電子波デバイスのための極限構造の制御と評価

电子波器件极限结构控制与评估

• 批准号: 02251202
• 负责人: 白木 靖寛
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1993
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02251202/
• 关键词: 電子波; メゾスコピック領域; 超微細構造; 電子線描画; AlGaAs; GaAs極微細線; ウェットエッチング; ブル-シフト; 一次元閉じ込め

本研究の目的は、メゾスコピック領域における電子波干渉に関する基礎研究および新しい量子効果を利用した極微電子波デバイスを開発することである。本年度では、(1)電子線描画法による50nm以下の寸法の描画、化学エッチングによる超微細加工、超微細構造の評価、および(2)イオン線リソグラフィによる無機レジストパタ-ニングについての検討を行った。(1)では特に、最小ビ-ム径8nmの電子線を駆使してPMMAによる超微細パタ-ン形成方法の確立を目指した。今回我々は、新たに開発した2段階ウエットエッチング法とGaAsの順・逆メサ異方性エッチング特性を利用して、従来難度が極めて高いとされてきたAlGaAs/GaAs系材料の超微細加工に成功した。これにより、AlGa As/GaAs同量子井戸を基板平面方向に微細化し、線幅30nm程度のAlGaAs/GaAs極微細線のアレイを作製できた。さらに、この極微細線の発光特性をフォトルミネッセンス法で評価したところ、予想どおりに30nmの細線構造において、顕著な発光エネルギ-のブル-シフトが観測された。また、一般的な加工法であるドライエッチングによる細線構造からの発光に比べて、我々のウエットエッチングでは加工損傷による非発光部分が極めて小さく、光の一次元閉じ込めへの発展が期待できることが判った。これにより、当初の目的であったメゾスコピック領域にはいる半導体極限構造の作製制御法の基礎固めはほぼ整ったといえる。一方、(2)に関しては、Gaの収束イオン線を用いてプラズマ堆積したSiNx系レジストの表面改質と塩素ガスドライエッチングを組み合せた、真空リソグラフィの新たな手法を開発した。この結果、真空一貫プロセスによってメゾスコピック領域に入る超微細構造作製への展望が開けた。

は の purpose, this study メ ゾ ス コ ピ ッ ク field に お け る electron wave dry involved に masato す る basic research お よ び new し い quantum unseen fruit を using し た extremely microelectronics wave デ バ イ ス を open 発 す る こ と で あ る. This year で は, (1) electronic line drawing に よ る below 50 nm の inch の is painted, chemical エ ッ チ ン グ に よ る superfine machining, ultra micro structure の review 価, お よ び (2) イ オ ン line リ ソ グ ラ フ ィ に よ る inorganic レ ジ ス ト パ タ - ニ ン グ に つ い て の 検 line for を っ た. (1) で は に, minimum diameter ビ - ム 8 nm の electronic line を 駆 make し て PMMA に よ る superfine パ タ - ン の forming method to establish を refers し た. Today to my 々 は, new た に open 発 し た 2-stage order ウ エ ッ ト エ ッ チ ン グ method と GaAs の shun, inverse メ サ square difference エ ッ チ ン グ features を using し て, 従 to difficulty が め て high い と さ れ て き た AlGaAs/GaAs materials の superfine processing に successful し た. <s:1> れによ れによ, AlGaAs/GaAs is in the same quantum well を substrate plane direction に miniaturization <e:1>, line width 30nm degree <s:1> AlGaAs/GaAs extremely fine line <s:1> アレ を を fabrication で た た た. さ ら に, こ の extremely fine line の 発 light feature を フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス method で review 価 し た と こ ろ, to want to ど お り に 30 nm の thread structure に お い て, 顕 な 発 light エ ネ ル ギ - の ブ ル - シ フ ト が 観 measuring さ れ た. ま た, general な processing method で あ る ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ る thread structure か ら の 発 に light than べ て, I 々 の ウ エ ッ ト エ ッ チ ン グ で は machining damage に よ る non 発 light part が め て small さ く a closure, light の じ 込 め へ の 発 exhibition が expect で き る こ と が convicted っ た. こ れ に よ り, の original purpose で あ っ た メ ゾ ス コ ピ ッ ク field に は い る semiconductor structure limit の suppression method for system based solid め の は ほ ぼ whole っ た と い え る. Party, (2) に masato し て は, Ga の 収 beam イ オ を ン line with い て プ ラ ズ マ accumulation し た SiNx department レ ジ ス ト の surface modification と salt element ガ ス ド ラ イ エ ッ チ ン グ を group み close せ た, vacuum リ ソ グ ラ フ ィ の new た な gimmick を open 発 し た. The <s:1> <s:1> results, vacuum consistent プロセスによってメゾスコピッ に field に into る ultrafine structure fabrication へ <s:1> prospects が open けた.

项目成果

E.Ishikawa,K.Onabe,S.Fukatsu,Y.Shiraki,and R.Ito: "Fabrication of guasiーoneーdimensional Al_<0.3>Ga_<0.7>As/GaAs quantum uell wire" Appl.Phys.Lett.(1991)

E. Ishikawa、K. Onabe、S. Fukatsu、Y. Shiraki 和 R. Ito：“准一维 Al_<0.3>Ga_<0.7>As/GaAs 量子线的制造”Appl.Phys.Lett。 (1991)

G.P.Li,L.Guo,T.Katoh,Y.Nagamune,S.Fukatsu,Y.Shiraki and R.Ito: "Fabrication of GaAs Ultrafine gratings by SingleーLayerーMasked SiCl_4 Reactive Ion Etching" Jpn.J.Appl.Phys.29. L1213-L1216 (1990)

G.P.Li、L.Guo、T.Katoh、Y.Nagamune、S.Fukatsu、Y.Shiraki 和 R.Ito：“通过单层掩模 SiCl_4 反应离子刻蚀制备 GaAs 超细光栅” Jpn.J.Appl。物理.29。L1213-L1216（1990）

T.Katoh,Y.Nagamune,G.P.Li,S.Fukatsu,Y.Shiraki ant R.Ito: "Fabrication of ultrafine gratings on GaAs by electron beam lithography and twoーstep wet chemical etching" Appl.Phys.Lett.57. 1212-1214 (1990)

T.Katoh、Y.Nagamune、G.P.Li、S.Fukatsu、Y.Shiraki ant R.Ito：“通过电子束光刻和两步湿化学蚀刻在 GaAs 上制作超细光栅”Appl.Phys.Lett.57。 1212-1214 (1990)

S.Takahashi,M.Ohashi,S.Fukatsu,Y.Shiraki,and R.Ito: "A Novel Vacuum Lithography with SN_2 Resist by Focused Ion Beam Exposure and Dry Etching Development" A.P.C.T.(Advanced Processing and Characterization Technologies)proceedings. (1991)

S.Takahashi、M.Ohashi、S.Fukatsu、Y.Shiraki 和 R.Ito：“通过聚焦离子束曝光和干法蚀刻开发采用 SN_2 抗蚀剂的新型真空光刻”A.P.C.T.（先进加工和表征技术）论文集。

S.Takahashi,M.Ohashi,S.Fukatsu,Y.Shiraki and R.Ito: "Vacuum Lithography by an focused ion beam exposure of SiNx combined with dry etching." Appl.Phys.Lett.(1991)

S.Takahashi、M.Ohashi、S.Fukatsu、Y.Shiraki 和 R.Ito：“通过 SiNx 聚焦离子束曝光与干法蚀刻相结合的真空光刻。”