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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- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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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