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超微粒子構造の作製方法 コモンズ

国内特許コード P03A000542
整理番号 U1998P128
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願平10-303944
公開番号 特開2000-133794
登録番号 特許第3015883号
出願日 平成10年10月26日(1998.10.26)
公開日 平成12年5月12日(2000.5.12)
登録日 平成11年12月24日(1999.12.24)
発明者
  • 小宮山 宏
  • 白川 宏昭
  • 大沢 利男
出願人
  • 学校法人東京大学
発明の名称 超微粒子構造の作製方法 コモンズ
発明の概要 数nmスケ-ルの極微細な粒子から構成される超微粒子構造を作製する方法を提供する。基板1上に、堆積させるべき物質と濡れ性の低い物質からなる薄膜2を形成する。次いで、この薄膜2に堆積させるべき物質と濡れ性の高い開口部3を形成した後、前記堆積させるべき物質にスパッタリングなどを施して基板1上に、堆積させるべき物質粒子4を堆積させる。すると、物質粒子4は薄膜2の表面2A上をマイグレートし、エネルギー的に安定な開口部3に落ち込んで集積し、衝突結合してなる極微細粒子5を形成する。
従来技術、競合技術の概要 近年の半導体の微細加工技術は急速な発展を遂げており、大規模集積回路(LSI)などにおいては、300nmの大きさのものを実現できるに至っている。一方、半導体中で電子を数十nmの極微小領域に閉じ込めた場合、電子の量子力学的な性質が顕著になることから、この性質を利用することにより電子干渉波素子、あるいは電子1個1個を操作する単電子素子などの新しい機能をもつデバイスへの道が開かれる。さらに、量子細線や量子ドットなどの低次元量子構造を、例えば、半導体レーザの活性層などに応用すると、従来の半導体レーザに比べて特性の飛躍的な向上が理論的に予測されている。したがって、半導体の微細加工技術においては、nmスケールの加工技術の実現が強く望まれている。この目的のため、例えば、半導体の量子細線又は量子ドットを作製するに当たっては、結晶成長によって量子井戸構造を形成し、ウエハをリソグラフィとエッチングによって細線状あるいは矩形状に加工し、次いで、加工側壁を2度目の再成長により埋め込む方法などが開発されている。また、同じく、半導体の量子細線及び量子ドットなどの低次元量子構造を作製するに当たって、1結晶の低指数面からわずかにずれた表面(微傾斜面)を用い、結晶表面の原子面の段差(ステップ)を起点に横方向に成長するステップフローモードを利用して細線構造を作製する方法、2部分的に非晶質で覆われた基板結晶の開口部上に、ファセットと呼ばれる小面を持った立体構造を選択的に形成した後、この構造上の部分的に量子細線あるいは量子ドット構造を形成し、さらに上部を他の半導体結晶で覆う方法、3凹凸などの加工を施した基板結晶上に結晶成長する際に、成長速度の違いを利用して特定の場所に量子細線又は量子ドット構造を形成し、さらに、他の半導体結晶などで覆う方法、4格子定数の異なるヘテロ接合間に生じるひずみなどを利用して、下地結晶に特別の加工を施さず、自然に量子ドットを形成する方法、などの結晶成長技術を利用した方法等が開発されている。
産業上の利用分野 半導体の微細加工技術における、量子細線や量子ドットなどの作製に好適に用いることのできる超微粒子構造の作製方法
特許請求の範囲 【請求項1】 基板上に物質を堆積させて、前記基板上に極微細な粒子からなる超微粒子構造を作製する方法であって、前記基板の表面に堆積させるべき前記物質に対して濡れ性の低い部分と高い部分とを形成するとともに、前記濡れ性の高い部分は前記基板の表面に形成された開口部から構成し、前記堆積させるべき物質からなる粒子を前記基板上に堆積させた後、前記開口部に集積させることにより前記開口部内に前記極微細な粒子を形成するとともに、前記開口部を埋め込み、前記堆積させるべき物質からなる粒子を被覆することによって前記極微細な粒子の大きさの増大を停止するようにしたことを特徴とする、超微粒子構造の作製方法。
【請求項2】 前記堆積させるべき物質は、スパッタリング法を用いて堆積させることを特徴とする、請求項1に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項3】 前記堆積させるべき物質の堆積速度は、0.01~10nm/秒であることを特徴とする、請求項2に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項4】 前記基板上における前記堆積させるべき物質の量を変化させることにより、前記超微粒子構造を構成する前記極微細な粒子の大きさを調節することを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項5】 前記基板上における前記堆積させるべき物質の量の変化は、前記基板上における前記堆積させるべき物質の堆積速度を調節することによって行うことを特徴とする、請求項4に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項6】 前記基板の温度を変化させることにより、前記超微粒子構造を構成する前記極微細な粒子の大きさを調節することを特徴とする、請求項1~5のいずれか一に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項7】 前記超微粒子構造を構成する前記極微細な粒子は、前記基板上に堆積された前記堆積させるべき物質をマイグレーションさせて、互いに衝突結合させることにより増大させることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一に記載の超微粒子構造の作製方法。
【請求項8】 前記基板の表面の濡れ性は、この基板の表面を前記堆積させるべき物質に対して濡れ性の低い物質で直接的に覆うことにより低下させることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一に記載の超微粒子構造の作製方法。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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