JPH0832047A - 半導体微細構造の製造方法 - Google Patents
半導体微細構造の製造方法Info
- Publication number
- JPH0832047A JPH0832047A JP16351494A JP16351494A JPH0832047A JP H0832047 A JPH0832047 A JP H0832047A JP 16351494 A JP16351494 A JP 16351494A JP 16351494 A JP16351494 A JP 16351494A JP H0832047 A JPH0832047 A JP H0832047A
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- Japan
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- mask
- iii
- sulfur
- compound semiconductor
- semiconductor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硫黄またはセレンのパッシベーションマスク
を使った選択成長により、高品質な半導体量子細線構造
を製造する。 【構成】 ＡｌＧａＡｓ基板１上に硫黄（またはセレ
ン）を終端化したマスク２を形成した後、電子線３の照
射によってこの硫黄を細線状に除去する。次に、ＧａＡ
ｓ４を硫黄マスク２の開口部に選択成長させる。さら
に、熱脱離によりマスクを除去してからＡｌＧａＡｓの
埋め込み層５を形成する。これにより、基板を大気中に
出さない一貫プロセスで結晶性が良好なＧａＡｓ埋め込
み量子細線の製造が可能となる。
を使った選択成長により、高品質な半導体量子細線構造
を製造する。 【構成】 ＡｌＧａＡｓ基板１上に硫黄（またはセレ
ン）を終端化したマスク２を形成した後、電子線３の照
射によってこの硫黄を細線状に除去する。次に、ＧａＡ
ｓ４を硫黄マスク２の開口部に選択成長させる。さら
に、熱脱離によりマスクを除去してからＡｌＧａＡｓの
埋め込み層５を形成する。これにより、基板を大気中に
出さない一貫プロセスで結晶性が良好なＧａＡｓ埋め込
み量子細線の製造が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザや電界効果
トランジスタなどの半導体デバイスに使用される量子細
線や量子箱のような半導体量子微細構造の形成方法に関
する。
トランジスタなどの半導体デバイスに使用される量子細
線や量子箱のような半導体量子微細構造の形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電荷キャリヤーを２次元的あるいは３次
元的に閉じ込める量子微細構造のデバイスは、一般的な
量子井戸構造のデバイスよりも優れた特性を持つと期待
されている。
元的に閉じ込める量子微細構造のデバイスは、一般的な
量子井戸構造のデバイスよりも優れた特性を持つと期待
されている。
【０００３】この量子微細構造を作製する方法の一つと
して、電子線やレーザ干渉によるリソグラフィとエッチ
ングを用いたものがある。しかし、このような微細加工
法では、加工による結晶側面に及ぼす損傷等の問題があ
った。
して、電子線やレーザ干渉によるリソグラフィとエッチ
ングを用いたものがある。しかし、このような微細加工
法では、加工による結晶側面に及ぼす損傷等の問題があ
った。
【０００４】もう一つの方法として、分子線エピタキシ
ャル成長法（ＭＢＥ法）や有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）の結晶成長技術を応用して、加工を施した基板
結晶上に細線を作製するものがある。しかし、この方法
では、結晶成長のファセット形状を利用するため、限ら
れた結晶方位においてしか微細構造を形成できない。
ャル成長法（ＭＢＥ法）や有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）の結晶成長技術を応用して、加工を施した基板
結晶上に細線を作製するものがある。しかし、この方法
では、結晶成長のファセット形状を利用するため、限ら
れた結晶方位においてしか微細構造を形成できない。
【０００５】これらの方法における、加工損傷や形状制
限の問題点を解決するものとしては、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体表面に硫黄もしくはセレンを終端し、それを荷
電粒子ビーム照射によって任意の領域で除去した後、そ
の除去した領域のみを酸化処理して選択成長のマスクと
し、その後の選択成長により、量子微細構造を作製する
方法がある（特開平４−３７０９７３号公報）。この方
法では、選択成長を使うために加工損傷は無く、また、
荷電粒子の照射で任意の形状が描けるので望みの形状で
微細構造が作製できる。
限の問題点を解決するものとしては、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体表面に硫黄もしくはセレンを終端し、それを荷
電粒子ビーム照射によって任意の領域で除去した後、そ
の除去した領域のみを酸化処理して選択成長のマスクと
し、その後の選択成長により、量子微細構造を作製する
方法がある（特開平４−３７０９７３号公報）。この方
法では、選択成長を使うために加工損傷は無く、また、
荷電粒子の照射で任意の形状が描けるので望みの形状で
微細構造が作製できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、荷電粒
子照射と酸化処理による選択成長マスクを使った方法で
は、基板を一度酸素に曝すため基板表面での汚染が心配
される。また、ホルダーなどの基板周りも同時に汚染さ
れる。さらに、酸化膜のマスクが残るので、このままで
はその後の埋め込み成長を基板全面で行えない。また、
酸化膜を取り除く場合には高温での熱処理を必要とし、
例えば活性層などを成長した後に高温処理することは活
性層領域での拡散などが起こる可能性がある。
子照射と酸化処理による選択成長マスクを使った方法で
は、基板を一度酸素に曝すため基板表面での汚染が心配
される。また、ホルダーなどの基板周りも同時に汚染さ
れる。さらに、酸化膜のマスクが残るので、このままで
はその後の埋め込み成長を基板全面で行えない。また、
酸化膜を取り除く場合には高温での熱処理を必要とし、
例えば活性層などを成長した後に高温処理することは活
性層領域での拡散などが起こる可能性がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、超高真空中での
電子線照射によるマスクパターニングと、その後の選択
成長により微細構造を作製し、さらに低温の熱脱離によ
るマスク除去後に埋め込み成長を行い、加工損傷の無い
高品質な半導体微細構造の製造方法を提供することにあ
る。
電子線照射によるマスクパターニングと、その後の選択
成長により微細構造を作製し、さらに低温の熱脱離によ
るマスク除去後に埋め込み成長を行い、加工損傷の無い
高品質な半導体微細構造の製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体からなる基板上にマスク形成として
硫黄もしくはセレンを終端化する工程と、電子線照射に
より選択的な領域で前記硫黄もしくはセレンを脱離除去
して前記マスクのパターニングを行う工程と、前記第１
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりもバンドギャップの小
さい第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を前記パターニン
グマスクの開口部へ結晶成長する工程と、前記マスクを
熱脱離により除去して第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
よりもバンドギャップの大きい第３のＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなる閉じ込め層を結晶成長する工程とを備
え、前記第１と第３の半導体に囲まれた第２の半導体か
らなる量子細線もしくは量子箱を形成することを特徴と
する。
−Ｖ族化合物半導体からなる基板上にマスク形成として
硫黄もしくはセレンを終端化する工程と、電子線照射に
より選択的な領域で前記硫黄もしくはセレンを脱離除去
して前記マスクのパターニングを行う工程と、前記第１
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりもバンドギャップの小
さい第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を前記パターニン
グマスクの開口部へ結晶成長する工程と、前記マスクを
熱脱離により除去して第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
よりもバンドギャップの大きい第３のＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなる閉じ込め層を結晶成長する工程とを備
え、前記第１と第３の半導体に囲まれた第２の半導体か
らなる量子細線もしくは量子箱を形成することを特徴と
する。
【０００９】
【作用】本発明では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体表面に
マスクとして硫黄またはセレンを終端化する。このマス
クに電子線を照射させると、照射部分の硫黄（またはセ
レン）が除去される。続いて、選択成長を行うとマスク
開口部は結晶が成長するが、マスク部では硫黄（または
セレン）が終端しているため表面が不活性であり結晶成
長しない。これによりパターンに応じた微細構造が形成
できる。これらの工程は大気に出さずに行うことがで
き、結晶成長によって構造を作るので、汚染物の付着が
なく、加工損傷も入らない。さらに、マスクである硫黄
は５２０℃付近で脱離する。したがって、この低温の熱
脱離によりマスク除去後、先ほどの微細構造を埋め込み
成長すれば、微細な閉じこめ構造が形成できる。
マスクとして硫黄またはセレンを終端化する。このマス
クに電子線を照射させると、照射部分の硫黄（またはセ
レン）が除去される。続いて、選択成長を行うとマスク
開口部は結晶が成長するが、マスク部では硫黄（または
セレン）が終端しているため表面が不活性であり結晶成
長しない。これによりパターンに応じた微細構造が形成
できる。これらの工程は大気に出さずに行うことがで
き、結晶成長によって構造を作るので、汚染物の付着が
なく、加工損傷も入らない。さらに、マスクである硫黄
は５２０℃付近で脱離する。したがって、この低温の熱
脱離によりマスク除去後、先ほどの微細構造を埋め込み
成長すれば、微細な閉じこめ構造が形成できる。
【００１０】
【実施例】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。
詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例を説明する製造工程
図である。まず、図１（ａ）のようにＡｌＧａＡｓ（Ａ
ｌ組成０．３）層を表面に持つ基板１に硫黄パッシベー
ションを施す。このＶＩ族である硫黄を表面につけると
ＡｌＧａＡｓのダングリングボンドが終端化されるた
め、表面が不活性になる。したがって、この硫黄終端表
面は選択成長のマスク２となる。
図である。まず、図１（ａ）のようにＡｌＧａＡｓ（Ａ
ｌ組成０．３）層を表面に持つ基板１に硫黄パッシベー
ションを施す。このＶＩ族である硫黄を表面につけると
ＡｌＧａＡｓのダングリングボンドが終端化されるた
め、表面が不活性になる。したがって、この硫黄終端表
面は選択成長のマスク２となる。
【００１２】次に、図１（ｂ）のように電子線３を硫黄
終端したＡｌＧａＡｓ基板に照射する。照射領域は微細
構造を形成させる領域であるため、所望の構造に応じて
電子線を描画する。ここでは、幅２０nmの細線状に照射
する。これにより細線状の開口部を持つマスクパターン
ができる。この後に分子線エピタキシャル成長（ＭＢ
Ｅ）法によりＧａＡｓ（膜厚１０nm）４をマスク２の開
口部へ選択成長させる。（図１（ｃ））。このときマス
クの硫黄が熱脱離しないように基板温度は５００℃とす
る。結晶成長はＭＢＥの他にガスソースＭＢＥ、有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）を使っても良い。
終端したＡｌＧａＡｓ基板に照射する。照射領域は微細
構造を形成させる領域であるため、所望の構造に応じて
電子線を描画する。ここでは、幅２０nmの細線状に照射
する。これにより細線状の開口部を持つマスクパターン
ができる。この後に分子線エピタキシャル成長（ＭＢ
Ｅ）法によりＧａＡｓ（膜厚１０nm）４をマスク２の開
口部へ選択成長させる。（図１（ｃ））。このときマス
クの硫黄が熱脱離しないように基板温度は５００℃とす
る。結晶成長はＭＢＥの他にガスソースＭＢＥ、有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）を使っても良い。
【００１３】選択成長の後に、マスク２を除去するため
に基板を５５０℃に加熱する。ＡｌＧａＡｓ表面の硫黄
は５２０℃で熱脱離するので、基板加熱後清浄なＡｌＧ
ａＡｓ１表面が現れる（図１（ｄ））。そこで選択成長
したＧａＡｓを埋め込むようにＡｌＧａＡｓ５（Ａｌ組
成０．３）を５０nm成長する。これにより、選択成長し
たＧａＡｓ細線はＡｌＧａＡｓによって完全に埋め込ま
れ、量子細線構造が形成される。
に基板を５５０℃に加熱する。ＡｌＧａＡｓ表面の硫黄
は５２０℃で熱脱離するので、基板加熱後清浄なＡｌＧ
ａＡｓ１表面が現れる（図１（ｄ））。そこで選択成長
したＧａＡｓを埋め込むようにＡｌＧａＡｓ５（Ａｌ組
成０．３）を５０nm成長する。これにより、選択成長し
たＧａＡｓ細線はＡｌＧａＡｓによって完全に埋め込ま
れ、量子細線構造が形成される。
【００１４】この細線構造は、加工は行わず成長のみで
形成されるため界面にダメージが入らない。細線の形状
は電子線の描画形状により決まるため、設計の自由度が
大きく、例えば２０nm×２０nmの正方形を描画すれば量
子箱の形成が可能となる。
形成されるため界面にダメージが入らない。細線の形状
は電子線の描画形状により決まるため、設計の自由度が
大きく、例えば２０nm×２０nmの正方形を描画すれば量
子箱の形成が可能となる。
【００１５】また、材料系はＧａＡｓの替わりにＩｎＧ
ａＡｓなどの他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いても
よい。
ａＡｓなどの他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いても
よい。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、電子線照射によるマス
クパターニングと選択成長という、基板を大気に曝さな
い一貫プロセスによって、半導体細線構造を高品質に製
造できる。これにより、例えば、量子細線構造を活性層
に用いた高性能な半導体レーザが容易に製造できる。
クパターニングと選択成長という、基板を大気に曝さな
い一貫プロセスによって、半導体細線構造を高品質に製
造できる。これにより、例えば、量子細線構造を活性層
に用いた高性能な半導体レーザが容易に製造できる。
【図１】本発明の実施例を説明する製造工程の断面図で
ある。
ある。
１ ＡｌＧａＡｓ基板 ２ 硫黄マスク ３ 電子線 ４ ＧａＡｓ ５ ＡｌＧａＡｓ埋め込み層
Claims (2)
- 【請求項１】第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる
基板上にマスク形成として硫黄もしくはセレンを終端化
する工程と、電子線照射により選択的な領域で前記硫黄
もしくはセレンを脱離除去して前記マスクのパターニン
グを行う工程と、前記第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
よりもバンドギャップの小さい第２のＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体を前記パターニングマスクの開口部へ結晶成長
する工程と、前記マスクを熱脱離により除去して第２の
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりもバンドギャップの大き
い第３のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる閉じ込め層
を結晶成長する工程とを備え、前記第１と第３の半導体
に囲まれた第２の半導体からなる量子細線または量子箱
を形成することを特徴とする半導体微細構造の製造方
法。 - 【請求項２】第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体がＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ（０＜ｘ≦１）であり、第２のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体がＧａＡｓであり、第３のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体がＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ（０＜ｙ≦１）であ
る請求項１記載の半導体微細構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16351494A JPH0832047A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体微細構造の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16351494A JPH0832047A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体微細構造の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832047A true JPH0832047A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15775317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16351494A Pending JPH0832047A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体微細構造の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832047A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03177016A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Sanken Electric Co Ltd | 選択エピタキシャル成長法 |
| JPH04370973A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 量子効果デバイスの作製方法 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP16351494A patent/JPH0832047A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03177016A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Sanken Electric Co Ltd | 選択エピタキシャル成長法 |
| JPH04370973A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 量子効果デバイスの作製方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970805 |