JPH05175123A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH05175123A
JPH05175123A JP16129992A JP16129992A JPH05175123A JP H05175123 A JPH05175123 A JP H05175123A JP 16129992 A JP16129992 A JP 16129992A JP 16129992 A JP16129992 A JP 16129992A JP H05175123 A JPH05175123 A JP H05175123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
undoped
quantum
layers
doped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16129992A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Nakano
晴夫 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP16129992A priority Critical patent/JPH05175123A/ja
Publication of JPH05175123A publication Critical patent/JPH05175123A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作製過程での厳密な平坦性管理の負担を軽減
し、また電子濃度を直接的に決定可能にする。 【構成】 GaAs基板1上にアンド−プGaAs層2a、2b、2c、2
dと所定濃度のSiアトミックプレ−ナド−プ層3a、3b、3c
とを所定層厚毎に繰り返し形成した後、フォ−カスドイ
オンビーム法、又は、反応性イオンビームエッチング法
によって線状または島状に細分化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速度のスイッチング
動作を行わせるトランジスタ等として構成される半導体
装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図8〜図10は従来の半導体装置の製造方
法の主要工程を示す模式図であり、先ず、図8に示す如
く、GaAs基板31上にMBE法等により厚さ300Åのアンドー
プGaAs層32を積層し、次いで、例えばSiを2×1018cm-3
の割合で混入した厚さ500Åの導電性がn型のAlGaAs層3
3を積層形成する。これによってアンドープGaAs層32と
n型のAlGaAs層33との界面に沿って二次元電子ガス層34
が形成された積層体が得られる。次に、図9に示す如く
AlGaAs層33上から略100Å以下の間隔を隔ててGaをFIB
(フォーカスドイオンビーム) 法によりGaAs基板31の表
面下に達する位置まで注入する。これによってGaを注入
した領域は結晶性が乱れて絶縁領域35として機能し、二
次元電子ガス層が100Å程度の幅寸法で電気的に遮断さ
れた、量子細線部36が作製されることとなる。
【0003】図10は積層体を電気的に遮断された量子細
線部に成形する他の実施例を示す説明図であり、反応性
イオンビームエッチング(RIBE) 法によって略100Åの
間隔でn型のAlGaAs層33の表面からGaAs基板31の表面下
に達する深さにエッチングを施し、このエッチング溝37
によって幅100Å程度に二次元電子ガス層を電気的に遮
断した量子細線部36が作成されることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如き
従来方法により製造された量子細線を用いて構成したト
ランジスタは、電子の移動速度は大きいが電流量が小さ
いという難点があり、また、その製造過程においてもGa
As基板31上にアンドープGaAs層32, n型のAlGaAs層33を
積層するが電子移動度に重大な影響を与えるヘテロ界面
の平坦性を高めるには厳密な成長温度管理が必要とさ
れ、更に二次元電子ガス層34の電子濃度がn型のAlGaAs
層33にドーピングするSi濃度により間接的に決まるた
め、正確な電子濃度設定が難かしいという問題があっ
た。
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは厳密な平坦性が要求
されず、しかも容易に量子細線等を成形することが可能
で大きな電流量が得られる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に、アンドープ半導体層
とドープ薄層とを交互に複数層積層形成する工程と、前
記アンドープ半導体層及びドープ薄層を電気的に遮断し
た状態の線状または島状に成形する工程とを含むことを
特徴とする。
【0007】
【作用】本発明にあっては、二次元電子ガス層と同様に
機能するドープ薄層によって形成することとしたから、
ドープ濃度によってドープ薄層の電子濃度を直接的に設
定することが可能となり、また、下地のアンドープ半導
体層表面の平坦性を考慮することなく層形成が可能とな
る。
【0008】更に、ドープ薄層をこれを挟むアンドープ
半導体層と共に電気的に遮断した状態の線状に形成する
から複数のドープ薄層を束ねた束状の量子細線を容易に
形成出来て、また島状に形成すると複数のドープ薄層を
束ねた量子箱を容易に形成出来て、共に電流量の増大が
図れることとなる。
【0009】
【実施例】以下本発明を図面に基づき具体的に説明す
る。 (実施例1)図1、図2及び図3は本発明に係る量子細
線の製造方法の主要工程を示す断面構造図であり、図中
1はGaAs基板を示している。GaAs基板1上には、例えば
MBE法を用いてアンドープGaAs層2aを所定厚さに積層し
た後、SiがドープされたGaAsからなるSiアトミックプレ
ーナドープ層3aを厚さ数十Å程度に形成し、次にアンド
ープGaAs層2bを同様の方法で厚さ200〜500Å程度積層
し、再び、Siアトミックプレーナドープ層3bを形成し、
以下同様にアンドープGaAs層とSiアトミックプレーナド
ープ層とを繰り返し積層し、最後にアンドープGaAs層2d
を所定厚さに積層して図1に示す如き積層体を得る。
【0010】なお、Siのドーピング量は特に限定するも
のではないが、通常はNs=2×1012/cm2程度である。
【0011】次に、このような積層体を図2に示す如
く、Gaの注入により、又は、図3に示す如く反応性イオ
ンビームエッチング法によって量子細線化の加工を行
う。
【0012】図2はGaの注入により形成した量子細線部
の断面構造図であり、GaAs基板1上への積層方向と直交
する方向に所定幅(100〜200Å) 隔てて、例えばフォー
カスドイオンビーム(FIB) 法によりGaをアンドープGaAs
層2d表面からアンドープGaAs層2aの厚さの略1/2 の深さ
に迄注入する。これによってGa注入領域は結晶が破壊さ
れて絶縁領域4となり、二次元電子層として機能する複
数のSiアトミックプレーナドープ層3が電気的に遮断さ
れた状態で所定幅の束状をなす線状に成形された量子細
線部5が形成されることとなる。
【0013】図3はエッチング加工により形成した量子
細線部の断面構造図であり、例えば反応性イオンビーム
エッチング(RIBE)法によりGaAs基板1上への積層方向
と直交する方向に100〜200Åの間隔を隔ててアンドープ
GaAs層2d表面からアンドープGaAs層2aの厚さの略1/2 の
深さ迄エッチングを施す。これによって形成されたエッ
チング溝6はアンドープGaAs層2a〜2d及び複数のSiアト
ミックプレーナドープ層3を電気的に遮断して所定幅の
束状をなす線状に成形し、量子細線部5が形成されるこ
ととなる。
【0014】図4は各アンドープGaAs層2b〜2dと、Siア
トミックプレーナドープ層3b,3cとにおけるエネルギー
バンド図であり、これから明らかな如く各Siアトミック
プレーナドープ層3に対応する部分に於ては幅略100Å
程度の範囲でポテンシャルエネルギーが低くなって谷状
をなしており、ここに電子が閉じ込められた状態となっ
て二次元電子ガス層と同様の機能を持つこととなる。
【0015】図5は図1及び図3に示す過程で作製した
量子細線を用いて高速度のスイッチングを行うトランジ
スタとして構成した例を示す模式図であり、GaAs基板1
表面に形成された夫々3層のSiアトミックプレーナドー
プ層3a,3b,3cを有する複数の量子細線部5がGaAs基板1
上に相互に所定の間隔を隔てて平行に形成され、各量子
細線部5の長手方向中間部にこれに跨がる態様でゲート
電極Gを形成すると共に、各量子細線部5の長手方向の
端面には一端にソース電極を、また他端にドレイン電極
を夫々形成することとなる。
【0016】このような実施例1にあっては、二次元電
子ガス層と同様に機能するアトミックプレーナドープ層
3a,3b,3cにおける電子ガス濃度の制御を直接的に行い得
て正確な電子濃度を設定出来、また、アンドープGaAs層
2a〜2dの厳密な平坦性が必要とされず、その管理負担が
軽減されることとなる。 (実施例2)図6(a) は本発明の他の実施例を示す量子
細線部の断面構造図及び図6(b)は同じくそのエネルギ
ーバンド図である。
【0017】各量子細線部の構造はGaAs基板上に厚さ20
0〜500ÅのアンドープAlGaAs層からなる半導体層12と、
厚さ100ÅのアンドープGaAs層からなる半導体層13とを
交互に形成してゆくが、この半導体層13を積層形成する
過程で、その略中央部、即ち50Å程度積層したとき実施
例1に於けると同様にSiアトミックプレーナドープ層14
を形成し、その後、再び厚さ50Å程度に半導体層13を形
成する。これを所定回数反復した構成としてある。他の
量子細線化の工程は実施例1の場合と実質的に同じであ
る。
【0018】このような量子細線部におけるエネルギー
バンドは図6(b) に示す如く、半導体層13のポテンシャ
ルエネルギーが半導体層12のポテンシャルエネルギーよ
りも低く、しかも、半導体層13の中間に形成されるSiア
トミックプレーナドープ層14が半導体層13よりも更にポ
テンシャルエネルギーが谷状に低くなっていることか
ら、電子の閉じ込め効果が一層向上することとなる。
【0019】なお、半導体層12と半導体層13について
は、特にAlGaAs,GaAsのみに限るものではなく、”(半
導体層12のバンドギャップ)>(半導体層13のバンドギ
ャップ)”の関係がある材料であればよい。例えば、下
記表1に示す如き態様の材料を組合せてもよい。
【0020】
【表1】
【0021】(実施例3)図7(a)は本発明の他の実施
例を示す量子細線部の部分断面構造図、図7(b)は図7
(a) のエネルギーバンド図を示している。
【0022】この実施例3にあっては厚さ200〜500Åの
アンドープ半導体層22と厚さ100Å以下のSiドープ半導
体層23とを交互に積層し、最後にアンドープ半導体層22
を積層した構成となっている。なお、半導体層23にはSi
を一様にドープしてある。
【0023】このようなSiドープ半導体層23のポテンシ
ャルエネルギーは全体としてアンドープ半導体層22のポ
テンシャルエネルギーよりも低くなっており、電子はSi
ドープ半導体層23内に滞留された態様となる。 (実施例4)図1として示された積層体を加工する際
に、線形ではなく格子形にGaの注入を行えば図11に示
された量子箱部45が実施例1と実質的に同じ工程で、
島状に形成される。また、反応性イオンビームエッチン
グ法を行えば図12に示された量子箱部45が同様にし
て島状に形成される。
【0024】次にこの量子箱を線状または平面上に並
べ、それらをトンネル効果で結合させると結合量子箱列
が形成される。この結合量子箱列に於て、バンド構造を
適切に設計すると、フォノン散乱のうち光学フォノン散
乱がほとんど制御できる。従って、高温、高電界下でも
高い移動度が得られる。
【0025】このような実施例4にあっては実施例1と
同じく、二次元電子ガス層と同様に機能するアトミック
プレーナドープ層3a,3b,3cにおける電子ガス濃度の制御
を直接的に行い得て正確な電子濃度を設定出来、また、
アンドープGaAs層2a〜2dの厳密な平坦性が必要とされ
ず、その管理負担が軽減されることとなる。
【0026】
【発明の効果】以上の如く本発明方法にあっては、二次
元電子ガス層と同様に機能するドープ薄層を備えるか
ら、その電子濃度はドーピング濃度によって直接的に制
御可能となり、また、ドープ薄層を形成すべき下地のア
ンドープ半導体層表面の平坦性に厳密な管理が不必要と
なり、製造過程での温度管理負担等が軽減される等の本
発明特有の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法における積層工程を示す積層体の断
面構造図である。
【図2】フォーカスドイオンビーム(FIB)法により量子
細線化したときの量子細線の断面構造図である。
【図3】反応性イオンエッチング(RIBE) 法により量子
細線化したときの量子細線の断面構造図である。
【図4】量子細線部のエネルギーバンド図である。
【図5】図1,図3に示す工程で得た量子細線を用いて
構成した高速度でスイッチング動作を行うトランジスタ
を示す模式図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す量子細線の断面構造
図及びそのエネルギーバンド図である。
【図7】本発明の更に他の実施例を示す量子細線の断面
構造図及びエネルギーバンド図である。
【図8】従来方法における積層工程を示す断面構造図で
ある。
【図9】従来方法におけるフォーカスドイオンビーム
(FIB)法により量子細線化したときの量子細線の断面構
造図である。
【図10】反応性イオンエッチング(RIBE) 法により量
子細線化したときの量子細線の断面構造図である。
【図11】フォーカスドイオンビーム(FIB)法により量
子箱化したときの量子箱の斜視図である。
【図12】反応性イオンエッチング(RIBE) 法により量
子箱化したときの量子箱の斜視図である。
【符号の説明】
1 GaAs基板 2a,2b,2c,2d アンドープGaAs層 3a,3b,3c Siアトミックプレーナドープ層 4 絶縁領域 5 量子細線部 6 エッチング溝 12,13 アンドープ半導体層 14 Siアトミックプレーナドープ層 22 アンドープ半導体層 23 Siドープ半導体層 45 量子箱部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、アンドープ半導体層と
    ドープ薄層とを交互に複数層積層形成する工程と、前記
    アンドープ半導体層及びドープ薄層を電気的に遮断した
    状態の線状に成形する工程とを含むことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に、アンドープ半導体層と
    ドープ薄層とを交互に複数層積層形成する工程と、前記
    アンドープ半導体層及びドープ薄層を電気的に遮断した
    状態の島状に成形する工程とを含むことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP16129992A 1991-06-20 1992-06-19 半導体装置の製造方法 Pending JPH05175123A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16129992A JPH05175123A (ja) 1991-06-20 1992-06-19 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-177385 1991-06-20
JP17738591 1991-06-20
JP16129992A JPH05175123A (ja) 1991-06-20 1992-06-19 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05175123A true JPH05175123A (ja) 1993-07-13

Family

ID=26487480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16129992A Pending JPH05175123A (ja) 1991-06-20 1992-06-19 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05175123A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522030A (ja) * 2002-03-28 2005-07-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ナノワイヤ製造方法及び電子装置
JP2011519730A (ja) * 2008-03-25 2011-07-14 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 超格子/量子井戸ナノワイヤ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522030A (ja) * 2002-03-28 2005-07-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ナノワイヤ製造方法及び電子装置
JP2011519730A (ja) * 2008-03-25 2011-07-14 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 超格子/量子井戸ナノワイヤ
US8878259B2 (en) 2008-03-25 2014-11-04 International Business Machines Corporation Super lattice/quantum well nanowires

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2547919B2 (ja) 化合物半導体量子デバイスの製造方法およびその方法による製造物
US5629231A (en) Method of manufacturing a semiconductor device with metallic precipitate
US4752934A (en) Multi quantum well laser with parallel injection
US6526081B2 (en) Surface emitting semiconductor laser and method of fabricating the same
JP2005051241A (ja) 多層ゲート半導体デバイス及びその製造方法
EP0427905A2 (en) Grid-inserted quantum structure
EP0952645A2 (en) Semiconductor laser device
JPH05175123A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07326730A (ja) 半導体装置,その製造方法,単一電子デバイス,及びその製造方法
JP2558418B2 (ja) 電界効果型素子とその製造方法
JP3134411B2 (ja) 次元変調電子素子
JPH098285A (ja) ヘテロ接合半導体デバイス
JP3616745B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06140636A (ja) 量子細線トランジスタとその製法
JPH10303506A (ja) 半導体発光素子
JP4364185B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3139003B2 (ja) 共鳴トンネリングダイオードの製造方法
JPH04369843A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH07118560B2 (ja) 半導体構造体とその製造方法
JPH0243742A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPH01140790A (ja) 半導体レーザ装置
JPH08148674A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3450731B2 (ja) 半導体デバイスの製造方法
JP3753391B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09181330A (ja) 半導体装置