JPH0729824A - 化合物半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の形成方法Info
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- JPH0729824A JPH0729824A JP16757893A JP16757893A JPH0729824A JP H0729824 A JPH0729824 A JP H0729824A JP 16757893 A JP16757893 A JP 16757893A JP 16757893 A JP16757893 A JP 16757893A JP H0729824 A JPH0729824 A JP H0729824A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】超微細化構造の２−６族化合物半導体薄膜を形
成する。 【構成】Ｚｎ原子層３とＳｅ原子層４とを積層してＺｎ
Ｓｅ超薄膜を形成した後電子線５を選択的に照射してＳ
ｅ原子６を離脱させ、しかる後、Ｚｎの分子線を全面に
照射してＳｅ原子層４の存在する部分にのみＺｎ原子層
８を選択成長させる工程を繰返すことによりパターン化
された超微細化構造の２−６化合物半導体薄膜を形成す
る。
成する。 【構成】Ｚｎ原子層３とＳｅ原子層４とを積層してＺｎ
Ｓｅ超薄膜を形成した後電子線５を選択的に照射してＳ
ｅ原子６を離脱させ、しかる後、Ｚｎの分子線を全面に
照射してＳｅ原子層４の存在する部分にのみＺｎ原子層
８を選択成長させる工程を繰返すことによりパターン化
された超微細化構造の２−６化合物半導体薄膜を形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体薄膜の形成
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】２−６族化合物半導体であるセレン化亜
鉛（ＺｎＳｅ）、硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ）、硫
化セレン化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＳＳｅ）は、青
色領域における発光ダイオードやレーザダイオードなど
の発光素子を構成する材料として有望視されている。
鉛（ＺｎＳｅ）、硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ）、硫
化セレン化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＳＳｅ）は、青
色領域における発光ダイオードやレーザダイオードなど
の発光素子を構成する材料として有望視されている。
【０００３】従来、形成されている３−５族化合物半導
体の量子素子構造は量子井戸構造で、薄膜の膜厚方向の
組成制御によって形成できる。一方、膜面に対して微細
加工をしようとするならば、マスクによってパターニン
グすることができるが、数ｎｍオーダーの超細線構造は
マスクの微細化が困難で形成することができない。ま
た、マスクが実現されたとしても、超高真空中から取り
出しての作業となるため、膜表面の清浄さを保つことは
困難となる。
体の量子素子構造は量子井戸構造で、薄膜の膜厚方向の
組成制御によって形成できる。一方、膜面に対して微細
加工をしようとするならば、マスクによってパターニン
グすることができるが、数ｎｍオーダーの超細線構造は
マスクの微細化が困難で形成することができない。ま
た、マスクが実現されたとしても、超高真空中から取り
出しての作業となるため、膜表面の清浄さを保つことは
困難となる。
【０００４】また、２−６族化合物半導体を用いたレー
ザーは未だ試作段階にあり、量子細線を形成する技術も
未だ確立されてはいない。
ザーは未だ試作段階にあり、量子細線を形成する技術も
未だ確立されてはいない。
【０００５】現在研究が進められている量子素子等１〜
数百ｎｍの膜厚をもつ超薄膜の多層構造からなる新機能
素子を実現する上で、将来そのプレーナ集積化は当然望
まれるところである。
数百ｎｍの膜厚をもつ超薄膜の多層構造からなる新機能
素子を実現する上で、将来そのプレーナ集積化は当然望
まれるところである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来の化合物半導
体埋込層の形成方法では、２−６族化合物半導体である
ＺｎＳｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅなどを用いたレ
ーザダイオードにおける超微細構造を制御良く形成する
ことができなという問題点があった。
体埋込層の形成方法では、２−６族化合物半導体である
ＺｎＳｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅなどを用いたレ
ーザダイオードにおける超微細構造を制御良く形成する
ことができなという問題点があった。
【０００７】また、マスクを使用したプロセスの場合、
超高真空中から取り出しての作業となるため、膜表面の
清浄さが保てないという問題点があった。
超高真空中から取り出しての作業となるため、膜表面の
清浄さが保てないという問題点があった。
【０００８】本発明は２−６族化合物半導体による超微
細構造の薄膜を形成する方法を提供することにある。
細構造の薄膜を形成する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の化合物半
導体薄膜の形成方法は、化合物半導体基板上に２−６族
化合物半導体バッファー層を形成する工程と、前記２−
６族化合物半導体バッファー層の上にＡＬＥ法により２
族原子層の１層と６族原子層の１層とを順次成長させて
積層する工程と、前記６族原子層に電子線を選択的に照
射し照射された部分の６族原子のみを離脱させ前記２族
原子層を露出させる第１の工程と、前記電子線の照射を
停止した後全面に２族元素の分子線を照射して前記６族
原子層の上にのみ２族原子層を選択成長させ続いて２族
原子層の全面に６族原子層を成長させる第２の工程と、
前記第１の工程と第２の工程とを順次交互に繰返してパ
ターン化された微細構造の２−６族化合物半導体超薄膜
を順次積層する工程とを含んで構成される。
導体薄膜の形成方法は、化合物半導体基板上に２−６族
化合物半導体バッファー層を形成する工程と、前記２−
６族化合物半導体バッファー層の上にＡＬＥ法により２
族原子層の１層と６族原子層の１層とを順次成長させて
積層する工程と、前記６族原子層に電子線を選択的に照
射し照射された部分の６族原子のみを離脱させ前記２族
原子層を露出させる第１の工程と、前記電子線の照射を
停止した後全面に２族元素の分子線を照射して前記６族
原子層の上にのみ２族原子層を選択成長させ続いて２族
原子層の全面に６族原子層を成長させる第２の工程と、
前記第１の工程と第２の工程とを順次交互に繰返してパ
ターン化された微細構造の２−６族化合物半導体超薄膜
を順次積層する工程とを含んで構成される。
【００１０】本発明の第２の化合物半導体薄膜の形成方
法は、化合物半導体基板上に２−６族化合物半導体バッ
ファー層を形成する工程と、前記２−６族化合物半導体
バッファー層の上に第１の２−６族化合物半導体からな
る薄膜を形成する工程と、前記薄膜の上にＡＬＥ法によ
り前記第１の２−６族化合物とは異なる第２の２−６族
化合物からなる超薄膜の形成と電子線の選択照射による
６族原子の離脱とを繰返すことにより選択成長された化
合物半導体細線を配列して形成する工程と、前記化合物
半導体細線を含む表面に前記第１の２−６族化合物半導
体からなる超薄膜の形成と前記電子線照射パターンを反
転したパターンによる電子線の選択照射による６族原子
の離脱とを繰返すことにより選択成長された薄膜により
前記化合物半導体細線相互間の間隙を充填して上面を平
坦化する工程とを含んで構成される。
法は、化合物半導体基板上に２−６族化合物半導体バッ
ファー層を形成する工程と、前記２−６族化合物半導体
バッファー層の上に第１の２−６族化合物半導体からな
る薄膜を形成する工程と、前記薄膜の上にＡＬＥ法によ
り前記第１の２−６族化合物とは異なる第２の２−６族
化合物からなる超薄膜の形成と電子線の選択照射による
６族原子の離脱とを繰返すことにより選択成長された化
合物半導体細線を配列して形成する工程と、前記化合物
半導体細線を含む表面に前記第１の２−６族化合物半導
体からなる超薄膜の形成と前記電子線照射パターンを反
転したパターンによる電子線の選択照射による６族原子
の離脱とを繰返すことにより選択成長された薄膜により
前記化合物半導体細線相互間の間隙を充填して上面を平
坦化する工程とを含んで構成される。
【００１１】
【作用】２−６族化合物半導体の結晶をエピタキシャル
成長させるときに、形成された結晶の表面に電子線を照
射すると、照射された部分の結晶面の６族原子だけが離
脱し、次に、例えばＡＬＥ成長法で２族元素の分子線を
結晶面に照射したとき、６族原子が離脱して２族原子層
が露出している部分には成長せず、６族原子層の表面に
のみ選択成長するか、あるいはＭＢＥ成長法で２族およ
び６族元素の分子線を照射したときには電子線を照射し
て６族原子が離脱した部分に成長する２−６族超薄膜の
成長速度が他の部分より小さくなること、また、電子線
の照射ビーム径に比例してその面積も変化することを見
出した（１９９１年応用物理学会予稿集、第１０頁、Ｚ
ｐ−３参照）。
成長させるときに、形成された結晶の表面に電子線を照
射すると、照射された部分の結晶面の６族原子だけが離
脱し、次に、例えばＡＬＥ成長法で２族元素の分子線を
結晶面に照射したとき、６族原子が離脱して２族原子層
が露出している部分には成長せず、６族原子層の表面に
のみ選択成長するか、あるいはＭＢＥ成長法で２族およ
び６族元素の分子線を照射したときには電子線を照射し
て６族原子が離脱した部分に成長する２−６族超薄膜の
成長速度が他の部分より小さくなること、また、電子線
の照射ビーム径に比例してその面積も変化することを見
出した（１９９１年応用物理学会予稿集、第１０頁、Ｚ
ｐ−３参照）。
【００１２】ここで、６族原子だけが離脱するのは、電
子線の照射により６族原子が励起されて熱的に離脱する
ためと考えられる。
子線の照射により６族原子が励起されて熱的に離脱する
ためと考えられる。
【００１３】本発明は、この現象を利用して化合物半導
体超薄膜を積層して形成する化合物半導体薄膜の微細化
を実現させるものである。
体超薄膜を積層して形成する化合物半導体薄膜の微細化
を実現させるものである。
【００１４】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１５】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
【００１６】まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型又は
ｐ型のＧａＡｓ又はＺｎＳｅなどからなる化合物半導体
基板１をＭＢＥ装置内に装着して超高真空中でＺｎＳ
ｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅのいずれかの２−６族
化合物半導体からなるバッファー層２をエピタキシャル
成長させる。
ｐ型のＧａＡｓ又はＺｎＳｅなどからなる化合物半導体
基板１をＭＢＥ装置内に装着して超高真空中でＺｎＳ
ｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅのいずれかの２−６族
化合物半導体からなるバッファー層２をエピタキシャル
成長させる。
【００１７】次に、バッファー層２の上にＡＬＥ（Ａｔ
ｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）法によりＺｎ
原子層３の１層とＳｅ原子層４の１層を順次成長させて
２−６族化合物半導体超薄膜であるＺｎＳｅ超薄膜を形
成する。
ｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）法によりＺｎ
原子層３の１層とＳｅ原子層４の１層を順次成長させて
２−６族化合物半導体超薄膜であるＺｎＳｅ超薄膜を形
成する。
【００１８】ここで、ＺｎＳｅ超薄膜は例えばＺｎ，Ｓ
ｅおよびドーパントのそれぞれの蒸発源を構成するクヌ
ードセンセル（Ｋｎｕｄｓｅｎ Ｃｅｌｌ）により発生
させるＺｎ、Ｓｅおよびドーパントの分子線をバッファ
ー層２の上に照射してＺｎＳｅ超薄膜をＡＬＥ成長によ
り形成する。このときのＭＢＥ装置のベース圧力は例え
ば１０-9〜１０-11 Ｔｏｒｒ、基板温度は２５０〜３５
０℃である。
ｅおよびドーパントのそれぞれの蒸発源を構成するクヌ
ードセンセル（Ｋｎｕｄｓｅｎ Ｃｅｌｌ）により発生
させるＺｎ、Ｓｅおよびドーパントの分子線をバッファ
ー層２の上に照射してＺｎＳｅ超薄膜をＡＬＥ成長によ
り形成する。このときのＭＢＥ装置のベース圧力は例え
ば１０-9〜１０-11 Ｔｏｒｒ、基板温度は２５０〜３５
０℃である。
【００１９】次に、図１（ｂ）に示すように、ＭＢＥ装
置に取付けられた電子銃により発生させた電子線５をＺ
ｎＳｅ超薄膜の表面に照射してＳｅ原子のみを離脱さ
せ、Ｚｎ源子層３を露出させる。このときの電子線の加
速エネルギーおよびビーム電流は６族原子を十分に励起
することができる値、例えば加速エネルギー４〜１３Ｋ
ｅＶ、ビーム電流５〜１５μＡに設定される。
置に取付けられた電子銃により発生させた電子線５をＺ
ｎＳｅ超薄膜の表面に照射してＳｅ原子のみを離脱さ
せ、Ｚｎ源子層３を露出させる。このときの電子線の加
速エネルギーおよびビーム電流は６族原子を十分に励起
することができる値、例えば加速エネルギー４〜１３Ｋ
ｅＶ、ビーム電流５〜１５μＡに設定される。
【００２０】次に、図１（ｃ）に示すように、全面にＺ
ｎの分子線７を照射するとＳｅ原子層４の上にのみＺｎ
原子層８が選択成長し、Ｚｎ原子層３が露出している部
分には成長しない。
ｎの分子線７を照射するとＳｅ原子層４の上にのみＺｎ
原子層８が選択成長し、Ｚｎ原子層３が露出している部
分には成長しない。
【００２１】この工程を順次繰返すことにより、ＺｎＳ
ｅ超薄膜を選択的に順次積層してパターン化された超微
細化構造のＺｎＳｅ薄膜を構成することができる。
ｅ超薄膜を選択的に順次積層してパターン化された超微
細化構造のＺｎＳｅ薄膜を構成することができる。
【００２２】なお、本実施例では、ＺｎＳｅ超薄膜の例
について説明したが、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ超
薄膜の場合についても同様に超微細化構造を構成でき
る。
について説明したが、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ超
薄膜の場合についても同様に超微細化構造を構成でき
る。
【００２３】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
【００２４】まず、図２（ａ）に示すように、第１の実
施例と同様の工程で化合物半導体基板１１の上に２−６
族化合物半導体のバッファー層１２を形成した後バッフ
ァー層１２の表面にＺｎＭｇＳＳｅ膜１３を形成する。
次に、ＺｎＭｇＳＳｅ膜１３の上にＺｎＳｅ超薄膜の成
長と電子線１５の選択的照射とを繰返すことにより幅５
ｎｍを有し間隔１０ｎｍで配列したＺｎＳｅ細線１４を
形成する。
施例と同様の工程で化合物半導体基板１１の上に２−６
族化合物半導体のバッファー層１２を形成した後バッフ
ァー層１２の表面にＺｎＭｇＳＳｅ膜１３を形成する。
次に、ＺｎＭｇＳＳｅ膜１３の上にＺｎＳｅ超薄膜の成
長と電子線１５の選択的照射とを繰返すことにより幅５
ｎｍを有し間隔１０ｎｍで配列したＺｎＳｅ細線１４を
形成する。
【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、ＺｎＳｅ
細線１４を含む表面にＺｎＭｇＳＳｅ超薄膜の成長と電
子線１５の照射パターンを反転したパターンによる電子
線１６の選択的照射とを繰返してＺｎＳｅ細線１４を相
互間のＺｎＭｇＳＳｅ膜１３の上にＺｎＭｇＳＳｅ膜１
７を形成してＺｎＳｅ細線１４の相互間に存在する間隙
を充填し上面を平坦化する。
細線１４を含む表面にＺｎＭｇＳＳｅ超薄膜の成長と電
子線１５の照射パターンを反転したパターンによる電子
線１６の選択的照射とを繰返してＺｎＳｅ細線１４を相
互間のＺｎＭｇＳＳｅ膜１３の上にＺｎＭｇＳＳｅ膜１
７を形成してＺｎＳｅ細線１４の相互間に存在する間隙
を充填し上面を平坦化する。
【００２６】次に、図２（ｃ）に示すように、ＺｎＳｅ
細線１４を含む表面にＺｎＭｇＳＳｅ膜１８を成長して
ＺｎＳｅ細線１４を埋込む。
細線１４を含む表面にＺｎＭｇＳＳｅ膜１８を成長して
ＺｎＳｅ細線１４を埋込む。
【００２７】次に、図２（ｄ）に示すように、図２
（ａ）〜（ｃ）の工程を順次繰返すことにより、ＺｎＭ
ｇＳＳｅ膜１８，２１を介して第２層目，第３層目に配
列されたＺｎＳｅ細線１９，２２とこれらのＺｎＳｅ細
線１９，２２の相互間に設けたＺｎＭｇＳＳｅ膜２０，
２３および最上層のＺｎＭｇＳＳｅ膜２４を形成し、量
子細線構造を構成する。
（ａ）〜（ｃ）の工程を順次繰返すことにより、ＺｎＭ
ｇＳＳｅ膜１８，２１を介して第２層目，第３層目に配
列されたＺｎＳｅ細線１９，２２とこれらのＺｎＳｅ細
線１９，２２の相互間に設けたＺｎＭｇＳＳｅ膜２０，
２３および最上層のＺｎＭｇＳＳｅ膜２４を形成し、量
子細線構造を構成する。
【００２８】なお、ＡＬＥ成長法の代りにＭＢＥ成長法
を使用しても良い。
を使用しても良い。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来技術
によっては得ることのできなかった超微細化構造の２−
６族化合物半導体薄膜を形成できるという効果を有す
る。
によっては得ることのできなかった超微細化構造の２−
６族化合物半導体薄膜を形成できるという効果を有す
る。
【００３０】また、本発明によれば工程のすべてが真空
を破ることなく遂行できるので、外気による汚染を防
ぎ、清浄な膜が形成できるという効果を有する。
を破ることなく遂行できるので、外気による汚染を防
ぎ、清浄な膜が形成できるという効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための工程順
に示した模式的断面図。
に示した模式的断面図。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための工程順
に示した模式的断面図。
に示した模式的断面図。
１，１１ 化合物半導体基板 ２，１２ バッファー層 ３，８ Ｚｎ原子層 ４ Ｓｅ原子層 ５，１５，１６ 電子線 ６ Ｓｅ原子 ７ Ｚｎの分子線 １３，１７，１８，２０，２１，２３，２４ ＺｎＭ
ｇＳＳｅ膜 １４，１９，２２ ＺｎＳｅ細線
ｇＳＳｅ膜 １４，１９，２２ ＺｎＳｅ細線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/225
Claims (2)
- 【請求項１】 化合物半導体基板上に２−６族化合物半
導体バッファー層を形成する工程と、前記２−６族化合
物半導体バッファー層の上にＡＬＥ法により２族原子層
の１層と６族原子層の１層とを順次成長させて積層する
工程と、前記６族原子層に電子線を選択的に照射し照射
された部分の６族原子のみを離脱させ前記２族原子層を
露出させる第１の工程と、前記電子線の照射を停止した
後全面に２族元素の分子線を照射して前記６族原子層の
上にのみ２族原子層を選択成長させ続いて２族原子層の
全面に６族原子層を成長させる第２の工程と、前記第１
の工程と第２の工程とを順次交互に繰返してパターン化
された微細構造の２−６族化合物半導体超薄膜を順次積
層する工程とを含むことを特徴とする化合物半導体薄膜
の形成方法。 - 【請求項２】 化合物半導体基板上に２−６族化合物半
導体バッファー層を形成する工程と、前記２−６族化合
物半導体バッファー層の上に第１の２−６族化合物半導
体からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の上にＡＬ
Ｅ法により前記第１の２−６族化合物とは異なる第２の
２−６族化合物からなる超薄膜の形成と電子線の選択照
射による６族原子の離脱とを繰返すことにより選択成長
された化合物半導体細線を配列して形成する工程と、前
記化合物半導体細線を含む表面に前記第１の２−６族化
合物半導体からなる超薄膜の形成と前記電子線照射パタ
ーンを反転したパターンによる電子線の選択照射による
６族原子の離脱とを繰返すことにより選択成長された薄
膜により前記化合物半導体細線相互間の間隙を充填して
上面を平坦化する工程とを含むことを特徴とする化合物
薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16757893A JPH0729824A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16757893A JPH0729824A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729824A true JPH0729824A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15852350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16757893A Pending JPH0729824A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729824A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100494970B1 (ko) * | 2002-12-03 | 2005-06-13 | 병호 최 | 광원자층 선택증착장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02150018A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Fujitsu Ltd | 半導体結晶の製造方法 |
| JPH02307894A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Nec Corp | 化合物半導体の成長方法 |
| JPH02307895A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Nec Corp | 化合物半導体の成長方法 |
| JPH03177016A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Sanken Electric Co Ltd | 選択エピタキシャル成長法 |
| JPH03214742A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-19 | Sanken Electric Co Ltd | 選択エピタキシャル成長法 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP16757893A patent/JPH0729824A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960730 |