JP2705400B2 - 半導体細線形成方法 - Google Patents
半導体細線形成方法Info
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- JP2705400B2 JP2705400B2 JP27849691A JP27849691A JP2705400B2 JP 2705400 B2 JP2705400 B2 JP 2705400B2 JP 27849691 A JP27849691 A JP 27849691A JP 27849691 A JP27849691 A JP 27849691A JP 2705400 B2 JP2705400 B2 JP 2705400B2
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- JP
- Japan
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- etching
- multilayer structure
- gaas
- algaas
- semiconductor
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体細線、特に量子
細線の形成方法に関する。
細線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】量子細線は、量子井戸を越える発光効率
や、移動度が予測されており、盛んに研究開発がなされ
ている。量子細線は、特にその形成が難しく、形成方法
が重要な研究テーマとなっている。
や、移動度が予測されており、盛んに研究開発がなされ
ている。量子細線は、特にその形成が難しく、形成方法
が重要な研究テーマとなっている。
【０００３】その一例がＩｉｍｕｒａらによってジャパ
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）２８巻 Ｌ１０
８３−１０８５頁に記載されている。この論文におい
て、Ｉｉｍｕｒａらは１０００Å程度の幅の細線を形成
している。
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）２８巻 Ｌ１０
８３−１０８５頁に記載されている。この論文におい
て、Ｉｉｍｕｒａらは１０００Å程度の幅の細線を形成
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の論文において、
Ｉｉｍｕｒａらは、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる多層構
造の劈開面に熱エッチングによってグレーティングを形
成した後、ＧａＡｓからなる量子細線を選択成長によっ
て凹部のみに形成している。この方法では結晶面（００
１）に対して垂直な劈開面（１１０）を利用しているた
めに正確に垂直な断面が得られる特長がある。
Ｉｉｍｕｒａらは、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる多層構
造の劈開面に熱エッチングによってグレーティングを形
成した後、ＧａＡｓからなる量子細線を選択成長によっ
て凹部のみに形成している。この方法では結晶面（００
１）に対して垂直な劈開面（１１０）を利用しているた
めに正確に垂直な断面が得られる特長がある。
【０００５】しかしながら、劈開は、結晶を切断してし
まうため、その後の処理であるホトリソグラフィ等のプ
ロセスが困難であるという欠点があった。又、劈開面を
一度に並べる作業は、人手によって大気中で行なわなけ
ればならないため、大量生産が困難で、又清浄表面が得
にくいという欠点があった。
まうため、その後の処理であるホトリソグラフィ等のプ
ロセスが困難であるという欠点があった。又、劈開面を
一度に並べる作業は、人手によって大気中で行なわなけ
ればならないため、大量生産が困難で、又清浄表面が得
にくいという欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、その後の処理のホトリソ
グラフィが容易であり、かつ大量生産が容易で清浄表面
が得やすい半導体細線形成方法を提供することにある。
グラフィが容易であり、かつ大量生産が容易で清浄表面
が得やすい半導体細線形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体細線形成方法においては、組成
の異なる２種類の半導体層を交互に積層して多層構造を
形成する工程と、この多層構造の表面に対しエッチング
ビームを用い、垂直方向から傾斜角θ°（θ＞０）の角
度に傾いた方向からドライエッチングを行ない、前記多
層構造の断面を露出させる工程と、前記両半導体層に対
し、異なるエッチング速度を有する選択エッチング方法
を用いて前記半導体層に対応したグレーティングを露出
した多層構造の断面に形成する工程と、このグレーティ
ングを有する多層構造の断面に、半導体細線を結晶成長
する工程とを含むものである。
め、本発明による半導体細線形成方法においては、組成
の異なる２種類の半導体層を交互に積層して多層構造を
形成する工程と、この多層構造の表面に対しエッチング
ビームを用い、垂直方向から傾斜角θ°（θ＞０）の角
度に傾いた方向からドライエッチングを行ない、前記多
層構造の断面を露出させる工程と、前記両半導体層に対
し、異なるエッチング速度を有する選択エッチング方法
を用いて前記半導体層に対応したグレーティングを露出
した多層構造の断面に形成する工程と、このグレーティ
ングを有する多層構造の断面に、半導体細線を結晶成長
する工程とを含むものである。
【０００８】
【作用】前述のＩｉｍｕｒａらの半導体細線方法では、
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる多層構造の劈開面上に熱エ
ッチングによって凹凸を形成している。これに対して、
本発明ではドライエッチングによる斜めエッチングを用
い、多層構造の断面を露出させる点が特徴である。これ
によって、ウェハーを劈開することなく多数の断面を得
ることができる。
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる多層構造の劈開面上に熱エ
ッチングによって凹凸を形成している。これに対して、
本発明ではドライエッチングによる斜めエッチングを用
い、多層構造の断面を露出させる点が特徴である。これ
によって、ウェハーを劈開することなく多数の断面を得
ることができる。
【０００９】又、ウェハーを割ることがないため、その
後のホトリソグラフィ等によるプロセスも容易である。
又、ドライエッチングチェンバーと成長装置を相互に接
続した複合装置を用いることにより、ドライエッチング
による多層構造の断面を大気に曝すことなく、結晶成長
を行なうことが可能となるため、清浄な表面を保ったま
ま次の半導体細線の結晶成長を行なうことができる。
後のホトリソグラフィ等によるプロセスも容易である。
又、ドライエッチングチェンバーと成長装置を相互に接
続した複合装置を用いることにより、ドライエッチング
による多層構造の断面を大気に曝すことなく、結晶成長
を行なうことが可能となるため、清浄な表面を保ったま
ま次の半導体細線の結晶成長を行なうことができる。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例の工程を模式
的に示している。
細に説明する。図１は、本発明の一実施例の工程を模式
的に示している。
【００１１】図中、１はＧａＡｓ基板、２はＡｌＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ多層構造（ＧａＡｓ厚ｄ1 ≦１０００Å，
ＡｌＧａＡｓ厚ｄ2 ≦１０００Å，Ａｌ組成＝０．１〜
１）、３は選択マスク（例えばＳｉＯ2 膜、厚さ＝１０
００〜５０００Å）、４はエッチングビーム（例えばＣ
ｌ2 ＋Ａｒ+ ガスビーム）、５はＡｌＧａＡｓ（厚さ≧
３０Å、Ａｌ組成≧０．１）、６はＧａＡｓ（厚さ≦２
００Å）、７はＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成≧０．１）であ
る。
ｓ／ＧａＡｓ多層構造（ＧａＡｓ厚ｄ1 ≦１０００Å，
ＡｌＧａＡｓ厚ｄ2 ≦１０００Å，Ａｌ組成＝０．１〜
１）、３は選択マスク（例えばＳｉＯ2 膜、厚さ＝１０
００〜５０００Å）、４はエッチングビーム（例えばＣ
ｌ2 ＋Ａｒ+ ガスビーム）、５はＡｌＧａＡｓ（厚さ≧
３０Å、Ａｌ組成≧０．１）、６はＧａＡｓ（厚さ≦２
００Å）、７はＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成≧０．１）であ
る。
【００１２】本実施例の工程においては、まず図１
（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上に、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ多層構造２を結晶成長する。その成長法とし
ては、分子線エピタキー法（ＭＢＥ法）、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）、気相ＭＢＥ法（ＣＢＥ法）等
の超薄膜の成長に適した成長方法ならば、いずれの成長
方法でも良い。
（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１上に、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ多層構造２を結晶成長する。その成長法とし
ては、分子線エピタキー法（ＭＢＥ法）、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）、気相ＭＢＥ法（ＣＢＥ法）等
の超薄膜の成長に適した成長方法ならば、いずれの成長
方法でも良い。
【００１３】次に図１（ｂ）に示すように、選択マスク
８を従来のホトリソグラフィ技術あるは電子ビーム露光
技術を用いてパターニングを行なう。
８を従来のホトリソグラフィ技術あるは電子ビーム露光
技術を用いてパターニングを行なう。
【００１４】次にＧａＡｓ基板１の法線方向からθの角
度に傾いたエッチングビーム４を用いてＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ多層構造２を斜めにエッチングする。このとき
にできる斜面８においては、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの
周期構造の断面が露出する。斜面８での周期構造の周期
は、ＧａＡｓ厚ｄ1 、ＡｌＧａＡｓ厚ｄ2 、及び傾斜角
θを用いると以下の様に表わされる。
度に傾いたエッチングビーム４を用いてＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ多層構造２を斜めにエッチングする。このとき
にできる斜面８においては、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの
周期構造の断面が露出する。斜面８での周期構造の周期
は、ＧａＡｓ厚ｄ1 、ＡｌＧａＡｓ厚ｄ2 、及び傾斜角
θを用いると以下の様に表わされる。
【００１５】 周期＝（１／ｃｏｓθ）（ｄ1 ＋ｄ2 ） …（１）
【００１６】上式において、θを１５°〜７５°まで変
化させると、周期は、ｄ1 ＋ｄ2 の１．０３倍から３．
８６倍まで変化させることができる。このように傾斜角
θを変化させることによって任意の周期から得られるこ
とも、本発明の形成方法の利点である。又、膜厚制御性
の優れた結晶成長方法で正確にｄ1 及びｄ2 を制御し、
かつビーム指向性の強いドライエッチングを用い、正確
にθを制御することによって正確に周期を制御できる利
点がある。
化させると、周期は、ｄ1 ＋ｄ2 の１．０３倍から３．
８６倍まで変化させることができる。このように傾斜角
θを変化させることによって任意の周期から得られるこ
とも、本発明の形成方法の利点である。又、膜厚制御性
の優れた結晶成長方法で正確にｄ1 及びｄ2 を制御し、
かつビーム指向性の強いドライエッチングを用い、正確
にθを制御することによって正確に周期を制御できる利
点がある。
【００１７】ドライエッチング法としては、Ｃｌ2 系の
反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ法）や、Ａ
ｒのイオンビームとＣｌ2 ガスエッチングを用いるイオ
ンビームアシストエッチング法（ＩＢＡＥ法）を用いる
ことによって、平坦性の良好な斜面８を得ることができ
る。
反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ法）や、Ａ
ｒのイオンビームとＣｌ2 ガスエッチングを用いるイオ
ンビームアシストエッチング法（ＩＢＡＥ法）を用いる
ことによって、平坦性の良好な斜面８を得ることができ
る。
【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、選択エッ
チングを用いてＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組成の違い
に応じた凹凸を形成する。
チングを用いてＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組成の違い
に応じた凹凸を形成する。
【００１９】この選択エッチング方法として、Ｉｉｍｕ
ｒａらはＭＢＥチェンバーの中でＡｓビームを照射しな
がら温度を８００℃程度に上げてＧａＡｓのみを選択的
に除去する熱エッチングを行なっている。
ｒａらはＭＢＥチェンバーの中でＡｓビームを照射しな
がら温度を８００℃程度に上げてＧａＡｓのみを選択的
に除去する熱エッチングを行なっている。
【００２０】本発明では、これに限らず、例えば塩素系
やフッ素系のガスエッチングによる選択エッチングを用
いてもよい。ただし、この場合はＡｌＧａＡｓの方が選
択的にエッチングされる。
やフッ素系のガスエッチングによる選択エッチングを用
いてもよい。ただし、この場合はＡｌＧａＡｓの方が選
択的にエッチングされる。
【００２１】ガスエッチングによる選択エッチングで
は、熱エッチングに比べて低温でできるため、ＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓの相互拡散が生じにくく、シャープなプ
ロファイルのグレーティング９を形成することができ
る。
は、熱エッチングに比べて低温でできるため、ＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓの相互拡散が生じにくく、シャープなプ
ロファイルのグレーティング９を形成することができ
る。
【００２２】次に、再びＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ＣＢ
Ｅ法等を用いて図１（ｄ）に示すように、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの量子井戸構造を形成する。
このときに斜面８に形成されたグレーティング９を反映
してＧａＡｓ６の厚みが周期的に変化したり、場合によ
っては途切れて成長するため、半導体細線が形成され
る。
Ｅ法等を用いて図１（ｄ）に示すように、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの量子井戸構造を形成する。
このときに斜面８に形成されたグレーティング９を反映
してＧａＡｓ６の厚みが周期的に変化したり、場合によ
っては途切れて成長するため、半導体細線が形成され
る。
【００２３】ＧａＡｓ６が途切れないで成長した場合で
も凹部上には、ＧａＡｓ６が厚く成長するため、この部
分に電子の波動関数が閉じ込められるため、実質的に途
切れた場合と同様な状況となる。又、Ｉｉｍｕｒａらの
行なったように、ＣＢＥ法を用いて凹部のみにＧａＡｓ
を選択成長しても半導体細線構造が形成できる。
も凹部上には、ＧａＡｓ６が厚く成長するため、この部
分に電子の波動関数が閉じ込められるため、実質的に途
切れた場合と同様な状況となる。又、Ｉｉｍｕｒａらの
行なったように、ＣＢＥ法を用いて凹部のみにＧａＡｓ
を選択成長しても半導体細線構造が形成できる。
【００２４】本実施例の工程を行なう場合に、例えばＭ
ＢＥ装置と、ドライエッチング装置とが真空でつながっ
た複合装置を用いれば、エッチングされた斜面８を大気
に曝すことなく最後の成長（図１（ｄ））まで行なうこ
とができる。この場合には、清浄な界面の半導体細線が
得られるため、高品質の量子細線を実現できる。
ＢＥ装置と、ドライエッチング装置とが真空でつながっ
た複合装置を用いれば、エッチングされた斜面８を大気
に曝すことなく最後の成長（図１（ｄ））まで行なうこ
とができる。この場合には、清浄な界面の半導体細線が
得られるため、高品質の量子細線を実現できる。
【００２５】又、以上実施例において、図１（ｃ）の工
程後に、ドライエッチングチェンバーでＣＦ4 ガスを用
いれば、ＳｉＯ2 からなる選択マスク３を除去すること
ができる。こうすれば図１（ｄ）における結晶成長時に
選択マスク３上の多結晶成長を避けて、全て単結晶のエ
ピタキシャル成長が得られる。
程後に、ドライエッチングチェンバーでＣＦ4 ガスを用
いれば、ＳｉＯ2 からなる選択マスク３を除去すること
ができる。こうすれば図１（ｄ）における結晶成長時に
選択マスク３上の多結晶成長を避けて、全て単結晶のエ
ピタキシャル成長が得られる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体細線形成後のホトリソグラフィが容易であり、大量
に生産可能で、又、清浄表面を得やすい半導体細線を実
現できる効果を有する。
導体細線形成後のホトリソグラフィが容易であり、大量
に生産可能で、又、清浄表面を得やすい半導体細線を実
現できる効果を有する。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の工程を
示す図である。
示す図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多層構造 ３ 選択マスク ４ エッチングビーム ５ ＡｌＧａＡｓ ６ ＧａＡｓ ７ ＡｌＧａＡｓ ８ 斜面 ９ グレーティング
Claims (1)
- 【請求項１】 組成の異なる２種類の半導体層を交互に
積層して多層構造を形成する工程と、 この多層構造の表面に対しエッチングビームを用い、垂
直方向から傾斜角θ°（θ＞０）の角度に傾いた方向か
らドライエッチングを行ない、前記多層構造の断面を露
出させる工程と、 前記両半導体層に対し、異なるエッチング速度を有する
選択エッチング方法を用いて前記半導体層に対応したグ
レーティングを露出した多層構造の断面に形成する工程
と、 このグレーティングを有する多層構造の断面に、半導体
細線を結晶成長する工程とを含むことを特徴とする半導
体細線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27849691A JP2705400B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体細線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27849691A JP2705400B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体細線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590612A JPH0590612A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2705400B2 true JP2705400B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17598130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27849691A Expired - Lifetime JP2705400B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体細線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705400B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086368A1 (ja) | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Fujitsu Limited | 記憶装置、及び記憶媒体破壊プログラム |
| JP4923477B2 (ja) * | 2004-11-24 | 2012-04-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 量子ドットアレイ及びその製造方法、並びに量子ドットアレイ素子及びその製造方法 |
| US9337040B1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-05-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Angled ion beam processing of heterogeneous structure |
| KR20200066733A (ko) * | 2017-10-30 | 2020-06-10 | 페이스북 테크놀로지스, 엘엘씨 | 고 굴절율 재료의 수소-지원된 경사형 에칭 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP27849691A patent/JP2705400B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590612A (ja) | 1993-04-09 |
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