(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン酸化物層上に均一なサイズ及び配列を有する、シリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基板２１と、シリコン基板２１上に形成されたシリコン酸化物層２４ａと、シリコン酸化物層２４ａ上に均一に整列形成された複数のナノドット２６ａとを備えるシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体であって、ナノドット２６ａは、シリコンまたはＡｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つの金属材料から形成され、（ａ）シリコン基板２１上に均一な配列で複数の金属ナノドット２６ａを形成する工程と、（ｂ）シリコン基板２１及び金属ナノドット２６ａ上にシリコン酸化物層２４ａを形成する工程と、（ｃ）シリコン酸化物層２４ａ上の金属ナノドット２６ａと対応する位置に均一な配列を有するナノドット２６ａを形成する工程とを含む。【選択図】図２Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に形成されたシリコン酸化物層と、
前記シリコン酸化物層上に均一に整列形成された複数のナノドットと、
を備えることを特徴とするシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体。
【請求項２】
前記ナノドットは、シリコンまたは金属材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体。
【請求項３】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする請求項２に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体。
【請求項４】
前記ナノドットと対応する領域の前記シリコン基板と前記シリコン酸化物層との間に形成された金属ナノドットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体。
【請求項５】
（ａ）シリコン基板上に均一な配列で複数の金属ドットを形成する工程と、
（ｂ）前記シリコン基板及び前記金属ドット上にシリコン酸化物層を形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン酸化物層上の前記金属ドットと対応する位置に均一な配列を有するナノドットを形成する工程と、
を含むことを特徴とするシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項６】
前記金属ドットを形成する金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする請求項５に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項７】
前記（ａ）工程は、
（１１１）方向性を有するシリコン基板上に金属材料の１モノレイヤの薄膜を高温下で成膜して形成することを特徴とする請求項５に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項８】
前記（ｂ）工程は、
化学気相成長法によって、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏから構成される混合ガスを使用して、前記シリコン基板及び前記金属ドット上に前記シリコン酸化物層を形成することを特徴とする請求項５に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項９】
前記（ｃ）工程は、
シリコンまたは金属材料を前記シリコン酸化物層上に被覆して、周辺部に比べて表面応力の高い前記金属ドットと対応する位置にナノドットを形成することを特徴とする請求項５に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項１０】
（ａ）シリコン基板上に均一な配列で複数の金属ドットを形成する工程と、
（ｂ）前記シリコン基板を酸化させて、前記金属ドットの下部にシリコン酸化物層を形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン酸化物層及び前記金属ドット上にシリコンを被覆して均一な配列を有するナノドットを形成する工程と、
を含むことを特徴とするシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記金属ドットを形成する金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする請求項１０に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記（ａ）工程は、
（１１１）方向性を有するシリコン基板上に金属材料の１モノレイヤの薄膜を高温下で成膜して形成することを特徴とする請求項１０に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｂ）工程は、酸素プラズマ工程または熱酸化工程によって行うことを特徴とする請求項１０に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記シリコン酸化物層を形成した後、水素プラズマ工程をさらに実施することを特徴とする請求項１０に記載のシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン酸化物上に形成されたナノドット及びその製造方法に関し、さらに詳細には、シリコン酸化物上に規則的な配列を表わすように、その位置を制御して形成させたナノドット構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノドットは、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）、レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）、光検出器などの光学素子、単電子素子に利用されるものであって、素子の閾値電流が低くなるか、またはリテンション特性が向上し、光利得が大きくなるという長所がある。
例えば、フラッシュメモリ素子のフローティングゲートを複数個のナノドットが分散された形態に製造すると、情報保存時、従来のフラッシュメモリ素子に比べて所要電流が小さくて電力消費が減少する。そして、約１０ｎｍより小さなサイズのナノドットをフローティングゲートとして採用すると、常温でクーロン閉塞現象が発生して閾値電圧シフトが量子化されてマルチビット情報の保存が可能である。したがって、このようなナノドット適用技術は、次世代有望技術として注目されている。
【０００３】
従来のナノドットは、サンプルについてイオン注入によるか、または単純な工程条件（蒸着温度及び圧力）を調節して形成されるので、均一なサイズ及び均一な分布を有するナノドットを得ることが難しかった。
【０００４】
ナノドットを応用するためには、そのサイズを均一に制御でき、かつ規則的に配列できるナノドットの製造方法を開発しなければならない。
従来の技術によってＳｉ上にＧｅナノドットを形成させ、局部的な応力が加えられる部位で核生成密度の高い性質を利用したものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
まず、図１Ａに示すように、シリコン基板１１ａ上にＧｅナノドット１２ａを形成する。最初に形成されたＧｅナノドット１２ａは、そのサイズ及び配列状態が不均一である。このようなサイズの不均一性を解消するために、図１Ｂに示すように、最初に形成したＧｅナノドット１２ａ上に、シリコン１１ｂをコーティングする。このようなシリコン１１ｂの蒸着によって、その表面は平坦になるが、蒸着されたシリコン１１ｂの表面応力は、内部に形成されたＧｅナノドット１２ａによって調節される。
【０００６】
次に、このシリコン１１ｂ上に、２次Ｇｅナノドット１２ｂが形成されるとき、２次Ｇｅナノドット１２ｂが形成される位置は、最初に形成されたＧｅナノドット１２ａによって影響を受ける。例えば、互いに近接して形成された二つのＧｅナノドット１２ａの領域に対応するシリコン１１ｂ上に形成された２次Ｇｅナノドット１２ｂは、最初は、表面応力が最小となる領域に形成される。
すなわち、２個のＧｅナノドット１２ａの間に対応するシリコン１１ｂ上に形成される。
【０００７】
図１Ｂに示すように、シリコン１１ｂと２次Ｇｅナノドット１２ｂとを、前記したような原理を用いて繰り返し形成すると、次第に均一なサイズ及び分布を有するＧｅナノドット１２ｂを形成することができる。
なお、図１Ａ及び図１Ｂに示す方法以外に、ナノドットを均一なサイズ及び間隔を有するように形成する方法として転位ネットワークを利用する例が開示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
これを説明すると、次の通りである。まず、基板上に規則性を有する転位ネットワークを形成する。そして、その基板上に物質を蒸着させると、その物質の原子を一定の位置に移動させて結晶化させることによって、結果的に、規則性のあるナノドットアレイを形成する。このような方法によって、規則的な転位ネットワークを形成するためには、ナノドットを形成させる前に基板上に整合ストレイン（コヒーレンス歪）を誘発するように、前処理を先にしなければならない。
【０００９】
また、前記した転位ネットワークを利用した方法と類似した概念で、シリコン基板上にＧａ、Ｉｎ、ＴｉまたはＡｌなどの原子層を形成する場合、その原子層蒸着温度及び熱処理温度を適当に調節して規則的な配列を有する金属ナノドットの形成が可能であるということが知られている。これは、シリコン表面の結晶欠陥でのポテンシャル差のために形成される原子がシリコン基板上のエネルギー的に安定した位置に移動して結晶化することによって、規則的な配列を有する金属ナノドットが形成されると期待される。前記したように、多様で規則的な配列を有するナノドット形成方法は、一定の規則性を有するように前処理が行われた基板上にナノドットを形成する方法を表わしている。
【非特許文献１】Ｊ．Ｔｅｒｓ  ｏｆ  ｆｅｔａｌ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌ．７６，Ｎｏ．１０，ｐ．１６７５（１９９６）
【非特許文献２】Ｈ．Ｂｒｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．  Ｎａｔｕｒｅ  ｖｏｌ．３９４，ｐ．４５１  Ｊｕｌｙ（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、メモリ素子などの半導体素子にナノドットを有効に利用するためには、ナノドットをシリコン酸化物層（ＳｉＯ2）のような規則性のない膜の表面上に形成させなければならない。
また、シリコン酸化物層上に約１０ｎｍ以下の均一なサイズを有するナノドットを一定の間隔で調節されたアレイ状に製造する技術は知られていない。
すなわち、シリコン酸化物層上にナノドットを形成する方法であって、１）初期核生成密度を向上させるために、シリコン酸化物層の内部応力を調節する方法と、２）表面シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の密度を調節する方法とを紹介した。
しかし、このような方法によると、高密度のナノドットの製造が可能であるが、ナノドットのサイズ調節が難しく、かつ位置制御が難しくて所望の配列に形成し難いため、実際には、半導体素子に応用し難いという問題点があった。
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、半導体素子に容易に応用できるようにシリコン酸化物層上に均一なサイズ及び配列を有する、シリコン酸化物上に形成されたナノドットの構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成されたシリコン酸化物層と、前記シリコン酸化物層上に均一に整列形成された複数のナノドットと、を備えるシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体を提供する。
【００１３】
本発明において、前記ナノドットは、シリコンまたは金属材料から形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記ナノドットと対応する領域の前記シリコン基板と前記シリコン酸化物層との間に形成された金属ナノドットをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、（ａ）シリコン基板上に均一な配列で複数の金属ドットを形成する工程と、（ｂ）前記シリコン基板及び前記金属ドット上にシリコン酸化物層を形成する工程と、（ｃ）前記シリコン酸化物層上の前記金属ドットと対応する位置に均一な配列を有するナノドットを形成する工程と、を含むシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法を提供する。なお、金属ドットは金属ナノドットを含んで意味している。
【００１７】
本発明において、前記金属ドットを形成する金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする。
【００１８】
本発明において、前記（ａ）工程は、（１１１）方向性を有するシリコン基板上に金属材料の１モノレイヤの薄膜を高温下で成膜して形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記（ｂ）工程は、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏから構成される混合ガスを使用して、前記シリコン基板及び前記金属ドット上にシリコン酸化物層を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明において、前記（ｃ）工程は、シリコンまたは金属材料を前記シリコン酸化物層上に被覆して、周辺部に比べて表面応力の高い前記金属ドットと対応する位置にナノドットを形成することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明では、（ａ）シリコン基板上に均一な配列で複数の金属ドットを形成する工程と、（ｂ）前記シリコン基板を酸化させて、前記金属ドットの下部にシリコン酸化物層を形成する工程と、（ｃ）前記シリコン酸化物層及び前記金属ドット上にシリコンを被覆して、均一な配列を有するナノドットを形成する工程と、を含むシリコン酸化物上に形成されたナノドット構造体の製造方法を提供する。
【００２２】
本発明において、前記金属ドットを形成する金属材料は、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのいずれか一つであることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、前記（ａ）工程は、（１１１）方向性を有するシリコン基板上に金属材料の１モノレイヤの薄膜を高温下で成膜して形成することを特徴とする。
【００２４】
本発明において、前記（ｂ）工程は、酸素プラズマ工程または熱酸化工程によって行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明において、前記シリコン酸化物層を形成した後、水素プラズマ工程をさらに実施することを特徴とする。
【００２６】
本発明の実施形態に係るナノドット構造体は、シリコン、シリコン酸化物及びシリコン酸化物上に形成され、均一なサイズ及び配列を有するナノドットを含む構造を有している。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るナノドット構造体の製造方法は、シリコン酸化物層上に均一なサイズ及び配列を有するナノドット構造体を製造できる。
また、本発明に係るナノドット構造体は、多様な半導体素子、例えば、ＬＥＤ、ＬＤまたは光検出器などの光学素子及びメモリ素子に応用され、半導体素子の閾値電流を低減させたり、リテンション特性を向上させたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本実施形態に係るナノドット構造体及びその製造方法についてさらに詳細に説明する。
[第１の実施形態]
第１の実施形態について説明する。
図２Ａないし図２Ｄ及び図３Ａないし図３Ｄは、本発明の実施形態に係るナノドット構造体の製造方法を示す図面である。
図２Ａに示すように、まず、シリコン基板２１を設け、好ましくは（１１１）結晶方向を有するシリコン基板２１を用意する。ここで、（１１１）結晶方向を有するシリコン基板２１上には、一定の周期的な波形の屈曲を有する凹凸部２２が設けられている。単結晶シリコンが（１１１）方向になると、別途の工程なしに、その表面には自然に微細凹凸部２２が形成される。
図２Ａに示すように、このような凹凸部２２を誇張して示したが、実際には、非常に微細な構造であり、凹凸部２２は、周期ｄを有する原子単位の表面リリーフ形態を表わす。
【００２９】
次いで、図２Ｂに示すように、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのような金属材料の薄膜をシリコン基板２１上に形成することにより、シリコン基板２１の表面形態によって、位置による物質の蒸着程度が変化する。すなわち、凹凸部２２の凹部に蒸着される量が凸部より上に蒸着される量より相対的に多い。本発明において使用可能な金属材料は、本発明の目的効果を損なわない限り特に限定されるものではなく、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのような金属単体または合金を用いることができる。また、本発明においてシリコン基板２１上に金属材料の薄膜を形成する方法も特に限定されるものではなく、一般には蒸着により形成する。この場合、金属材料の薄膜が、１モノレイヤより薄くなるように制御することが好ましい。この意味は、（１１１）結晶方向を有するシリコン基板２１の表面に形成する金属の厚さを、金属自体の単原子のサイズより薄くなるように金属薄膜を高温下で成膜すると、結果的に、金属ナノドット（金属ドット）２３は、シリコン基板２１の凹凸部２２の凸部の間に形成された構造体となる。
このため、シリコン基板２１の表面には１モノレーヤが装着される時間を測定して、これより短い時間に蒸着する。この場合、シリコン基板２１の凹凸部２２上には、金属単原子２３ａが不規則に蒸着される。そして、熱処理を行うことにより、金属単原子２３ａが凹凸部２２の間に移動する。図２Ｂは、これを誇張して示す図面である。
【００３０】
前記のように形成することにより、シリコン基板２１上に金属ナノドット２３が規則的に整列をした形態の構造体が得られる。本発明の目的は、シリコン酸化物層（ＳｉＯ2）上に均一なサイズ及び整列構造を有するナノドット構造体を得ることであるが、このような目的は、図２Ｂに示すように、シリコン基板２１上に金属ナノドット２３を形成させた構造を基盤として達成される。但し、図２Ｂに示した構造に基づいて、シリコン酸化物層上に均一なサイズ及び整列構造を有するナノドット構造体を得るための製造工程が、次の方法と、後記する第２の実施形態による方法によって実現される。
【００３１】
まず、図２Ｃに示すように、ナノドット２３が形成されたシリコン基板２１上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法によってシリコン酸化物層２４ａを形成する。この場合、金属ナノドット２３の上部に形成させたシリコン酸化物層２４ａ領域は、シリコン酸化物層２４ａ領域の下部の金属ナノドット２３の影響を受けて、その周辺部位に比べて内部応力が相対的に高い応力集中部２５が存在する。これは、図１Ｂに示したＧｅナノドット１２ｂの上部のシリコン層１１ｂに応力が集中することと同様である。そして、図２Ｄに示すように、シリコン酸化物層２４ａの上部にＣＶＤ法などによってシリコンを蒸着してナノドット２６ａを形成する。ここで、図２Ｄに示したナノドット２６ａを形成する原理を簡単に説明する。
【００３２】
金属ナノドット２３が形成された部位にシリコン酸化物層２４ａを形成すると、他の部位に比べて高い応力が作用する応力集中部２５が形成される。応力集中部２５がシリコン酸化物層２４ａの表面に影響するのに十分な薄さでシリコン酸化物層２４ａを形成すると、シリコン酸化物層２４ａの表面に対する応力の分布が変化する。したがって、シリコン酸化物層２４ａの表面は、部位によって応力の分布が異なる構造となる。
【００３３】
このようなシリコン酸化物層２４ａの表面の応力分布は、シリコン酸化物層２４ａの下部の対応する位置に配置された金属ナノドット２３が形成されているか否かに依存しており、そして、シリコン酸化物層２４ａ上に被覆された物質の結晶成長にも影響を与える。その結果に、シリコン酸化物層２４ａ上にシリコンなどの物質を被覆すると、主に応力集中部２５に対応する領域を中心に結晶成長が起こって、ナノドット２６ａを形成する。そして、シリコン酸化物層２４ａを形成させる物質の蒸着速度を一定に調節すると、均一なサイズのナノドット２６ａを形成することができる。したがって、シリコン酸化物層２４ａ上に均一なサイズ及び配列を有するナノドット２６ａ構造体が得られる。ここで、シリコン酸化物層２４ａ上に形成するナノドット２６ａは、シリコンだけでなく、Ａｌ、Ｔｉ、ＩｎまたはＧａのような金属など、その種類に限定されずに使用できる。
【００３４】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３Ａに示すように、シリコン基板２１上に金属ドット（金属ナノドット）２３を形成させたサンプルに対して、プラズマ酸化工程または熱酸化工程を実施する。これにより、図３Ｂに示すように、金属ナノドット２３の下部のシリコン基板２１の表面領域を酸化させて、結果的に、シリコン酸化物層２４ｂを形成する。
【００３５】
次いで、図３Ｃに示すように、シリコン酸化物層２４ｂ及び金属ナノドット２３上にシリコンなどの物質を被覆する。ここで、金属ナノドット２３と隣接した領域のシリコン以外の、シリコン酸化物層２４ｂの凹凸部２２上に被覆したシリコン層２６ｂを除去せねばならない。このために、シリコン層２６ｂを被覆する前に、まず、シリコン酸化物層２４ｂに対して水素プラズマ処理を行う。水素プラズマ処理を行い、シリコン層２６ｂをシリコン酸化物層２４ｂ上に被覆した後、約８００℃の温度で加熱すると、下記の化学反応式（１）のような化学反応が起こる。
ＳｉＯ2＋Ｓｉ→ＳｉＯ＋ＳｉＯ            （１）
この化学反応式（１）を参照すると、水素プラズマ処理されたシリコン酸化物層２４ｂは、シリコン層２６ｂと反応して揮発性ＳｉＯを形成する。このような化学反応は、シリコン酸化物層２４ｂの凹凸部２２の表面で主に発生し、結果的に、図３Ｄに示すように、凹凸部２２の表面に蒸着したシリコンは、すべて除去される。その結果に、シリコン酸化物層２４ｂ上に形成された金属ナノドット２３及びこの金属ナノドット２３上のシリコン層２６ｂだけが残留して、シリコン酸化物層２４ｂ上に均一なサイズ及び配列を有するナノドット（シリコン層）２６ｂが得られる。ここで、注意すべきことは、図３Ｂに示すように、シリコン酸化物層２４ｂ上に金属ナノドット２３が形成された構造を表わしているが、この状態での金属ナノドット２３は、酸素プラズマ工程または熱酸化工程によってその表面が酸化して半導体素子としての応用性が低下する。すなわち、電子を保存する能力または捕集能力が低く有用性が劣る。したがって、シリコンによって酸化した金属ナノドット２３の表面を被覆してナノドット２６ｂを形成する工程がさらに必要になる。
【実施例】
【００３６】
ここで、実施例について詳細に説明する。まず、シリコン（１１１）基板を設けた。シリコン基板の表面には、約２．７ｎｍの周期の凹凸部が形成されている。摂氏約５７５℃でシリコン基板上に０．３５モノレイヤのＡｌを蒸着した。これにより、シリコン基板には、Ａｌナノドットが規則的な配列構造で形成された。
次いで、誘導結合プラズマＣＶＤ（ＩＣＰ−ＣＶＤ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅ  Ｐｌａｓｍａ−ＣＶＤ）工程で、約４ｎｍの厚さのシリコン酸化物層をシリコン基板及びＡｌナノドットの上部に蒸着させた。このときの蒸着温度は、摂氏約４００℃であり、このときに使用する原料ガスは、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏを混合して使用し、ヘリウムをバッファガスとして使用した。
【００３７】
また、シリコン基板の上部に酸化物層を別途形成させないでシリコン基板の表面内部を酸化させるために酸素プラズマ工程または熱酸化工程を実施する場合には、次のように実施した。
酸素プラズマ工程の場合、高密度プラズマを発生させる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマを使用した。このとき、マイクロ波の出力は１０００Ｗであり、約０．２７ｍＰａ（２ｍＴｏｒｒ）の圧力でＮ2Ｏガス及びヘリウム混合ガスのプラズマを形成し、約５分間酸素プラズマ処理を行って、シリコン基板の表面から約５ｎｍの厚さのシリコン酸化物層を形成させた。
【００３８】
熱酸化工程の場合には、摂氏約８５０℃で加熱した炉でシリコン基板を熱酸化させて、その表面内部にシリコン酸化物層を形成させた。シリコン基板の上部またはその表面下部にシリコン酸化物層を形成させた後、シリコン酸化物層上にシリコンを蒸着させる工程は、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ：Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ）工程を利用した。このとき、蒸着圧力は、約４．０ないし１３．３ｍＰａ（３０ないし１００ｍＴｏｒｒ）の範囲内で調節し、原料ガスとしてＳｉＨ4を摂氏約６００℃で分解して蒸着した。但し、図３Ａないし図３Ｃに示す工程の場合には、シリコン層をシリコン酸化物層及び金属ナノドット上に形成させる前に別途に水素プラズマ工程をさらに実施した。結果的に、シリコン基板、シリコン酸化物層及び均一なサイズ及び配列を有するシリコンナノドットを含むナノドット構造体を形成させることができる。
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、光検出器などの光学素子及び単電子素子に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】従来の技術によるシリコン上にＧｅナノドット形成方法を示す図面である。
【図１Ｂ】従来の技術によるシリコン上にＧｅナノドット形成方法を示す図面である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図２Ｄ】本発明の第１実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図３Ｃ】本発明の第２実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【図３Ｄ】本発明の第２実施形態によって、シリコン酸化物上にナノドットを形成する方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００４１】
２１        シリコン基板
２２        凹凸部
２３，２６ａ  ナノドット
２４ａ      シリコン酸化物層
２５        応力集中部
【図１Ａ】
2006032970.tif 000003
【図１Ｂ】
2006032970.tif 000004
【図２Ａ】
2006032970.tif 000005
【図２Ｂ】
2006032970.tif 000006
【図２Ｃ】
2006032970.tif 000007
【図２Ｄ】
2006032970.tif 000008
【図３Ａ】
2006032970.tif 000009
【図３Ｂ】
2006032970.tif 000010
【図３Ｃ】
2006032970.tif 000011
【図３Ｄ】
2006032970.tif 000012