JPS63299112A - 一次元量子細線の製造方法 - Google Patents
一次元量子細線の製造方法Info
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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、超高速の一次元電子トランジスタ、あるいは
量子干渉を利用した高変換効率の非線形素子等に利用さ
れる一次元量子細線の製造方法に関するものである。
量子干渉を利用した高変換効率の非線形素子等に利用さ
れる一次元量子細線の製造方法に関するものである。
尚以下の説明において（）は結晶の面をあられし、〔〕
は結晶軸をあられす。
は結晶軸をあられす。
（従来技術）
材料としてＡｌＡｓ／Ｇａ＾３を例にとって、従来提案
されている一次元量子細線の構造を第６図に示す。
されている一次元量子細線の構造を第６図に示す。
図において、１は半絶縁性ＧａＡｍ基板、２はＡｌＡｓ
成長層、３はＧａ＾３成長層を示す、これは＾１＾ｓ／
ＧａＡｓの超格子を物理的に百ナノメータ以下の幅に加
工し量子細線とするものである。量子細線はそれぞれ図
中の点線で囲まれたＧａＡｓの部分である。
成長層、３はＧａ＾３成長層を示す、これは＾１＾ｓ／
ＧａＡｓの超格子を物理的に百ナノメータ以下の幅に加
工し量子細線とするものである。量子細線はそれぞれ図
中の点線で囲まれたＧａＡｓの部分である。
この構造の作製方法を第７図を使って次に説明する。先
ず、分子線エピタキシ中指法あるいは有機金属気相成長
法によって半絶縁性ＧａＡｓ基板１上にＡｌＡｓ ２と
ＧａＡｓ ３を順次成長させて、超格子を作製する０次
に、超格子ウェハ上に電子ビーム露光やエックス線露光
の微細露光技術を使って百ナノメータ以下のエツチング
マスク４を形成した後（第７図（萄）、プラズマエツチ
ングで開口部を削り取り（第７図＠）、次いでマスク４
を取り去る（第７図（Ｃ））。
ず、分子線エピタキシ中指法あるいは有機金属気相成長
法によって半絶縁性ＧａＡｓ基板１上にＡｌＡｓ ２と
ＧａＡｓ ３を順次成長させて、超格子を作製する０次
に、超格子ウェハ上に電子ビーム露光やエックス線露光
の微細露光技術を使って百ナノメータ以下のエツチング
マスク４を形成した後（第７図（萄）、プラズマエツチ
ングで開口部を削り取り（第７図＠）、次いでマスク４
を取り去る（第７図（Ｃ））。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、上記で説明した量子細線の作製方法には、次の
ような問題点がある。プラズマエツチングによって加工
する場合、加工面（第７図の斜線部分）にダメージ層あ
るいは変質層ができる。それらの層も電子の散乱要因や
再結合中心となり、この量子細線を使ったデバイスの性
能を著しく悪くするという問題点がある。
ような問題点がある。プラズマエツチングによって加工
する場合、加工面（第７図の斜線部分）にダメージ層あ
るいは変質層ができる。それらの層も電子の散乱要因や
再結合中心となり、この量子細線を使ったデバイスの性
能を著しく悪くするという問題点がある。
（発明の目的）
本発明の量子細線の製造方法は、上で述べた問題点、即
ち加工によるダメージを克服するために提案されたもの
であり、成長工程のみで量子細線を形成するものである
から、加工ダメージや汚染から完全に免れた鼻品質の一
次元量子細線の製造方法を提供するにある。
ち加工によるダメージを克服するために提案されたもの
であり、成長工程のみで量子細線を形成するものである
から、加工ダメージや汚染から完全に免れた鼻品質の一
次元量子細線の製造方法を提供するにある。
（問題点を解決するための手段）
上記の目的を達成するために、本発明は（００１）化合
物半導体基板上に絶縁膜を形成し、前記の絶縁膜上に前
記半導体基板が露出するように、（１１０〕の方向に、
幅がほぼ１００ナノメータ以下のストライプ状の開口部
を形成する工程と、前記の開口部上に少くとも２種類以
上の半導体層を有機金属気相成長法によって交互に成遥
させ、超格子のストライプの台形杖層あるいは三角形状
層を形成する工程とを備え、前記同一の種類の成長層の
中の少くとも１１１Ｍの成長層の厚さをほぼ１００ナノ
メータ以下の厚さに形成することを特徴とする一次元量
子細線の製造方法を本発明の要旨とするものである。
物半導体基板上に絶縁膜を形成し、前記の絶縁膜上に前
記半導体基板が露出するように、（１１０〕の方向に、
幅がほぼ１００ナノメータ以下のストライプ状の開口部
を形成する工程と、前記の開口部上に少くとも２種類以
上の半導体層を有機金属気相成長法によって交互に成遥
させ、超格子のストライプの台形杖層あるいは三角形状
層を形成する工程とを備え、前記同一の種類の成長層の
中の少くとも１１１Ｍの成長層の厚さをほぼ１００ナノ
メータ以下の厚さに形成することを特徴とする一次元量
子細線の製造方法を本発明の要旨とするものである。
しかして、本発明の製造方法は、予め選択成長マスクを
配置した基板上に、有機金属気相成長法を使って百ナノ
メータ幅以下の台形状の超格子を成長させることを主要
な特徴とした点にある。
配置した基板上に、有機金属気相成長法を使って百ナノ
メータ幅以下の台形状の超格子を成長させることを主要
な特徴とした点にある。
次に本発明の実施例について説明する。なお実施例は一
つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、
種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでもな
い。
つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、
種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでもな
い。
（実施例）
以下、材料として＾ＩＡｓ／Ｇａ＾３を例にとって本発
明の実施例について詳細に説明する。
明の実施例について詳細に説明する。
第１図は、本発明の方法によって造られた量子細線の基
本構造を示すものてあり、図において、ｌは半絶縁性Ｇ
ａ＾３基板、２はＡｌＡｓを成゛長層、３はＧａＡｓ成
長層、５は選択成長マスク、６は＾ＩＡｓバッファ層を
示し、量子細線は点線で囲まれたＧａＡｓ ３の部分す
なわちポテンシャルの谷とる部分に存在する０紙面に垂
直な方向が一次元方向である。
本構造を示すものてあり、図において、ｌは半絶縁性Ｇ
ａ＾３基板、２はＡｌＡｓを成゛長層、３はＧａＡｓ成
長層、５は選択成長マスク、６は＾ＩＡｓバッファ層を
示し、量子細線は点線で囲まれたＧａＡｓ ３の部分す
なわちポテンシャルの谷とる部分に存在する０紙面に垂
直な方向が一次元方向である。
第２図は、第１図の構造を作製する手順を示しており、
以下順次説明する。まず、（００１）Ｇａ＾８基板１上
にＳｌｏｗ ５をスパッタ法かＣＶＤ法で堆積させ、（
１１０）方向（紙面に垂直）に長いストライプ状の開口
部２０を造る（第２図（ａ））、この基板上に有機金属
気相成長法を使って、ＡｌＡｓ６を選択成長させる。こ
の場合、”’Ｓｌｏｗ （マスク）上にＡ！＾３は成長
しない、この時、ＡｌＡｓ６は台形状に成長しく後述す
る成長条件に”よりて）、その上面の長さが百ナノメー
タ以下になるように成長条件を調節する（第２図（ロ）
）、この成長条件については後で詳しく述べる。ここに
、ＡｌＡｓの台形上面は（００１）面で、ＡＩＡａｌｌ
とｓｔｏｗ膜とは図示されていないが、交互に（ＴＩＯ
）方向に形成されたストライプをなしている０次に、Ｇ
ａＡｓ ３とＡｌＡｓ２を順次百ナノメータ以下の厚さ
で成長させる。この時、台形の側壁にいっさい成長しな
いので、台形状あるいは三角膨軟の超格子を作製するこ
とができる（第２図（Ｃ））、なお、この場合ＧａＡａ
の厚さはほぼ１００ナノメータ以下であることが好まし
い。
以下順次説明する。まず、（００１）Ｇａ＾８基板１上
にＳｌｏｗ ５をスパッタ法かＣＶＤ法で堆積させ、（
１１０）方向（紙面に垂直）に長いストライプ状の開口
部２０を造る（第２図（ａ））、この基板上に有機金属
気相成長法を使って、ＡｌＡｓ６を選択成長させる。こ
の場合、”’Ｓｌｏｗ （マスク）上にＡ！＾３は成長
しない、この時、ＡｌＡｓ６は台形状に成長しく後述す
る成長条件に”よりて）、その上面の長さが百ナノメー
タ以下になるように成長条件を調節する（第２図（ロ）
）、この成長条件については後で詳しく述べる。ここに
、ＡｌＡｓの台形上面は（００１）面で、ＡＩＡａｌｌ
とｓｔｏｗ膜とは図示されていないが、交互に（ＴＩＯ
）方向に形成されたストライプをなしている０次に、Ｇ
ａＡｓ ３とＡｌＡｓ２を順次百ナノメータ以下の厚さ
で成長させる。この時、台形の側壁にいっさい成長しな
いので、台形状あるいは三角膨軟の超格子を作製するこ
とができる（第２図（Ｃ））、なお、この場合ＧａＡａ
の厚さはほぼ１００ナノメータ以下であることが好まし
い。
次に、本実施例の結晶成長条件について述べる。
高周波加熱の横型炉を用い、常圧下で成長を行う。
原材としてトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム、アルシンを用いて、第２図（ａ）で示した基板上に
成長させる０台形状の選択成長層の側壁と段差上面の角
度をθとすると（第３図（萄の挿入図を見よ）、このθ
と成長条件との関係を第３図に示す０図から分かるよう
にθはあらゆる成長温度（第３図（ａ））、アルシン分
圧（第３図（Ｃ））、トリメチルガリウム分圧（第３１
１（ハ））で正確に５５度を示す、このことから、台形
側面は（１１１） Ｂ面であること、またこの面は原子
的に平坦な面であること、さらに台形側面、即ち（１１
１） ８面上ではいっさい成長が起こらないことが分か
る。
ム、アルシンを用いて、第２図（ａ）で示した基板上に
成長させる０台形状の選択成長層の側壁と段差上面の角
度をθとすると（第３図（萄の挿入図を見よ）、このθ
と成長条件との関係を第３図に示す０図から分かるよう
にθはあらゆる成長温度（第３図（ａ））、アルシン分
圧（第３図（Ｃ））、トリメチルガリウム分圧（第３１
１（ハ））で正確に５５度を示す、このことから、台形
側面は（１１１） Ｂ面であること、またこの面は原子
的に平坦な面であること、さらに台形側面、即ち（１１
１） ８面上ではいっさい成長が起こらないことが分か
る。
ここにＡ面はＧａ面、Ｂ面はＡｓ面である。このことを
確かめるために、成長速度の面方位依存性について検討
した。その結果を、第４図に示す０図から（１１１）
８面上では成長が起こらないことは明かである。従って
、第１図で示した台形状あるいは三角形状の超格子を有
機金属気相成長で容易に作製できる。
確かめるために、成長速度の面方位依存性について検討
した。その結果を、第４図に示す０図から（１１１）
８面上では成長が起こらないことは明かである。従って
、第１図で示した台形状あるいは三角形状の超格子を有
機金属気相成長で容易に作製できる。
さらに、この作製方法では、微細加工技術を使うことな
しに、第２図（ロ〕のＡＩ＾３６の上面の幅を百ナノメ
ータ以下にすることも比較的に簡単にできる。このこと
を第５図を使って説明する。ストライプ状の開口部の暢
ｌは既に分かっており、台形の側面と段差上面との角度
は先に述べたように正確にθ−５５度である０台形の高
さｈは成長速度Ｒと成長時間ｔから −Ｒｔ 従って、台形の上底の輻ｍは ｔａｎθ で表すことができる。有機金属気相成長法では、成長速
度Ｒの制御性が優れているので、ｍは成長時間ｔで決ま
る０例えば、Ｒ＝０．７ｃ＋−／ｓｅｅ 、 ｌ −１
００Ｏｎ−とすればｔ ＝１０００ｓｅｃでｍ＝２０ａ
ｍとなる。
しに、第２図（ロ〕のＡＩ＾３６の上面の幅を百ナノメ
ータ以下にすることも比較的に簡単にできる。このこと
を第５図を使って説明する。ストライプ状の開口部の暢
ｌは既に分かっており、台形の側面と段差上面との角度
は先に述べたように正確にθ−５５度である０台形の高
さｈは成長速度Ｒと成長時間ｔから −Ｒｔ 従って、台形の上底の輻ｍは ｔａｎθ で表すことができる。有機金属気相成長法では、成長速
度Ｒの制御性が優れているので、ｍは成長時間ｔで決ま
る０例えば、Ｒ＝０．７ｃ＋−／ｓｅｅ 、 ｌ −１
００Ｏｎ−とすればｔ ＝１０００ｓｅｃでｍ＝２０ａ
ｍとなる。
以上説明したように、この実施例の作製方法によれば、
微細加工技術を必要とせず、すべて成長工程のみで作製
可能なので、加工ダメージがないという利点がある。
微細加工技術を必要とせず、すべて成長工程のみで作製
可能なので、加工ダメージがないという利点がある。
本発明の実施例では、＾ＩＡｓ／ＧａＡｓ系材料で説明
した系材−れらの混晶系、あるいはＧａｆｎＰ／ＧａＡ
ａ。
した系材−れらの混晶系、あるいはＧａｆｎＰ／ＧａＡ
ａ。
Ｇａ１ｎ＾ｓ／１ｎＰ等の■−Ｖ族半導体及びその混晶
系、ＺａＳｅ／ＧａＡｓ等のＩＦ−Ｖｌ族半導体とその
混晶系材料でも実現できる。
系、ＺａＳｅ／ＧａＡｓ等のＩＦ−Ｖｌ族半導体とその
混晶系材料でも実現できる。
なお、ストライプ状の第１の半導体として化合物半導体
基板を用いることもできる。
基板を用いることもできる。
（発明の効果）
畝上のように本発明の製造方法によれば、成長工程のみ
で量子細線を形成するものであるから、加工ダメージや
汚染から完全に免れ、高品質の一次元量子細線が実現で
きる効果を有する。
で量子細線を形成するものであるから、加工ダメージや
汚染から完全に免れ、高品質の一次元量子細線が実現で
きる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の量子細線の基本構造、第２図は本発明
の作製手順、第３図は成長側壁の角度と成長条件の関係
、第４図は成長速度と基板面方位の関係、第５図は〔丁
１０）方向に開口部を持った基板上の選択成長様式、第
６図は従来提案されている量子細線構造の断面図であり
、第７図は従来提案されている作製方法を説明する図を
示す。 ｌ・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２・・・・・ＡｌＡｓ成長層 。 ３・・・・・Ｇａ＾３成長層 ４・・・・・エツチングマスク ５・・・・・選択成長マスク ６・・・・・＾ＩＡｓバッファ層 第４１１ｉ１ ＃ｊｌＬｔＪ乃イｆＬ 第６図 ＜１１００ｎ 第７図
の作製手順、第３図は成長側壁の角度と成長条件の関係
、第４図は成長速度と基板面方位の関係、第５図は〔丁
１０）方向に開口部を持った基板上の選択成長様式、第
６図は従来提案されている量子細線構造の断面図であり
、第７図は従来提案されている作製方法を説明する図を
示す。 ｌ・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２・・・・・ＡｌＡｓ成長層 。 ３・・・・・Ｇａ＾３成長層 ４・・・・・エツチングマスク ５・・・・・選択成長マスク ６・・・・・＾ＩＡｓバッファ層 第４１１ｉ１ ＃ｊｌＬｔＪ乃イｆＬ 第６図 ＜１１００ｎ 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （００１）化合物半導体基板上に絶縁膜を形成し、前記
の絶縁膜上に前記半導体基板が露出するように、〔１１
０〕の方向に、幅がほぼ１００ナノメータ以下のストラ
イプ状の開口部を形成する工程と、 前記の開口部上に少くとも２種類似上の半導体層を有機
金属気相成長法によって交互に成長させ、超格子のスト
ライプの台形状層あるいは三角形状層を形成する工程と を備え、前記同一の種類の成長層の中の少くとも１種類
の成長層の厚さをほぼ１００ナノメータ以下の厚さに形
成することを特徴とする一次元量子細線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13137787A JPS63299112A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 一次元量子細線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13137787A JPS63299112A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 一次元量子細線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299112A true JPS63299112A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=15056520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13137787A Pending JPS63299112A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 一次元量子細線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63299112A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05102198A (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Nec Corp | 擬１次元電界効果トランジスタとその製造方法 |
| JP2005064439A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Korea Inst Of Science & Technology | 量子細線形成方法及びこの方法により製造された光デバイス |
| KR100862656B1 (ko) * | 2002-04-19 | 2008-10-10 | 삼성전기주식회사 | 나노 호울을 이용한 나노 소자 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62144385A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-06-27 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP13137787A patent/JPS63299112A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62144385A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-06-27 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05102198A (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Nec Corp | 擬１次元電界効果トランジスタとその製造方法 |
| KR100862656B1 (ko) * | 2002-04-19 | 2008-10-10 | 삼성전기주식회사 | 나노 호울을 이용한 나노 소자 및 그 제조방법 |
| JP2005064439A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Korea Inst Of Science & Technology | 量子細線形成方法及びこの方法により製造された光デバイス |
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