JPH0677181A - 化合物半導体の微細構造形成方法 - Google Patents
化合物半導体の微細構造形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 制御性,均一性,加工性にすぐれた量子井戸
構造を有する化合物半導体の微細構造の形成方法を提供
する。 【構成】 量子井戸構造上にエッチンングマスク層を形
成しエッチングすべき化合物半導体を露出させる。特定
の入射角度を有するような方向性をもつ粒子線によりエ
ッチングすることで,エッチング断面の片側は基板に対
して垂直となる。引き続き矩型状のエッチングマスクを
形成し,その矩型状のエッチングマスクに対してはじめ
のエッチング工程とは逆方向から特定の入射角度を有す
る方向性をもつ粒子線によりをエッチングする。これに
により,もう一方の断面も基板に対して垂直となり,制
御性よく,かつ高密度に量子細線等の微細構造を形成す
ることができる。
構造を有する化合物半導体の微細構造の形成方法を提供
する。 【構成】 量子井戸構造上にエッチンングマスク層を形
成しエッチングすべき化合物半導体を露出させる。特定
の入射角度を有するような方向性をもつ粒子線によりエ
ッチングすることで,エッチング断面の片側は基板に対
して垂直となる。引き続き矩型状のエッチングマスクを
形成し,その矩型状のエッチングマスクに対してはじめ
のエッチング工程とは逆方向から特定の入射角度を有す
る方向性をもつ粒子線によりをエッチングする。これに
により,もう一方の断面も基板に対して垂直となり,制
御性よく,かつ高密度に量子細線等の微細構造を形成す
ることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信,光情報処理等の
分野で用いられる半導体レーザをはじめとする化合物半
導体デバイスにおける化合物半導体の微細構造の形成方
法に関するものである。
分野で用いられる半導体レーザをはじめとする化合物半
導体デバイスにおける化合物半導体の微細構造の形成方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光情報処理や光通信,光計測等で用いら
れる光デバイス,電子デバイスや光電子集積回路におい
ては,素子の微細化,高機能化のために,たとえば発光
素子である半導体レーザの活性層へ量子細線や量子箱構
造といった超微細加工を施した構造を導入することによ
り素子特性の向上を図ることができる。微細パターンマ
スクを用いて量子井戸構造をエッチングすることで量子
細線を形成する方法のうち,ドライエッチングを用いる
ものは,高い加工制御性,高いアスペクト比が得られる
ことから有効な手段の一つである。
れる光デバイス,電子デバイスや光電子集積回路におい
ては,素子の微細化,高機能化のために,たとえば発光
素子である半導体レーザの活性層へ量子細線や量子箱構
造といった超微細加工を施した構造を導入することによ
り素子特性の向上を図ることができる。微細パターンマ
スクを用いて量子井戸構造をエッチングすることで量子
細線を形成する方法のうち,ドライエッチングを用いる
ものは,高い加工制御性,高いアスペクト比が得られる
ことから有効な手段の一つである。
【0003】図4は従来のGaAs系量子細線のドライ
エッチングを用いた形成方法のプロセスの概略図を示す
ものであり,以下の工程で微細構造のひとつである量子
細線が形成される。
エッチングを用いた形成方法のプロセスの概略図を示す
ものであり,以下の工程で微細構造のひとつである量子
細線が形成される。
【0004】GaAs基板41にGaAsバッファ層4
2,Al0.3Ga0.7As障壁層43,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層44,Al0.3Ga0.7A
s障壁層45を順次結晶成長させた量子井戸構造をもつ
ウェハーにマスク層となるシリコン酸化膜46堆積さ
せ,電子ビームリソグラフィー等によるレジストパター
ン47を形成する(a)。
2,Al0.3Ga0.7As障壁層43,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層44,Al0.3Ga0.7A
s障壁層45を順次結晶成長させた量子井戸構造をもつ
ウェハーにマスク層となるシリコン酸化膜46堆積さ
せ,電子ビームリソグラフィー等によるレジストパター
ン47を形成する(a)。
【0005】弗酸系のエッチャントでシリコン酸化膜4
6をエッチングし,レジストパターン47を転写する
(b)。
6をエッチングし,レジストパターン47を転写する
(b)。
【0006】シリコン酸化膜46をエッチングマスクと
して塩素プラズマ48でAl0.3Ga0.7As障壁層4
3,GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸層44
が順次エッチングされる(c)。
して塩素プラズマ48でAl0.3Ga0.7As障壁層4
3,GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸層44
が順次エッチングされる(c)。
【0007】さらにエッチングが進行し,エッチングマ
スク幅に応じたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子
細線48が形成される。最後にエッチングマスクを除去
する(d)。
スク幅に応じたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子
細線48が形成される。最後にエッチングマスクを除去
する(d)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,前記の
ようなドライエッチングを用いた形成方法におけるプロ
セス構成ではエッチング断面を垂直にエッチングするこ
とが困難で,断面が台形形状となり,均一な細線幅を持
つ多重量子細線が得られないという問題点を有してい
た。多重量子細線の作製においては個々の量子細線幅の
均一性が直接素子特性に影響し,不均一性は特にデバイ
スの作製時において不利となる。高密度で均一性の高い
エッチングを得るためにはアスペクト比の大きいドライ
エッチングを用いる方法でも垂直断面を得ることは困難
である。
ようなドライエッチングを用いた形成方法におけるプロ
セス構成ではエッチング断面を垂直にエッチングするこ
とが困難で,断面が台形形状となり,均一な細線幅を持
つ多重量子細線が得られないという問題点を有してい
た。多重量子細線の作製においては個々の量子細線幅の
均一性が直接素子特性に影響し,不均一性は特にデバイ
スの作製時において不利となる。高密度で均一性の高い
エッチングを得るためにはアスペクト比の大きいドライ
エッチングを用いる方法でも垂直断面を得ることは困難
である。
【0009】本発明はかかる点に鑑み,量子細線等の化
合物半導体の微細構造を制御性よく,均一に形成する方
法を提供することを目的とする。
合物半導体の微細構造を制御性よく,均一に形成する方
法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は,単一量子井戸
構造または多重量子井戸構造を有する化合物半導体上に
エッチングマスクを形成する工程と,前記化合物半導体
とエッチングマスクとを特定の入射角度を有する方向性
をもつ粒子線によりエッチングする工程と,引き続き矩
型状のエッチングマスクを形成する工程と,その矩型状
のエッチングマスクに対して第一のエッチング工程とは
逆方向から特定の入射角度を有する方向性をもつ粒子線
により前記化合物半導体とエッチングマスクとをエッチ
ングする工程とを備えたことを特徴とする化合物半導体
の微細構造形成方法ある。
構造または多重量子井戸構造を有する化合物半導体上に
エッチングマスクを形成する工程と,前記化合物半導体
とエッチングマスクとを特定の入射角度を有する方向性
をもつ粒子線によりエッチングする工程と,引き続き矩
型状のエッチングマスクを形成する工程と,その矩型状
のエッチングマスクに対して第一のエッチング工程とは
逆方向から特定の入射角度を有する方向性をもつ粒子線
により前記化合物半導体とエッチングマスクとをエッチ
ングする工程とを備えたことを特徴とする化合物半導体
の微細構造形成方法ある。
【0011】また,方向性をもつ粒子線によりエッチン
グする工程が反応性イオンビームエッチング法を用いる
ことを特徴とする請求項1記載の化合物半導体の微細構
造形成方法である。
グする工程が反応性イオンビームエッチング法を用いる
ことを特徴とする請求項1記載の化合物半導体の微細構
造形成方法である。
【0012】また,はじめのエッチング工程で形成され
た化合物半導体の線幅よりも線幅の大きい第2のエッチ
ングマスクを用いることを特徴とする請求項1記載の化
合物半導体の微細構造形成方法である。
た化合物半導体の線幅よりも線幅の大きい第2のエッチ
ングマスクを用いることを特徴とする請求項1記載の化
合物半導体の微細構造形成方法である。
【0013】また,エッチング工程の際,試料を法線方
向を中心軸として回転させることを特徴とする請求項1
記載の化合物半導体の微細構造形成方法である。
向を中心軸として回転させることを特徴とする請求項1
記載の化合物半導体の微細構造形成方法である。
【0014】
【作用】本発明は前記した構成により,化合物半導体の
微細構造をドライエッチングを用いて形成する手段とし
て,量子井戸構造上にエッチンングマスク層を堆積さ
せ,あらかじめ形成した微細パターンをマスク層に転写
させ,エッチングすべき化合物半導体を露出させる。特
定の入射角度を有するような方向性をもつ粒子線により
エッチングすることで,まず細線の片側を形成するが,
この時細線断面の片側は基板に対して垂直となる。引き
続き矩型状のエッチングマスクを形成し,その矩型状の
エッチングマスクに対してはじめのエッチング工程とは
逆方向から特定の入射角度を有する方向性をもつ粒子線
によりをエッチングすることにより,もう一方の細線断
面も基板に対して垂直となり,制御性よく,かつ高密度
に量子細線等の微細構造を形成することができる。
微細構造をドライエッチングを用いて形成する手段とし
て,量子井戸構造上にエッチンングマスク層を堆積さ
せ,あらかじめ形成した微細パターンをマスク層に転写
させ,エッチングすべき化合物半導体を露出させる。特
定の入射角度を有するような方向性をもつ粒子線により
エッチングすることで,まず細線の片側を形成するが,
この時細線断面の片側は基板に対して垂直となる。引き
続き矩型状のエッチングマスクを形成し,その矩型状の
エッチングマスクに対してはじめのエッチング工程とは
逆方向から特定の入射角度を有する方向性をもつ粒子線
によりをエッチングすることにより,もう一方の細線断
面も基板に対して垂直となり,制御性よく,かつ高密度
に量子細線等の微細構造を形成することができる。
【0015】もう一つの発明は,1回目のエッチングに
引き続き,矩型状のエッチングマスクを形成する際,そ
の矩型状のエッチングマスクの幅を化合物半導体の線幅
よりも大きく形成し第2のエッチングマスクとするもの
である。その矩型状のエッチングマスクに対してはじめ
のエッチング工程とは逆方向から特定の入射角度を有す
る方向性をもつ粒子線によりをエッチングする際,ひさ
し部分により1回めのエッチングで形成された垂直断面
部分はエッチングされず,もう一方の断面のみが基板に
対して垂直となる。このようなエッチングマスクを使用
すれば高密度に細線構造を制御性よく形成することがで
きる。
引き続き,矩型状のエッチングマスクを形成する際,そ
の矩型状のエッチングマスクの幅を化合物半導体の線幅
よりも大きく形成し第2のエッチングマスクとするもの
である。その矩型状のエッチングマスクに対してはじめ
のエッチング工程とは逆方向から特定の入射角度を有す
る方向性をもつ粒子線によりをエッチングする際,ひさ
し部分により1回めのエッチングで形成された垂直断面
部分はエッチングされず,もう一方の断面のみが基板に
対して垂直となる。このようなエッチングマスクを使用
すれば高密度に細線構造を制御性よく形成することがで
きる。
【0016】さらにもう一つの発明は,ドット状のエッ
チングマスクを形成し試料の法線方向を中心軸として回
転させながら,特定の入射角度を有するような方向性を
もつ粒子線によりエッチングすることで,エッチング側
面を基板に対して垂直とさせることができる。すなわ
ち,一度のエッチングプロセスで量子箱構造を形成する
ことができる。
チングマスクを形成し試料の法線方向を中心軸として回
転させながら,特定の入射角度を有するような方向性を
もつ粒子線によりエッチングすることで,エッチング側
面を基板に対して垂直とさせることができる。すなわ
ち,一度のエッチングプロセスで量子箱構造を形成する
ことができる。
【0017】
【実施例】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例に
おける化合物半導体の微細構造のひとつである量子細線
の形成方法の工程図を示すものである。図1において,
11は量子細線構造が形成されるGaAs基板,12は
GaAsバッファ層,13はAl0.3Ga0.7As障壁
層,14はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸
層,15はAl0.3Ga0.7As障壁層,16は上記結晶
構造上に形成されたエッチングマスクとなるシリコン酸
化膜,17斜め入射される塩素イオンビーム,18は2
回目のエッチングマスクとなるシリコン酸化膜,19は
反対方向から入射する塩素イオンビーム,20は形成さ
れたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線であ
る。
おける化合物半導体の微細構造のひとつである量子細線
の形成方法の工程図を示すものである。図1において,
11は量子細線構造が形成されるGaAs基板,12は
GaAsバッファ層,13はAl0.3Ga0.7As障壁
層,14はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸
層,15はAl0.3Ga0.7As障壁層,16は上記結晶
構造上に形成されたエッチングマスクとなるシリコン酸
化膜,17斜め入射される塩素イオンビーム,18は2
回目のエッチングマスクとなるシリコン酸化膜,19は
反対方向から入射する塩素イオンビーム,20は形成さ
れたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線であ
る。
【0018】以上のように構成されたこの実施例の微細
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(e)に従って説明する。
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(e)に従って説明する。
【0019】GaAs基板11上にGaAsバッファ層
12,Al0.3Ga0.7As障壁層13,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層14,Al0.3Ga0.7A
s障壁層15を連続的に結晶成長させる。ストライプパ
ターンのあるシリコン酸化膜16を形成する。ストライ
プパターンは結晶方位(110)方向になるように描画
する(a)。
12,Al0.3Ga0.7As障壁層13,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層14,Al0.3Ga0.7A
s障壁層15を連続的に結晶成長させる。ストライプパ
ターンのあるシリコン酸化膜16を形成する。ストライ
プパターンは結晶方位(110)方向になるように描画
する(a)。
【0020】塩素を用いた反応性イオンビームエッチン
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,イオンビーム17を基板の法線
方向から30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はド
ライエッチング時のエッチング速度が小さくマスクとし
て十分作用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶と
のエッチング速度の違いとエッチングマスクの後退効果
によってエッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が
得られる(b)。
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,イオンビーム17を基板の法線
方向から30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はド
ライエッチング時のエッチング速度が小さくマスクとし
て十分作用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶と
のエッチング速度の違いとエッチングマスクの後退効果
によってエッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が
得られる(b)。
【0021】次にエッチングマスク16を除去したの
ち,矩型状のシリコン酸化膜マスク18を形成する
(c)。
ち,矩型状のシリコン酸化膜マスク18を形成する
(c)。
【0022】マスクに対してはじめのエッチング工程と
は逆方向から,塩素イオンビーム19を基板の法線方向
から同じく30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜と
化合物半導体結晶とのエッチング速度の違いとエッチン
グマスクの後退効果によってエッチング溝のうち片側は
基板に垂直な断面が得られる(d)。
は逆方向から,塩素イオンビーム19を基板の法線方向
から同じく30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜と
化合物半導体結晶とのエッチング速度の違いとエッチン
グマスクの後退効果によってエッチング溝のうち片側は
基板に垂直な断面が得られる(d)。
【0023】シリコン酸化膜マスクを除去し,両断面が
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線20が得られる(d)。
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線20が得られる(d)。
【0024】斜め入射の反応性イオンビームエッチング
を用いることで,従来例に示されるような断面が台形形
状に比べて,正確に垂直な側面が得られる。多重量子井
戸を用いて,制御性よく縦方向に線幅の揃った量子細線
等の微細構造を形成することができる。
を用いることで,従来例に示されるような断面が台形形
状に比べて,正確に垂直な側面が得られる。多重量子井
戸を用いて,制御性よく縦方向に線幅の揃った量子細線
等の微細構造を形成することができる。
【0025】なお,実施例においては,GaAs/Al
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターンを格子状に形成することにより,
量子細線だけでなく量子箱のような微細パターンの形成
も可能となることは言うまでもない。
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターンを格子状に形成することにより,
量子細線だけでなく量子箱のような微細パターンの形成
も可能となることは言うまでもない。
【0026】(実施例2)図2は本発明の第2の実施例
における化合物半導体の微細構造のひとつである量子細
線の形成方法の工程図を示すものである。図2におい
て,21は量子細線構造が形成されるGaAs基板,2
2はGaAsバッファ層,23はAl0.3Ga0.7As障
壁層,24はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井
戸層,25はAl0.3Ga0.7As障壁層,26は上記結
晶構造上に形成されたエッチングマスクとなるシリコン
酸化膜,27は斜め入射される塩素イオンビーム,28
は2回目のエッチングマスクとなるシリコン酸化膜,2
9は反対方向から入射する塩素イオンビーム,30は形
成されたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線で
ある。
における化合物半導体の微細構造のひとつである量子細
線の形成方法の工程図を示すものである。図2におい
て,21は量子細線構造が形成されるGaAs基板,2
2はGaAsバッファ層,23はAl0.3Ga0.7As障
壁層,24はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井
戸層,25はAl0.3Ga0.7As障壁層,26は上記結
晶構造上に形成されたエッチングマスクとなるシリコン
酸化膜,27は斜め入射される塩素イオンビーム,28
は2回目のエッチングマスクとなるシリコン酸化膜,2
9は反対方向から入射する塩素イオンビーム,30は形
成されたGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線で
ある。
【0027】以上のように構成されたこの実施例の微細
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(e)に従って説明する。
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(e)に従って説明する。
【0028】GaAs基板21上にGaAsバッファ層
22,Al0.3Ga0.7As障壁層23,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層24,Al0.3Ga0.7A
s障壁層25を連続的に結晶成長させる。ストライプパ
ターンのあるシリコン酸化膜26を形成する。ストライ
プパターンは結晶方位(110)方向になるように描画
する(a)。
22,Al0.3Ga0.7As障壁層23,GaAs/Al
0.3Ga0.7As多重量子井戸層24,Al0.3Ga0.7A
s障壁層25を連続的に結晶成長させる。ストライプパ
ターンのあるシリコン酸化膜26を形成する。ストライ
プパターンは結晶方位(110)方向になるように描画
する(a)。
【0029】塩素を用いた反応性イオンビームエッチン
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,イオンビーム17を基板の法線
方向から30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はド
ライエッチング時のエッチング速度が小さくマスクとし
て十分作用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶と
のエッチング速度の違いとエッチングマスクの後退効果
によってエッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が
得られる(b)。
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,イオンビーム17を基板の法線
方向から30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はド
ライエッチング時のエッチング速度が小さくマスクとし
て十分作用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶と
のエッチング速度の違いとエッチングマスクの後退効果
によってエッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が
得られる(b)。
【0030】次にエッチングマスク26を除去したの
ち,矩型状のシリコン酸化膜マスク28を形成する。矩
型状のエッチングマスク28を形成する際,まず,エッ
チングされた溝の部分をレジストで埋め込み平坦化す
る。マスクの幅を化合物半導体の線幅よりも大きく形成
し第2のエッチングマスクとする。最後にレジストを除
去する(c)。
ち,矩型状のシリコン酸化膜マスク28を形成する。矩
型状のエッチングマスク28を形成する際,まず,エッ
チングされた溝の部分をレジストで埋め込み平坦化す
る。マスクの幅を化合物半導体の線幅よりも大きく形成
し第2のエッチングマスクとする。最後にレジストを除
去する(c)。
【0031】マスクに対してはじめのエッチング工程と
は逆方向から,塩素イオンビーム29を基板の法線方向
から同じく30度傾けて入射させる。エッチングされる
時,ひさし部分により1回めのエッチングで形成された
垂直断面部分はエッチングされず,もう一方の断面のみ
が基板に対して垂直となる。シリコン酸化膜と化合物半
導体結晶とのエッチング速度の違いとエッチングマスク
の後退効果によってエッチング溝のうち片側は基板に垂
直な断面が得られる(d)。
は逆方向から,塩素イオンビーム29を基板の法線方向
から同じく30度傾けて入射させる。エッチングされる
時,ひさし部分により1回めのエッチングで形成された
垂直断面部分はエッチングされず,もう一方の断面のみ
が基板に対して垂直となる。シリコン酸化膜と化合物半
導体結晶とのエッチング速度の違いとエッチングマスク
の後退効果によってエッチング溝のうち片側は基板に垂
直な断面が得られる(d)。
【0032】シリコン酸化膜マスクを除去し,両断面が
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線30が得られる(e)。
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線30が得られる(e)。
【0033】斜め入射のドライエッチングを用いること
で,従来例に示されるような断面が台形形状に比べて,
正確に垂直な側面が得られる。さらに,ひさし形状のエ
ッチングマスクを用いて,第1の実施例よりも面内に高
密度な量子細線を形成することができる。
で,従来例に示されるような断面が台形形状に比べて,
正確に垂直な側面が得られる。さらに,ひさし形状のエ
ッチングマスクを用いて,第1の実施例よりも面内に高
密度な量子細線を形成することができる。
【0034】なお,実施例においては,GaAs/Al
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターンを格子状に形成することにより,
量子細線だけでなく量子箱のような微細パターンの形成
も可能となることは言うまでもない。
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターンを格子状に形成することにより,
量子細線だけでなく量子箱のような微細パターンの形成
も可能となることは言うまでもない。
【0035】(実施例3)図3は本発明の第3の実施例
における化合物半導体の微細構造のひとつである量子箱
の形成方法の工程図を示すものである。図3において,
31は量子細線構造が形成されるGaAs基板,32は
GaAsバッファ層,33はAl0.3Ga0 .7As障壁
層,34はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸
層,35はAl0.3Ga0.7As障壁層,36は上記結晶
構造上に形成された円柱形状のシリコン酸化膜マスク,
37は塩素イオンビーム,38は形成されたGaAs/
Al0. 3Ga0.7As多重量子箱である。
における化合物半導体の微細構造のひとつである量子箱
の形成方法の工程図を示すものである。図3において,
31は量子細線構造が形成されるGaAs基板,32は
GaAsバッファ層,33はAl0.3Ga0 .7As障壁
層,34はGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸
層,35はAl0.3Ga0.7As障壁層,36は上記結晶
構造上に形成された円柱形状のシリコン酸化膜マスク,
37は塩素イオンビーム,38は形成されたGaAs/
Al0. 3Ga0.7As多重量子箱である。
【0036】以上のように構成されたこの実施例の微細
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(d)に従って説明する。
構造形成方法の工程において,以下その形成方法を工程
図(a)から(d)に従って説明する。
【0037】上図は上方から見た図,下図は断面図であ
る。GaAs基板31上にGaAsバッファ層32,A
l0.3Ga0.7As障壁層33,GaAs/Al0.3Ga
0.7As多重量子井戸層34,Al0.3Ga0.7As障壁
層35を連続的に結晶成長させる。次にマスクとなるシ
リコン酸化膜36をを形成する。パターンは円形の形状
とする(a)。
る。GaAs基板31上にGaAsバッファ層32,A
l0.3Ga0.7As障壁層33,GaAs/Al0.3Ga
0.7As多重量子井戸層34,Al0.3Ga0.7As障壁
層35を連続的に結晶成長させる。次にマスクとなるシ
リコン酸化膜36をを形成する。パターンは円形の形状
とする(a)。
【0038】塩素を用いた反応性イオンビームエッチン
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,試料を図に示す法線を中心に回
転させながら,イオンビーム37を基板の法線方向から
30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はドライエッ
チング時のエッチング速度が小さくマスクとして十分作
用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶とのエッチ
ング速度の違いとエッチングマスクの後退効果によって
エッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が得られ
る。すなわち,円柱形状が得られる(b),(c)。
グによりシリコン酸化膜をエッチングマスクとして,A
l0.3Ga0.7As障壁層,GaAs/Al0.3Ga0.7A
s多重量子井戸層,Al0.3Ga0.7As障壁層を順次エ
ッチングする。この時,試料を図に示す法線を中心に回
転させながら,イオンビーム37を基板の法線方向から
30度傾けて入射させる。シリコン酸化膜はドライエッ
チング時のエッチング速度が小さくマスクとして十分作
用する。シリコン酸化膜と化合物半導体結晶とのエッチ
ング速度の違いとエッチングマスクの後退効果によって
エッチング溝のうち片側は基板に垂直な断面が得られ
る。すなわち,円柱形状が得られる(b),(c)。
【0039】シリコン酸化膜マスクを除去し,両断面が
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線38が得られる(e)。
基板に垂直なGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細
線38が得られる(e)。
【0040】斜め入射のドライエッチングと基板回転を
用いることで,従来例に示されるような断面が台形形状
に比べて,正確に垂直な側面が一度のエッチングプロセ
スで形成できる。
用いることで,従来例に示されるような断面が台形形状
に比べて,正確に垂直な側面が一度のエッチングプロセ
スで形成できる。
【0041】なお,実施例においては,GaAs/Al
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターン一つだけ用いたが,パターンを2
次元アレイ状に形成することにより,多数の量子箱のよ
うな微細パターンの形成も可能となることは言うまでも
ない。
0.3Ga0.7As系の化合物半導体を用いたが,InP系
その他の化合物半導体結晶を用いることも可能である。
また,マスクパターン一つだけ用いたが,パターンを2
次元アレイ状に形成することにより,多数の量子箱のよ
うな微細パターンの形成も可能となることは言うまでも
ない。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
量子細線等の化合物半導体微細構造を均一性や制御性が
よく,かつ高密度に形成する方法を提供することがで
き,その実用的効果は大きい。
量子細線等の化合物半導体微細構造を均一性や制御性が
よく,かつ高密度に形成する方法を提供することがで
き,その実用的効果は大きい。
【図1】本発明の第1の実施例における化合物半導体の
微細構造形成方法の工程図
微細構造形成方法の工程図
【図2】本発明の第2の実施例における化合物半導体の
微細構造形成方法の工程図
微細構造形成方法の工程図
【図3】本発明の第3の実施例における化合物半導体の
微細構造形成方法の工程図
微細構造形成方法の工程図
【図4】従来の化合物半導体基板上への微細構造形成方
法のプロセスの概略図
法のプロセスの概略図
11 GaAs基板 12 GaAsバッファ層 13 Al0.3Ga0.7As障壁層 14 GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸層 15 Al0.3Ga0.7As障壁層 16 シリコン酸化膜 17 塩素イオンビーム(斜め入射) 18 シリコン酸化膜 19 塩素イオンビーム(斜め入射) 20 GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線 21 GaAs基板 22 GaAsバッファ層 23 Al0.3Ga0.7As障壁層 24 GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸層 25 Al0.3Ga0.7As障壁層 26 シリコン酸化膜 27 塩素イオンビーム(斜め入射) 28 シリコン酸化膜 29 塩素イオンビーム(斜め入射) 30 GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子細線 31 GaAs基板 32 GaAsバッファ層 33 Al0.3Ga0.7As障壁層 34 GaAs量子井戸層 35 Al0.3Ga0.7As障壁層 36 シリコン酸化膜 37 塩素イオンビーム(斜め入射) 38 GaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子箱 41 GaAs基板 42 GaAsバッファ層 43 Al0.3Ga0.7As障壁層 44 GaAs量子井戸層 45 Al0.3Ga0.7As障壁層 46 シリコン酸化膜 47 レジストパターン 48 塩素プラズマ 49 GaAs量子細線
Claims (4)
- 【請求項1】単一量子井戸構造もしくは多重量子井戸構
造を有する化合物半導体上にエッチングマスクを形成す
る工程と,前記化合物半導体とエッチングマスクとを特
定の入射角度を有する方向性をもつ粒子線によりエッチ
ングする工程と,引き続き矩型状のエッチングマスクを
形成する工程と,その矩型状のエッチングマスクに対し
て第一のエッチング工程とは逆方向から特定の入射角度
を有する方向性をもつ粒子線により前記化合物半導体と
エッチングマスクとをエッチングする工程とを備えたこ
とを特徴とする化合物半導体の微細構造形成方法。 - 【請求項2】方向性をもつ粒子線によりエッチングする
工程が反応性イオンビームエッチング法であることを特
徴とする請求項1記載の化合物半導体の微細構造形成方
法。 - 【請求項3】第1のエッチング工程で形成された化合物
半導体の線幅よりも線幅の大きい第2のエッチングマス
クを用いることを特徴とする請求項1記載の化合物半導
体の微細構造形成方法。 - 【請求項4】ドット状のエッチングマスクを形成する工
程と,試料の法線方向を中心軸として回転させながらエ
ッチングすることを特徴とする請求項1記載の化合物半
導体の微細構造形成方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4226882A JPH0677181A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 化合物半導体の微細構造形成方法 |
US08/002,973 US5376225A (en) | 1992-08-26 | 1993-01-11 | Method of forming fine structure on compound semiconductor with inclined ion beam etching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4226882A JPH0677181A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 化合物半導体の微細構造形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0677181A true JPH0677181A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16852060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4226882A Pending JPH0677181A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 化合物半導体の微細構造形成方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5376225A (ja) |
JP (1) | JPH0677181A (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3540047B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2004-07-07 | 株式会社島津製作所 | 微細パターン作成方法 |
US5668018A (en) * | 1995-06-07 | 1997-09-16 | International Business Machines Corporation | Method for defining a region on a wall of a semiconductor structure |
KR100223325B1 (ko) * | 1995-12-15 | 1999-10-15 | 김영환 | 반도체 장치의 미세패턴 제조방법 |
US6139647A (en) * | 1995-12-21 | 2000-10-31 | International Business Machines Corporation | Selective removal of vertical portions of a film |
US5767017A (en) * | 1995-12-21 | 1998-06-16 | International Business Machines Corporation | Selective removal of vertical portions of a film |
JPH09312378A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-12-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US6238582B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-05-29 | Veeco Instruments, Inc. | Reactive ion beam etching method and a thin film head fabricated using the method |
DE10115912A1 (de) * | 2001-03-30 | 2002-10-17 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und Verwendung einer Ionenstrahlanlage zur Durchführung des Verfahrens |
JP2003101069A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-04 | Nagoya Industrial Science Research Inst | Iii族窒化物量子ドットおよびその製造方法 |
US9780366B2 (en) | 2013-08-29 | 2017-10-03 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Silicon microstructuring method and microbattery |
KR101943553B1 (ko) | 2014-11-25 | 2019-04-18 | 삼성전자주식회사 | 좌우 대칭의 이온 빔을 이용한 패턴 형성 방법, 이를 이용한 자기 기억 소자의 제조방법, 및 좌우 대칭의 이온 빔을 발생시키는 이온 빔 장비 |
CN107414289B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种激光剥离方法及激光剥离系统 |
US11119405B2 (en) * | 2018-10-12 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Techniques for forming angled structures |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5275341A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-24 | Rikagaku Kenkyusho | Method of producing echelette grating |
FR2562339B1 (fr) * | 1984-04-03 | 1986-06-20 | Bouadma Noureddine | Procede de realisation d'un miroir de laser a semi-conducteur, par usinage ionique |
GB8413170D0 (en) * | 1984-05-23 | 1984-06-27 | British Telecomm | Production of semiconductor devices |
JP2650930B2 (ja) * | 1987-11-24 | 1997-09-10 | 株式会社日立製作所 | 超格子構作の素子製作方法 |
US4851368A (en) * | 1987-12-04 | 1989-07-25 | Cornell Research Foundation, Inc. | Method of making travelling wave semi-conductor laser |
US5035770A (en) * | 1989-05-01 | 1991-07-30 | Hewlett-Packard Company | Methods of making surface relief gratings |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP4226882A patent/JPH0677181A/ja active Pending
-
1993
- 1993-01-11 US US08/002,973 patent/US5376225A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5376225A (en) | 1994-12-27 |
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