を形成する。図1(e)におい
て、エピ成長シリコン膜5を所定の形状にエッチング
し、量子細線6を形成する。図2(a)はこのときの状態
を上部より見た図である。図2(b)において、量子細線
6、シリコン酸化膜4、単結晶シリコン3を所定の形状
にエッチングし、シリコン酸化膜2上に形成された、シ
リコン酸化膜4を挟んで量子細線8および2つの量子ド
ット9よりなる量子素子を得る。
In FIG. 1 (a), on a silicon substrate 1,
A silicon oxide film 2, a single crystal silicon 3 and a silicon oxide film 4 are formed. In FIG. 1B, the silicon oxide film 4 is etched into a predetermined shape. FIG. 1 (c) is a top view at this time. In FIG. 1D, the silicon oxide film 4
The silicon crystal is epitaxially grown from the single crystal silicon 3 appearing on the surface by etching to form an epi-grown silicon film 5. In FIG. 1E, the epitaxially grown silicon film 5 is etched into a predetermined shape to form a quantum wire 6. FIG. 2A is a view of the state at this time as viewed from above. In FIG. 2B, the quantum wires 6, the silicon oxide film 4, and the single crystal silicon 3 are etched into a predetermined shape, and the quantum wires 8 and 2 formed on the silicon oxide film 2 with the silicon oxide film 4 interposed therebetween. A quantum element consisting of one quantum dot 9 is obtained.

【0010】本実施例においては単結晶シリコン3より
エピタキシャル成長させたエピ成長シリコン膜5より量
子ドット9を作製しているため、結晶性に非常に優れた
量子ドットが形成可能である。また、2次元形状を有す
るシリコン酸化膜2および1次元形状を有する量子細線
6を同時に細線形状にエッチングすることによってそれ
ぞれ量子細線8および量子ドット9を形成するため、作
製が簡単であり、アライメントずれの小さな素子形成が
可能である。 以上のように本実施例によれば、作製の
容易な、量子細線及び絶縁膜を介して前記量子細線に接
続される2つの量子ドットよりなる量子素子の製造方法
が得られる。
In this embodiment, since the quantum dots 9 are made of the epitaxially grown silicon film 5 epitaxially grown from the single crystal silicon 3, the quantum dots having excellent crystallinity can be formed. In addition, since the quantum wires 8 and the quantum dots 9 are formed by simultaneously etching the silicon oxide film 2 having a two-dimensional shape and the quantum wires 6 having a one-dimensional shape into a thin wire shape, respectively, the fabrication is easy and the alignment is misaligned. It is possible to form a small device. As described above, according to this example, a method of manufacturing a quantum element including two quantum dots connected to the quantum wire through the quantum wire and the insulating film, which is easy to manufacture, can be obtained.

【0011】なお、本実施例において、単結晶シリコン
3よりエピタキシャル成長させてエピ成長シリコン膜5
を形成する代わりに、多結晶シリコン膜を堆積し、その
全部もしくは一部を単結晶化処理して良好な結晶性を有
するシリコン膜を形成することも可能である。
In this embodiment, the epitaxially grown silicon film 5 is formed by epitaxially growing the single crystal silicon 3.
It is also possible to deposit a polycrystalline silicon film and to single-crystallize all or part of it to form a silicon film having good crystallinity, instead of forming a silicon film.

【0012】(図3)は本発明により作製される量子素
子の応用例である。図3において、1はシリコン基板、
2はシリコン酸化膜、4はシリコン酸化膜、8は量子細
線、9は量子ドット、10はシリコン酸化膜、11は量
子細線である。
FIG. 3 is an application example of the quantum device manufactured according to the present invention. In FIG. 3, 1 is a silicon substrate,
2 is a silicon oxide film, 4 is a silicon oxide film, 8 is a quantum wire, 9 is a quantum dot, 10 is a silicon oxide film, and 11 is a quantum wire.

【0013】図3において、図1、2に示した作製方法
により形成された量子細線8および量子ドット9に、シ
リコン酸化膜10を介して量子細線11が接続されてい
る。図3に示した構成により、量子ドット9に電極を形
成し、量子ドット9内のバンド構造を変調することによ
り、量子細線11よりの電流を量子ドット9を介して量
子細線8に伝導されたり、させなかったりという制御が
可能となる。同様にして、量子細線8より量子細線12
への伝導をも制御可能である。
In FIG. 3, a quantum wire 11 is connected through a silicon oxide film 10 to the quantum wire 8 and the quantum dot 9 formed by the manufacturing method shown in FIGS. With the structure shown in FIG. 3, by forming an electrode on the quantum dot 9 and modulating the band structure inside the quantum dot 9, the current from the quantum wire 11 is conducted to the quantum wire 8 through the quantum dot 9. It is possible to control whether or not to allow it. Similarly, from the quantum wire 8 to the quantum wire 12
The conduction to the can also be controlled.

【0014】以上のように、本応用例においては図2
(c)に示した量子素子間を接続し、それぞれの量子ドッ
トの制御を行なうことによって回路を構成し、論理回路
を形成することが可能となる。
As described above, in this application example, FIG.
By connecting the quantum elements shown in (c) and controlling each quantum dot, a circuit can be configured and a logic circuit can be formed.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上のように本発明は作製の容易な、量
子細線及び絶縁膜を介して前記量子細線に接続される2
つの量子ドットよりなる量子素子の製造方法が得られ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is connected to the quantum wire through the quantum wire and the insulating film, which are easy to manufacture.
A method of manufacturing a quantum device including one quantum dot is obtained.

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

【図1】本発明の実施例における量子素子の製造方法を
示す図
FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing a quantum device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例における量子素子の応用例を示
す図
FIG. 2 is a diagram showing an application example of the quantum device in the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における量子素子の応用例を示
す図
FIG. 3 is a diagram showing an application example of the quantum device in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3 単結晶シリコン 4 シリコン酸化膜 5 エピ成長シリコン膜 6 量子細線 7 量子ドット 8 量子細線 9 量子ドット 10 シリコン酸化膜 11 量子細線 12 量子細線 13 量子ドット 1 Silicon Substrate 2 Silicon Oxide Film 3 Single Crystal Silicon 4 Silicon Oxide Film 5 Epi-Growth Silicon Film 6 Quantum Wires 7 Quantum Dots 8 Quantum Wires 9 Quantum Dots 10 Silicon Oxide Films 11 Quantum Wires 12 Quantum Wires 13 Quantum Dots

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 義彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 丹羽 正昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和田 敦夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森本 廉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiko Hirai 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Masaaki Niwa, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Atsuo Wada 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) In Ren Morimoto, 1006 Kadoma, Kadoma City Osaka Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁膜上に形成された単結晶シリコン上に
所定の形状のマスクを形成する第1の工程と、エピタキ
シャル成長によりシリコン結晶を形成する第2の工程
と、前記シリコン結晶および単結晶シリコンを所定の形
状に加工して絶縁膜上に量子ドットを形成する第3の工
程とよりなることを特徴とする量子素子の製造方法。
1. A first step of forming a mask having a predetermined shape on single crystal silicon formed on an insulating film, a second step of forming a silicon crystal by epitaxial growth, and the silicon crystal and the single crystal. A method of manufacturing a quantum device, comprising a third step of processing silicon into a predetermined shape to form quantum dots on an insulating film.
【請求項2】シリコン結晶形成方法としてエピタキシャ
ル成長ではなく、多結晶シリコン堆積後、その一部もし
くは全部を単結晶化処理して形成することを特徴とする
特許請求の範囲1記載の量子素子の製造方法。
2. A quantum device according to claim 1, wherein the method for forming a silicon crystal is not epitaxial growth but is formed by depositing polycrystalline silicon and then partially or entirely subjecting it to single crystallization. Method.
【請求項3】絶縁膜上に形成された単結晶シリコンより
なる量子細線と、絶縁膜を介して前記量子細線と接続さ
れる2つの量子ドットとよりなることを特徴とする量子
素子。
3. A quantum device comprising a quantum wire made of single crystal silicon formed on an insulating film and two quantum dots connected to the quantum wire via an insulating film.
JP25517391A 1991-10-02 1991-10-02 Quantum element and its manufacture Pending JPH0595111A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5530263A (en) * 1994-08-16 1996-06-25 International Business Machines Corporation Three dot computing elements
US8227300B2 (en) 2009-03-18 2012-07-24 International Business Machines Corporation Semiconductor switching circuit employing quantum dot structures
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