JPS63124513A - 半導体構造体の製造方法 - Google Patents
半導体構造体の製造方法Info
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- JPS63124513A JPS63124513A JP26964686A JP26964686A JPS63124513A JP S63124513 A JPS63124513 A JP S63124513A JP 26964686 A JP26964686 A JP 26964686A JP 26964686 A JP26964686 A JP 26964686A JP S63124513 A JPS63124513 A JP S63124513A
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Landscapes
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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、光素子あるいは電気素子に利用可能な半導体
微細へテロ構造体の製造方法に関する。
微細へテロ構造体の製造方法に関する。
従来、量子細線を作製した例については、アップライド
・フィジックス・レター、第41巻第7号+ 1982
年)第635頁から638頁(Appl。
・フィジックス・レター、第41巻第7号+ 1982
年)第635頁から638頁(Appl。
Phys、Lett、41 (7) (1982) 1
)p635−638 )及ヒ、インターナショナル・カ
ンタムエレクトロニクス・コンファレンス(1986年
6月:?ンフランシスコ)のポストデッドラインヘーハ
、 311演番号PD17−1 第47〜48頁(I
nternat ionalQuantum Elec
tronics Conference June。
)p635−638 )及ヒ、インターナショナル・カ
ンタムエレクトロニクス・コンファレンス(1986年
6月:?ンフランシスコ)のポストデッドラインヘーハ
、 311演番号PD17−1 第47〜48頁(I
nternat ionalQuantum Elec
tronics Conference June。
19135− San Francisco、 po
stdeadlinePaper PD17−1.
pp47〜48 )で述べられている。
stdeadlinePaper PD17−1.
pp47〜48 )で述べられている。
上記第1番目の従来技術は、化学エツチングの異方性を
利用しておfi、100人のオーダのエツチングを再現
性よく、かつ面内均一性を保って作製することは極めて
難しい。又、量子細線全数100人の間隔で並べるとい
った微細加工も実現が難しい。
利用しておfi、100人のオーダのエツチングを再現
性よく、かつ面内均一性を保って作製することは極めて
難しい。又、量子細線全数100人の間隔で並べるとい
った微細加工も実現が難しい。
父上記2番目の従来技術は、1!子線リングラフイ法を
用いて形成した微細パターンをマスクとして1反応性イ
オンエツチングにより超格子を加工し幅400人の量子
細線を得ている。この方法では、ドライエツチングによ
るダメージがさけられない。又レジストの現象、ドライ
エツチング過程。
用いて形成した微細パターンをマスクとして1反応性イ
オンエツチングにより超格子を加工し幅400人の量子
細線を得ている。この方法では、ドライエツチングによ
るダメージがさけられない。又レジストの現象、ドライ
エツチング過程。
レジストの除去環、超高真空でない雰囲気に幾度かさら
されるため、結晶が汚染し再成長して、埋込みへテロ構
造にする場合に界面に欠陥を生じる。
されるため、結晶が汚染し再成長して、埋込みへテロ構
造にする場合に界面に欠陥を生じる。
本発明は、微細パターンを形成するためのレジストの塗
布、現象、レジスト除去等、すべて超高真空中で行ない
、量子細線形成後、清浄な界面を保ったまま埋込み成長
を行う方法を提供する。
布、現象、レジスト除去等、すべて超高真空中で行ない
、量子細線形成後、清浄な界面を保ったまま埋込み成長
を行う方法を提供する。
上記目的は、 リングラフィ用レジストを均一性よく塗
布し、現象によシ得られたパターンを用いてヘテロ構造
を形成後、レジストを除去して再度結晶成長を行う過程
のすべてにわたυ、超高真空中で行なうプロセスを開発
することによシ達成される。
布し、現象によシ得られたパターンを用いてヘテロ構造
を形成後、レジストを除去して再度結晶成長を行う過程
のすべてにわたυ、超高真空中で行なうプロセスを開発
することによシ達成される。
真空中で塗布できるレジストとして、金属のハロゲン化
物を選択した。このハロゲン化物を電子線で露光し、電
子ビームが一定量以上照射された部分のハロゲン化物が
除去される性質を利用してパターンを形成した。さらに
、金属として、ziのように、熱により半導体中に拡散
し、かつm−■族のへテロ界面において構成元素の相互
拡散を生じさせる元素を選んだ。
物を選択した。このハロゲン化物を電子線で露光し、電
子ビームが一定量以上照射された部分のハロゲン化物が
除去される性質を利用してパターンを形成した。さらに
、金属として、ziのように、熱により半導体中に拡散
し、かつm−■族のへテロ界面において構成元素の相互
拡散を生じさせる元素を選んだ。
厚さ100人のQ a A S fjlサンドイッチ状
にはさんだGaAtAsヘテロバリア層を部分的に相互
拡散させ、結晶成長方向に対し直角方向にヘテロ界面を
形成することができる。
にはさんだGaAtAsヘテロバリア層を部分的に相互
拡散させ、結晶成長方向に対し直角方向にヘテロ界面を
形成することができる。
量子細線を形成するような微細パターンは、電子線ホロ
グラフイを用いてレジスト除去光することで得られる。
グラフイを用いてレジスト除去光することで得られる。
レジストの除去は、不純物が半導体中に拡散する温度よ
り低い温度で超高真空中で加熱することで除去すること
ができる。
り低い温度で超高真空中で加熱することで除去すること
ができる。
得られた量子細線は、結晶の厚さ方向の量子井戸の幅は
、超格子の厚さで決まり、直角方向の量子井戸の幅は拡
散で消滅しなかった量子井戸部分の寸法で決められる。
、超格子の厚さで決まり、直角方向の量子井戸の幅は拡
散で消滅しなかった量子井戸部分の寸法で決められる。
この幅が数100A以下であれば量子細線として優れた
特性を示す。
特性を示す。
μ下1本発明の実施例を図を用いて説明する。
実施例1
第1図を用いて説明する。
n−GaAS基板1上にn−QaAsバッファ層2 、
n −Q a o、B A to、s A Sクラッ
ド層3.アンドープQaAsi子井戸層4 、 p −
Gao、sA4.aAlクラッド層5を分子線エピタキ
シ法(MBE)で順次成長する。各層の厚みは層2及び
層3が1〜2μm1層4及び層5が100人である。層
4の厚みは1作製する量子細線の厚さ方向の寸法である
。
n −Q a o、B A to、s A Sクラッ
ド層3.アンドープQaAsi子井戸層4 、 p −
Gao、sA4.aAlクラッド層5を分子線エピタキ
シ法(MBE)で順次成長する。各層の厚みは層2及び
層3が1〜2μm1層4及び層5が100人である。層
4の厚みは1作製する量子細線の厚さ方向の寸法である
。
次いで、MBE室中でznpzsを厚さ50人結晶上に
蒸着する。ウェーハをIXI O−・torr以上の超
高真空に保持した搬送路を介してMBE室から電子線露
光装置内に移し、可干渉性の良い電子ビーム8(加速電
圧50kV)をプリズムで2分割して重ね合せ、”1n
Fz膜中に電子線ホログラフィを生じさせる。電子線で
強く感光した領域6はZnF*が除去され格子状に7.
nが結晶上に残る(7)。
蒸着する。ウェーハをIXI O−・torr以上の超
高真空に保持した搬送路を介してMBE室から電子線露
光装置内に移し、可干渉性の良い電子ビーム8(加速電
圧50kV)をプリズムで2分割して重ね合せ、”1n
Fz膜中に電子線ホログラフィを生じさせる。電子線で
強く感光した領域6はZnF*が除去され格子状に7.
nが結晶上に残る(7)。
結晶をアニール室に移し、400Cで5秒加熱する。基
板温度をやや下げたまま超高真空中に保持し1表面の7
.nを蒸発させた後、MBE室に移動する。基板温度を
60Or:に上げ、第2回目のエピタキシを始める。こ
の時の結晶の断面を第2図に示す。Znの拡散領域9は
、不純物誘起無秩序化によp層3,4.5が相互拡散し
、Xがおよそ0.3程度のG a 1−x A tx
A sでGaAS(7)細線10をはさみこむ形となる
。
板温度をやや下げたまま超高真空中に保持し1表面の7
.nを蒸発させた後、MBE室に移動する。基板温度を
60Or:に上げ、第2回目のエピタキシを始める。こ
の時の結晶の断面を第2図に示す。Znの拡散領域9は
、不純物誘起無秩序化によp層3,4.5が相互拡散し
、Xがおよそ0.3程度のG a 1−x A tx
A sでGaAS(7)細線10をはさみこむ形となる
。
この場合の10の成長方向に対し直角方向の幅はおよそ
150人である。
150人である。
p G a o、s A L o、s A s クラ
ッド層2μm、p−QaAsキャップ層0.2μmを成
長後1通常の半導体レーザのプロセスを用いて、電極1
3゜14t−形成し、弁開、ボンディングを行なった。
ッド層2μm、p−QaAsキャップ層0.2μmを成
長後1通常の半導体レーザのプロセスを用いて、電極1
3゜14t−形成し、弁開、ボンディングを行なった。
量子細線の形成を確認するためにレーザの電極を一部は
がした素子を作り1発光波長を調べた。
がした素子を作り1発光波長を調べた。
発光波長は825層mで、厚さ100人の通常の超格子
の840層mと比べ短波長であり、!子細線が形成され
ていることが確かめられた。
の840層mと比べ短波長であり、!子細線が形成され
ていることが確かめられた。
実施例2
第1.2および4図を用いて説明する。
実施例1と同様の方法で第1図に示したエピタキシ層1
5を作製した。電子線ホログラフィ露光法により量子細
線レーザの共振器方向に5000本のznの細線を形成
後、直角方向にも電子線ホログラフィ露光2行うことに
より、第4図の16に示す様なパターンにzntウェー
ハ15上に残した。
5を作製した。電子線ホログラフィ露光法により量子細
線レーザの共振器方向に5000本のznの細線を形成
後、直角方向にも電子線ホログラフィ露光2行うことに
より、第4図の16に示す様なパターンにzntウェー
ハ15上に残した。
As雰囲気中でZnを拡散する。znの濃度がI X
10 ” cm−”の領域を第5図の17で示す。
10 ” cm−”の領域を第5図の17で示す。
18はznの濃度が低く 、 G a o、s A t
o、5 A SとQ a A 5間の■族元素間の相互
拡散が生じていない領域で、100X100X100人
の量子箱となっている。
o、5 A SとQ a A 5間の■族元素間の相互
拡散が生じていない領域で、100X100X100人
の量子箱となっている。
実施例3
MBE法を用いて半絶縁性InP基板25上にアンドー
プInGaAs層261 μm 、7yドープInAt
As271 μm、アンドープInGaAs 280.
1μm、アンドーブエnAtAs29100人、n−I
nAtAs30500人を順次成長後、MgF2を厚さ
200人蒸着する。
プInGaAs層261 μm 、7yドープInAt
As271 μm、アンドープInGaAs 280.
1μm、アンドーブエnAtAs29100人、n−I
nAtAs30500人を順次成長後、MgF2を厚さ
200人蒸着する。
超格真空に保持した搬送路を経由して、電子線ホログラ
フィ露光室へ移送し6周期600人の電子線の定在波で
露光した。電子密度の高いところでは、Fが分離し、金
属のMg21が、ストライプ状に残存した。
フィ露光室へ移送し6周期600人の電子線の定在波で
露光した。電子密度の高いところでは、Fが分離し、金
属のMg21が、ストライプ状に残存した。
再びMBE室に戻し、加熱してM g F mを蒸着さ
せた後o n−InAtAs31を0.1 ttm成長
してMgの細線を埋め込んだ後、Atの単結晶33を1
μm成長し、ゲート電極23とした。さらに通常の電界
効果トランジスタの製造方法と類似の方法を用いて、ソ
ース電極19及びドレイン電極20を形成した。第6図
は作製した素子の概念的な上面図である。
せた後o n−InAtAs31を0.1 ttm成長
してMgの細線を埋め込んだ後、Atの単結晶33を1
μm成長し、ゲート電極23とした。さらに通常の電界
効果トランジスタの製造方法と類似の方法を用いて、ソ
ース電極19及びドレイン電極20を形成した。第6図
は作製した素子の概念的な上面図である。
第7図は、素子の動作原理を示す断面図である。
層30及び31にドーピングされたドナーから電子が層
28へ491層29と28の界面に2次元電子ガスが形
成される。しかしながら埋め込まれたMg21の細線で
作られたポテンシャル32によシミ子が局在化し、M線
33となる。細線の幅はおよそ200人で、2方向に対
し、量子化されている。ゲート電極23?用いて細線の
電流を制御することで、トランスコンダクタンス500
m S /waの特性が得られた。
28へ491層29と28の界面に2次元電子ガスが形
成される。しかしながら埋め込まれたMg21の細線で
作られたポテンシャル32によシミ子が局在化し、M線
33となる。細線の幅はおよそ200人で、2方向に対
し、量子化されている。ゲート電極23?用いて細線の
電流を制御することで、トランスコンダクタンス500
m S /waの特性が得られた。
本発明によれば、量子細線の様な微細へテロ構造を作製
するのに適した真空−貫プロセスが実現でき、細線形成
時に外気にさらすことなく、細線の埋込成長が可能でる
る。
するのに適した真空−貫プロセスが実現でき、細線形成
時に外気にさらすことなく、細線の埋込成長が可能でる
る。
従って界面に欠陥が生じる原因となる酸化物や不純物の
とりこみが防止でき、良好な結晶が得られる。Q a
A S系材料で通常の電子線レジストを用いて、量子細
線をドライエツチングで作製した場合と1本発明の方法
による真空−貫プロセスで作製した量子細線における欠
陥の密度を比較すると1本発明を用いた場合、3縦、欠
陥が減少していることが明らかとなった。
とりこみが防止でき、良好な結晶が得られる。Q a
A S系材料で通常の電子線レジストを用いて、量子細
線をドライエツチングで作製した場合と1本発明の方法
による真空−貫プロセスで作製した量子細線における欠
陥の密度を比較すると1本発明を用いた場合、3縦、欠
陥が減少していることが明らかとなった。
本発明の実施例では、量子細線の様な微細パターンの形
成について述べたが1ミクロン・オーダの通常のパター
ンを有するデバイスのプロセスとして良好な特性を示す
ことは言うまでもない。
成について述べたが1ミクロン・オーダの通常のパター
ンを有するデバイスのプロセスとして良好な特性を示す
ことは言うまでもない。
第1,2及び3図は本発明の原理を示す断面図。
第4図は量子箱の作製過程を示す斜視図、第5図は量子
箱が形成される過程?示す結晶表面の上面図、第6図は
本発明を用いた量子細?fs!子デバイスの上面図、お
よび第7図は前記第6図に示すデバイスA−A’におけ
る断面図である。 第1図において、4は量子井戸層、7は電子線ホログラ
ムによって形成された不純物の微細格子状パターン、第
2図の9は、不純物の拡散によって1層3,4,5が混
晶化した領域、第5図の18は、を子箱、第6図の22
.第7図の33は。 電子の量子細線である。 \。 募1図 第2図 ’f 44[Tjr!yJ→it、i’n、”’)
:。 第3図 茅+図 第5I2N 第6図 ^
箱が形成される過程?示す結晶表面の上面図、第6図は
本発明を用いた量子細?fs!子デバイスの上面図、お
よび第7図は前記第6図に示すデバイスA−A’におけ
る断面図である。 第1図において、4は量子井戸層、7は電子線ホログラ
ムによって形成された不純物の微細格子状パターン、第
2図の9は、不純物の拡散によって1層3,4,5が混
晶化した領域、第5図の18は、を子箱、第6図の22
.第7図の33は。 電子の量子細線である。 \。 募1図 第2図 ’f 44[Tjr!yJ→it、i’n、”’)
:。 第3図 茅+図 第5I2N 第6図 ^
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、金属のハロゲン化物を真空中で半導体上に被着させ
、電子線照射によりハロゲン化物を分解させ金属AND
/ORハロゲン化物をパターン状に残した系を熱処理し
、金属の不純物としての拡散、金属の拡散による半導体
構成元素の相互拡散、金属の電極としての利用の少なく
とも1つの要因を含む半導体構造体の製造方法。 2、上記電子線照射の方法が、電子線ホログラフイ露光
法であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体構造体の製造方法。 3、上記プロセスとそれに引き継ぐ結晶成長プロセスが
一貫して真空中で行なわれることを特徴とする特許請求
の範囲第1もしくは2項記載の半導体構造体の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26964686A JPS63124513A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26964686A JPS63124513A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体構造体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63124513A true JPS63124513A (ja) | 1988-05-28 |
Family
ID=17475247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26964686A Pending JPS63124513A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体構造体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63124513A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5466548A (en) * | 1993-07-29 | 1995-11-14 | Nec Corporation | Method for producing nanometer order dot pattern by electron holography and drawing apparatus for the same |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP26964686A patent/JPS63124513A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5466548A (en) * | 1993-07-29 | 1995-11-14 | Nec Corporation | Method for producing nanometer order dot pattern by electron holography and drawing apparatus for the same |
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