(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、広い間隔で、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の半導体ナノワイヤを形成することのできる半導体ナノワイヤの製造方法を提供する。【解決手段】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板１０の上に、開口部を有する絶縁体膜２０を形成する工程と、前記絶縁体膜２０の前記開口部における前記半導体基板１０の上に、金属膜を形成する工程と、加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板１０に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子４０を形成する工程と、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子４０が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤ５０を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体ナノワイヤ５０の製造方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜の前記開口部における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、
加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、
ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記半導体ナノワイヤを形成する工程は、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを同時に供給することを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記金属膜は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれかを含むものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記ハロゲンを含むガスは、ＣｌまたはＢｒを含むガスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＩｎまたはＧａを含むものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記半導体ナノワイヤは、有機金属気相成長法により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項７】
前記半導体ナノワイヤを形成する際の前記半導体ナノワイヤの成長速度は、５μｍ／ｈ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項８】
前記半導体ナノワイヤは、前記半導体基板の表面に複数形成されるものであって、
形成される前記半導体ナノワイヤの間隔は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁体膜は酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
【請求項１０】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜の前記開口部における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、
加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、
ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、
前記半導体ナノワイヤの周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により活性層を形成し、前記活性層の周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によりクラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層の周囲に上部電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に下部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体ナノワイヤを形成する工程は、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを同時に供給することを特徴とする請求項１０に記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ナノワイヤの製造方法及び光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な縦型半導体デバイスを形成する手法として、ボトムアップにより半導体ナノワイヤを形成し、この半導体ナノワイヤをコアとして縦型半導体デバイスを形成する方法がある。このような複数の縦型半導体デバイスを２次元的に形成することにより、２次元の受光素子や発光素子を容易に形成することができる。
【０００３】
２次元の受光素子や発光素子においては、電極を形成する必要があるため、形成される半導体ナノワイヤは、所定の間隔以上、例えば、１０μｍ以上の間隔で形成されていることが求められている。
【０００４】
このような半導体ナノワイヤの製造方法としては、半導体基板の表面において、半導体ナノワイヤが形成される領域に開口部を有するマスクを形成し、ＭＯＶＰＥ（Metalorganic vapor phase epitaxy：有機金属気相成長）法により形成する方法がある。即ち、特許文献１に開示されているように、ＭＯＶＰＥ法により、マスクの開口部において選択成長させることにより半導体ナノワイヤを形成する方法がある。
【０００５】
しかしながら、この方法では、マスクの開口部の間隔が広くなると、マスクの開口部以外の領域、即ち、開口部と開口部との間におけるマスクの上にも半導体材料が堆積する場合があり、マスクの開口部においてのみ半導体ナノワイヤを形成することは困難である。尚、特許文献１においては、マスクの開口部の間隔が１μｍ程度と短い場合において開示されているが、マスクの開口部の間隔が１０μｍ以上の場合には、開口部と開口部の間におけるマスクの上にも半導体材料が堆積する傾向が高くなる。
【０００６】
また、半導体ナノワイヤを長く形成する方法としては、非特許文献１に開示されているように、金属触媒を用いたＶＬＳ（vapor liquid solid）成長により形成する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５８９８８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Dan Dalacu, Khaled Mnaymneh, Jean Lapointe, Xiaohua Wu, Philip J. Poole, Gabriele Bulgarini, Val Zwiller, and Michael E. Reimer, "Ultraclean Emission from InAsP Quantum Dots in Defect−Free Wurtzite InP Nanowires" Nano Lett. 2012, 12, 5919−5923
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に開示されている方法では、化学分子線エピタキシー（ＣＢＥ：chemical beam epitaxy）という、成長室における圧力が１×１０−６〜１×１０−２Ｔｏｒｒの高真空環境において結晶成長させる特殊な結晶成長法が用いられている。このため、製造装置が高価なものとなり、スループットも低い。よって、ＭＯＶＰＥ等のように反応炉の圧力が５Ｔｏｒｒ以上である汎用的な製造装置を用いることができれば、低コストで半導体ナノワイヤを形成することができる。尚、非特許文献１においては、マスクの開口部における間隔が１μｍ以下の場合が開示されている。
【００１０】
従って、低コストで、例えば、１０μｍ間隔以上の広い間隔で、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の半導体ナノワイヤを形成することのできる半導体ナノワイヤの製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施の形態の一観点によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、前記絶縁体膜の前記開口部における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、前記絶縁体膜の前記開口部における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、前記半導体ナノワイヤの周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により活性層を形成し、前記活性層の周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によりクラッド層を形成する工程と、前記クラッド層の周囲に上部電極を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に下部電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
開示の半導体ナノワイヤの製造方法によれば、低コストで、例えば、１０μｍ間隔以上の広い間隔で、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の半導体ナノワイヤを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】金属触媒を用いた半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（１）
【図２】金属触媒を用いた半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（２）
【図３】金属触媒を用いた半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（３）
【図４】図１〜図３に示される工程で形成される半導体ナノワイヤのＳＥＭ像
【図５】半導体ナノワイヤを形成する際のＴＭＩ流量と成長速度及び異常成長の割合の相関図
【図６】第１の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（１）
【図７】第１の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（２）
【図８】第１の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（３）
【図９】第１の実施の形態における半導体ナノワイヤのＳＥＭ像（１）
【図１０】第１の実施の形態における半導体ナノワイヤのＳＥＭ像（２）
【図１１】第２の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（１）
【図１２】第２の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（２）
【図１３】第２の実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法の工程図（３）
【図１４】第３の実施の形態における光半導体装置の構造図
【図１５】第３の実施の形態における光半導体装置の製造方法の工程図（１）
【図１６】第３の実施の形態における光半導体装置の製造方法の工程図（２）
【図１７】第３の実施の形態における光半導体装置の製造方法の工程図（３）
【図１８】第３の実施の形態における光半導体装置の製造方法の工程図（４）
【図１９】第３の実施の形態における光半導体装置の製造方法の工程図（５）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
前述した金属触媒を用いたＶＬＳ成長により、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の半導体ナノワイヤを形成する方法について、図１〜図３に基づき説明する。
【００１７】
最初に、図１（ａ）に示すように、半導体基板９１０の上に、絶縁体膜である酸化シリコン膜９２０を形成する。半導体基板９１０には、ＩｎＰ（１１１）Ｂ基板が用いられており、酸化シリコン膜９２０は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）により形成されており、形成される酸化シリコン膜９２０の厚さは約５０ｎｍである。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜９２０の上に、開口部９３０ａを有するレジストパターン９３０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜９２０の上に、厚さが約２００ｎｍとなるようにレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、略円形の開口部９３０ａを有するレジストパターン９３０を形成する。この際、行われる露光は、紫外光による露光であってもよく、ＥＢ露光であってもよい。このようにして形成されるレジストパターン９３０における開口部９３０ａは、後述する半導体ナノワイヤが形成される領域に対応した領域に形成され、形成される開口部９３０ａの直径は、形成される半導体ナノワイヤの直径と略同じ８０ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、レジストパターン９３０における開口部９３０ａの中心同士の間隔は、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン９３０の開口部９３０ａにおける酸化シリコン膜９２０をウェットエッチングにより除去し、半導体基板９１０の表面を露出させることにより、酸化シリコン膜９２０に略円形の開口部９２０ａを形成する。この際行われるウェットエッチングにおいては、エッチング液としてバッファドフッ酸（ＢＨＦ）が用いられ、開口部９２０ａにおいて酸化シリコンの残渣が残らないように、若干オーバーエッチングする。このように若干オーバーエッチングすることにより、酸化シリコン膜９２０に形成される開口部９２０ａの直径は、レジストパターン９３０に形成される開口部９３０ａの直径よりも広くすることができ、後述するリフトオフの工程を円滑に行うことができる。このようにして、酸化シリコン膜９２０に開口部９２０ａが形成されるが、形成される開口部９２０ａの中心同士の間隔は、レジストパターン９３０に形成される開口部９３０ａの中心同士の間隔に対応しているため、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。尚、本実施の形態においては、開口部９２０ａが形成されている酸化シリコン膜９２０をマスクと記載する場合がある。
【００２０】
次に、図２（ａ）に示すように、金属触媒を形成するためのＡｕ膜９４０ａを真空蒸着による成膜により、厚さが約４０ｎｍとなるように形成する。この工程において成膜されるＡｕ膜９４０ａの厚さは、後述するリフトオフの工程を考慮して、酸化シリコン膜９２０の厚さよりも、薄い方が好ましい。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン９３０の上に形成されているＡｕ膜９４０ａをレジストパターン９３０とともに除去する。これにより、酸化シリコン膜９２０の開口部９２０ａに、金属触媒を形成するためのＡｕ膜９４０ａが残存する。
【００２２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ホスフィン（ＰＨ３）雰囲気において加熱することにより、酸化シリコン膜９２０の開口部９２０ａに形成されているＡｕ膜９４０ａのＡｕと、半導体基板９１０に含まれるＩｎとを反応させて、Ａｕ−Ｉｎ微粒子９４０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜９２０の開口部９２０ａにＡｕ膜９４０ａが形成されている半導体基板９１０をＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に設置し、反応炉内にＰＨ３を供給して反応炉内の圧力を５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒとし、熱処理を行なう。この際行なわれる熱処理の温度は、６００℃〜６７０℃である。このような熱処理を行なうことにより、酸化シリコン膜９２０の開口部９２０ａに形成されているＡｕ膜９４０ａのＡｕと、半導体基板９１０に含まれるＩｎとが反応し、金属触媒となるＡｕ−Ｉｎ微粒子９４０が形成される。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＰＨ３を供給する。具体的には、半導体基板９１０の基板温度を４００℃〜４２０℃とし、反応炉内に、ＴＭＩを約０．０３６ｃｃｍの流量で、ＰＨ３を約１５５ｃｃｍの流量で、同時に約１０分間供給する。尚、反応炉内の圧力は、約５０Ｔｏｒｒである。これにより、図３（ｂ）に示すように、Ａｕ−Ｉｎ微粒子９４０が形成される領域において、ＩｎＰが結晶成長し、ＩｎＰにより半導体基板９１０面に略垂直に成長する半導体ナノワイヤ９５０が形成される。この際、半導体基板９１０面に略垂直に成長する半導体ナノワイヤ９５０の他に、図４にも示されるように、斜め方向に異常成長する半導体ナノワイヤ９５１等が形成されてしまう。図４は、上述した方法により形成された半導体ナノワイヤ９５０、９５１のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像である。
【００２４】
このように、半導体基板９１０面に対し斜め方向に異常成長する半導体ナノワイヤ９５１が形成されると、所望とする縦型の半導体デバイスを作製することができない。即ち、半導体基板９１０面に対し斜め方向に異常成長する半導体ナノワイヤ９５１が形成されることなく、略垂直に成長する半導体ナノワイヤ９５０のみが形成されることが好ましい。
【００２５】
このため、ＭＯＶＰＥにおける成長条件を変えて、具体的には、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に供給されるＴＭＩの流量を変えて、ＩｎＰによる半導体ナノワイヤ９５０を成長させる実験を行なった。この結果を図５に示す。図５は、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に供給されるＴＭＩの流量と、半導体ナノワイヤ９５０の成長速度及び異常成長の割合の関係を示すものである。図５に示されるように、供給されるＴＭＩの流量を減少させると、異常成長の割合が減少する傾向にあるが、これに伴い、成長速度も低下してしまう。具体的には、ＴＭＩの流量が約０．０１２ｃｃｍにした場合には、異常成長の割合を約１７％にすることができるが、成長速度は、８μｍ／ｈとなり、更に、異常成長の割合を減らすため、ＴＭＩの流量を減らすと、成長速度も更に低くなってしまう。
【００２６】
従って、供給されるＴＭＩの流量を減少させることにより、異常成長の割合を減らすことは可能である。しかしながら、この場合、異常成長のないものは得られない可能性があり、また、例え異常成長のないものが得られたとしても、極めて成長速度が遅いため実用的ではないと考えられる。
【００２７】
（半導体ナノワイヤの製造方法）
次に、本実施の形態におけるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体による半導体ナノワイヤの製造方法として、ＩｎＰによる半導体ナノワイヤの製造方法について、図６〜図８に基づき説明する。
【００２８】
最初に、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に、絶縁体膜である酸化シリコン膜２０を形成する。半導体基板１０には、ＩｎＰ（１１１）Ｂ基板が用いられており、酸化シリコン膜２０は、ＣＶＤにより形成されており、形成される酸化シリコン膜２０の厚さは約５０ｎｍである。尚、本実施の形態においては、酸化シリコン膜２０を用いた場合について説明するが、絶縁体膜は、酸化シリコン膜２０に代えて、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。また、絶縁体膜はアモルファスであることが好ましい。
【００２９】
次に、図６（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２０の上に、開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の上に、厚さが約２００ｎｍとなるようにレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、略円形の開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。この際、行われる露光は、紫外光による露光であってもよく、ＥＢ露光であってもよい。このようにして形成されるレジストパターン３０の開口部３０ａは、後述する半導体ナノワイヤが形成される領域に対応した領域に形成され、形成される開口部３０ａの直径は、形成される半導体ナノワイヤの直径と略同じ８０ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、レジストパターン３０における開口部３０ａの中心同士の間隔は、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。
【００３０】
次に、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン３０の開口部３０ａにおける酸化シリコン膜２０をウェットエッチングにより除去し、半導体基板１０の表面を露出させることにより、酸化シリコン膜２０に略円形の開口部２０ａを形成する。この際行われるウェットエッチングにおいては、エッチング液としてバッファドフッ酸（ＢＨＦ）が用いられ、開口部２０ａにおいて酸化シリコンの残渣が残らないように、若干オーバーエッチングする。このように若干オーバーエッチングすることにより、酸化シリコン膜２０に形成される開口部２０ａの直径は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの直径よりも広くすることができ、後述するリフトオフの工程を円滑に行うことができる。このようにして、酸化シリコン膜２０に開口部２０ａが形成されるが、形成される開口部２０ａの中心同士の間隔は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの中心同士の間隔に対応しているため、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。尚、本実施の形態においては、開口部２０ａが形成されている酸化シリコン膜２０をマスクと記載する場合がある。
【００３１】
次に、図７（ａ）に示すように、金属触媒を形成するためのＡｕ膜４０ａを真空蒸着による成膜により、厚さが約４０ｎｍとなるように形成する。この工程において成膜されるＡｕ膜４０ａの厚さは、後述するリフトオフの工程を考慮して、酸化シリコン膜２０の厚さよりも、薄い方が好ましい。
【００３２】
次に、図７（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン３０の上に形成されているＡｕ膜４０ａをレジストパターン３０とともに除去する。これにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに、金属触媒を形成するためのＡｕ膜４０ａが残存する。
【００３３】
次に、図７（ｃ）に示すように、ホスフィン（ＰＨ３）雰囲気において加熱することにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜４０ａのＡｕと、半導体基板１０に含まれるＩｎとを反応させて、Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａにＡｕ膜４０ａが形成されている半導体基板１０をＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に設置し、反応炉内にＰＨ３を供給して反応炉内の圧力を５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒとし、熱処理を行なう。この際行なわれる熱処理の温度は、６００℃〜６７０℃である。このような熱処理を行なうことにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜４０ａのＡｕと、半導体基板１０に含まれるＩｎとが反応し、金属触媒となるＡｕ−Ｉｎ微粒子４０が形成される。
【００３４】
次に、図８（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＰＨ３とＨＣｌを供給する。具体的には、半導体基板１０の基板温度を３８０℃〜４２０℃とし、反応炉内に、ＴＭＩを約０．０３６ｃｃｍの流量で、ＰＨ３を約１５５ｃｃｍの流量で、ＨＣｌを約０．０１２ｃｃｍの流量で、同時に約１０分間供給する。この際、反応炉内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒである。この際、反応炉内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒである。尚、ガスを供給する際には、エッチング等による影響のない範囲で、ガスの供給を開始するタイミングがずれていてもよい（例えば、１秒以下）。また、ＴＭＩはＩＩＩ族元素を含む原料ガスであり、ＰＨ３はＶ族元素を含む原料ガスである。
【００３５】
これにより、図８（ｂ）に示すように、Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０が形成される領域において、ＩｎＰが結晶成長し、長さが約３μｍのＩｎＰにより、半導体基板１０面に略垂直に成長する半導体ナノワイヤ５０が形成される。尚、半導体ナノワイヤ５０の長さは、成長時間を調整することにより調整可能である。この際、半導体基板１０面に略垂直に成長する半導体ナノワイヤ５０の他には、図９及び図１０に示されるように、斜め方向に異常成長するナノワイヤ等が形成されることはない。図９及び図１０は、上述した方法により形成された半導体ナノワイヤ５０のＳＥＭ像であり、図９は、図１０の一部を拡大して得られたＳＥＭ像である。また、図９及び図１０に示されるように、形成される半導体ナノワイヤ５０の間隔は１０μｍ以上である。
【００３６】
本実施の形態においては、金属触媒を形成するための材料に金を用いたが、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等を用いてもよい。また、半導体ナノワイヤ５０を成長させる際には、ＴＭＩとＰＨ３とＨＣｌを供給したが、ＨＣｌに代えてハロゲンを含むガス、より好ましくは塩素（Ｃｌ）や臭素（Ｂｒ）を成分として含むガスを用いてもよい。例えば、ジクロロプロパン（Ｃ３Ｈ６Ｃｌ２）や四臭化炭素（ＣＢｒ４）等を用いてもよい。
【００３７】
本実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法においては、図９等に示されるように、半導体基板１０面に対し斜め方向に異常成長する半導体ナノワイヤが形成されることなく、マスクとなる酸化シリコン膜２０の上に、半導体材料が堆積することがない。このことについて説明する。
【００３８】
図４に示されるように半導体基板９１０面に対して斜め方向に異常成長する半導体ナノワイヤ９５１が形成されるのは、半導体ナノワイヤの成長における原料供給に寄与していた表面拡散よりも気相拡散による影響が大きくなったことによるものと考えられる。即ち、酸化シリコン膜に形成されている開口部の中心同士の間隔が広くなると、半導体ナノワイヤの成長における原料供給に寄与していた表面拡散よりも気相拡散による影響が大きくなるものと考えられる。
【００３９】
このため、気相拡散によって、酸化シリコン膜の開口部にＩｎが集中し、Ａｕ−Ｉｎ微粒子に取り込みきれなかったＩｎにより、開口部の周囲にＩｎドロップレットが形成される。このように形成されたＩｎドロップレットは自己触媒となり、半導体基板９１０面に対して斜め方向に異常成長する。このような斜め方向の異常成長により、異常成長する半導体ナノワイヤ９５１が形成されるものと推察される。
【００４０】
また、表面拡散における拡散長は数１００ｎｍ〜数μｍであることから、マスクとなる酸化シリコン膜の開口部の間隔が、これよりも広くなると、半導体ナノワイヤの成長に寄与しないものが酸化シリコン膜に堆積する場合がある。これにより、酸化シリコン膜の上に半導体材料の堆積物が形成されるものと推察される。
【００４１】
本実施の形態においては、半導体ナノワイヤを形成する際に、ＴＭＩとＰＨ３とともに、ＨＣｌを供給している。ＨＣｌはＩｎ等のＩＩＩ族元素に対して気相エッチング作用があるため、Ａｕ−Ｉｎ微粒子に取り込みきれなかったＩｎを確実に除去することができる。同時に、マスクとなる酸化シリコン膜の上に半導体材料が堆積することを抑制する効果がある。尚、ＨＣｌに代えて、ハロゲンを含むガス等であれば同様の効果を得ることができるものと考えられる。
【００４２】
よって、上述した本実施の形態における半導体ナノワイヤの製造方法により、図９及び図１０に示されるように、異常成長する半導体ナノワイヤがまったく形成されることなく、半導体基板１０面に対し略垂直に成長する半導体ナノワイヤを形成することができる。本実施の形態においては、半導体ナノワイヤの成長速度は、１８μｍ／ｈであり、実用的にも十分に早い成長速度である。
【００４３】
また、本実施の形態においては、酸化シリコン膜に形成された開口部の間隔が狭い場合、例えば、間隔が１μｍの場合においても、成長条件の自由度を広げることができる等の効果がある。即ち、半導体ナノワイヤの成長速度を早めるため、原料の供給量を増やした場合、半導体ナノワイヤの異常成長や、酸化シリコン膜の上に半導体材料が堆積する可能性が高いが、本実施の形態においては、このような可能性を抑制することができる。
【００４４】
尚、本実施の形態においては、ＩｎＰの場合について説明したが、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体ナノワイヤを製造する場合についても同様であるものと考えられる。
【００４５】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体による半導体ナノワイヤの製造方法として、ＧａＡｓによる半導体ナノワイヤの製造方法について、図１１から図１３に基づき説明する。
最初に、図１１（ａ）に示すように、半導体基板１１０の上に、酸化シリコン膜２０を形成する。半導体基板１１０には、ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板が用いられており、酸化シリコン膜２０は、ＣＶＤにより形成されており、形成される酸化シリコン膜２０の厚さは約５０ｎｍである。
【００４６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２０の上に、開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の上に、厚さが約２００ｎｍとなるようにレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、略円形の開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。この際、行われる露光は、紫外光による露光であってもよく、ＥＢ露光であってもよい。このようにして形成されるレジストパターン３０の開口部３０ａは、後述する半導体ナノワイヤが形成される領域に対応した領域に形成され、形成される開口部３０ａの直径は、形成される半導体ナノワイヤの直径と略同じ８０ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、レジストパターン３０における開口部３０ａの中心同士の間隔は、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。
【００４７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、レジストパターン３０の開口部３０ａにおける酸化シリコン膜２０をウェットエッチングにより除去し、半導体基板１０の表面を露出させることにより、酸化シリコン膜２０に略円形の開口部２０ａを形成する。この際行われるウェットエッチングにおいては、エッチング液としてバッファドフッ酸（ＢＨＦ）が用いられ、開口部２０ａにおいて酸化シリコンの残渣が残らないように、若干オーバーエッチングする。このように若干オーバーエッチングすることにより、酸化シリコン膜２０に形成される開口部２０ａの直径は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの直径よりも広くすることができ、後述するリフトオフの工程を円滑に行うことができる。このようにして、酸化シリコン膜２０に開口部２０ａが形成されるが、形成される開口部２０ａの中心同士の間隔は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの中心同士の間隔に対応しているため、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。尚、本実施の形態においては、開口部２０ａが形成されている酸化シリコン膜２０をマスクと記載する場合がある。
【００４８】
次に、図１２（ａ）に示すように、金属触媒を形成するためのＡｕ膜１４０ａを真空蒸着による成膜により、厚さが約４０ｎｍとなるように形成する。この工程において成膜されるＡｕ膜４０ａの厚さは、後述するリフトオフの工程を考慮して、酸化シリコン膜２０の厚さよりも、薄い方が好ましい。
【００４９】
次に、図１２（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン３０の上に形成されているＡｕ膜１４０ａをレジストパターン３０とともに除去する。これにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに、金属触媒を形成するためのＡｕ膜１４０ａが残存する。
【００５０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、アルシン（ＡｓＨ３）雰囲気において加熱することにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜１４０ａのＡｕと、半導体基板１１０に含まれるＧａとを反応させて、Ａｕ−Ｇａ微粒子１４０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａにＡｕ膜１４０ａが形成されている半導体基板１１０をＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に設置し、反応炉内にＡｓＨ３を供給して反応炉内の圧力を５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒとし、熱処理を行なう。この際行なわれる熱処理の温度は、６５０℃〜７００℃である。このような熱処理を行なうことにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜１４０ａのＡｕと、半導体基板１１０に含まれるＧａとが反応し、金属触媒となるＡｕ−Ｇａ微粒子１４０が形成される。
【００５１】
次に、図１３（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内にトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とＡｓＨ３とＨＣｌを供給する。具体的には、半導体基板１１０の基板温度を４５０℃〜５００℃とし、反応炉内に、ＴＥＧを約０．０２４ｃｃｍの流量で、ＡｓＨ３を約３１ｃｃｍの流量で、ＣＢｒ４を約０．００８ｃｃｍの流量で同時に約１５分間供給する。この際、反応炉内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒである。尚、ＴＥＧはＩＩＩ族元素を含む原料ガスであり、ＡｓＨ３はＶ族元素を含む原料ガスである。
【００５２】
これにより、図１３（ｂ）に示すように、Ａｕ−Ｇａ微粒子１４０が形成される領域において、ＧａＡｓが結晶成長し、長さが約３μｍのＧａＡｓにより、半導体基板１１０面に略垂直に成長する半導体ナノワイヤ１５０が形成される。尚、半導体ナノワイヤ１５０の長さは、成長時間を調整することにより調整可能である。
【００５３】
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態において作製した半導体ナノワイヤ５０を用いた本実施の形態における光半導体装置である縦型半導体デバイス及びこの製造方法である。
【００５５】
（光半導体装置）
本実施の形態における光半導体装置である縦型半導体デバイスについて、図１４に基づき説明する。本実施の形態における光半導体装置は、第１の実施の形態において作製された半導体ナノワイヤ５０と同様の構造の半導体ナノワイヤ２５０を用いた縦型半導体デバイスであり、発光素子、または受光素子となるものである。尚、本実施の形態においては、半導体基板２１０はｎ型となる不純物元素がドープされたｎ型基板、即ち、ｎ−ＩｎＰ（１１１）Ｂ基板が用いられており、半導体ナノワイヤ２５０には、ｎ型となる不純物元素がドープされており、ｎ−ＩｎＰにより形成されている。半導体基板２１０及び半導体ナノワイヤ２５０においてドープされるｎ型となる不純物元素としては、硫黄（Ｓ）等が挙げられる。よって、本実施の形態における半導体基板２１０及び半導体ナノワイヤ２５０は、第１の実施の形態における半導体基板１０と半導体ナノワイヤ５０においてｎ型となる不純物元素がドープされたものが用いられている。
【００５６】
本実施の形態における光半導体装置は、ｎ−ＩｎＰにより形成された半導体ナノワイヤ２５０をコアとして、半導体ナノワイヤ２５０の周囲に量子井戸活性層２６０が形成されており、量子井戸活性層２６０の周囲には、クラッド層２７０が形成されている。量子井戸活性層２６０は、ＩｎＡｓＰ歪み量子井戸層を有するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｓＰ活性層により形成されている。クラッド層２７０はｐ−ＩｎＰにより形成されている。
【００５７】
半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０が露出している上面には、透明絶縁膜２８０ａが形成されている。また、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０が形成されていない領域の酸化シリコン膜２０の上には、絶縁膜２８０ｂが形成されている。尚、本実施の形態においては、透明絶縁膜２８０ａ及び絶縁膜２８０ｂは、ともに窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成されている。また、クラッド層２７０の周囲及び絶縁膜２８０ｂの上の一部には、上部電極２９１が形成されており、半導体基板２１０の裏面には下部電極２９２が形成されている。
【００５８】
上述したように、本実施の形態においては、２次元的に形成されている複数の半導体ナノワイヤ２５０をコアとして、複数の半導体素子が２次元的に形成されている。本実施の形態において形成されている半導体ナノワイヤ２５０の中心同士の間隔Ｐは、１０μｍ以上、例えば、５０μｍである。
【００５９】
（光半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。
【００６０】
最初に、図１５（ａ）に示すように、半導体基板２１０の上に、酸化シリコン膜２０を形成する。半導体基板２１０には、ｎ型となる不純物元素として硫黄（Ｓ）が１×１０１８ｃｍ−３の濃度ドープされているｎ−ＩｎＰ（１１１）Ｂ基板が用いられている。また、酸化シリコン膜２０は、ＣＶＤにより形成されており、形成される酸化シリコン膜２０の厚さは約５０ｎｍである。
【００６１】
次に、図１５（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２０の上に、開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の上に、厚さが約２００ｎｍとなるようにレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、略円形の開口部３０ａを有するレジストパターン３０を形成する。この際、行われる露光は、紫外光による露光であってもよく、ＥＢ露光であってもよい。このようにして形成されるレジストパターン３０の開口部３０ａは、後述する半導体ナノワイヤが形成される領域に対応した領域に形成され、形成される開口部３０ａの直径は、形成される半導体ナノワイヤの直径と略同じ８０ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、レジストパターン３０における開口部３０ａの中心同士の間隔は、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよく、本実施の形態においては、５０μｍである。
【００６２】
次に、図１５（ｃ）に示すように、レジストパターン３０の開口部３０ａにおける酸化シリコン膜２０をウェットエッチングにより除去し、半導体基板２１０の表面を露出させることにより、酸化シリコン膜２０に略円形の開口部２０ａを形成する。この際行われるウェットエッチングにおいては、エッチング液としてバッファドフッ酸（ＢＨＦ）が用いられ、開口部２０ａにおいて酸化シリコンの残渣が残らないように、若干オーバーエッチングする。このように若干オーバーエッチングすることにより、酸化シリコン膜２０に形成される開口部２０ａの直径は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの直径よりも広くすることができ、後述するリフトオフの工程を円滑に行うことができる。このようにして、酸化シリコン膜２０に開口部２０ａが形成されるが、形成される開口部２０ａの中心同士の間隔は、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの中心同士の間隔に対応しているため、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。尚、本実施の形態において、レジストパターン３０に形成される開口部３０ａの中心同士の間隔は５０μｍである。また、本実施の形態においては、開口部２０ａが形成されている酸化シリコン膜２０をマスクと記載する場合がある。
【００６３】
次に、図１６（ａ）に示すように、金属触媒を形成するためのＡｕ膜４０ａを真空蒸着による成膜により、厚さが約４０ｎｍとなるように形成する。この工程において成膜されるＡｕ膜４０ａの厚さは、後述するリフトオフの工程を考慮して、酸化シリコン膜２０の厚さよりも、薄い方が好ましい。
【００６４】
次に、図１６（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン３０の上に形成されているＡｕ膜４０ａをレジストパターン３０とともに除去する。これにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに、金属触媒を形成するためのＡｕ膜４０ａが残存する。
【００６５】
次に、図１６（ｃ）に示すように、ホスフィン（ＰＨ３）雰囲気において加熱することにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜４０ａのＡｕと、半導体基板２１０に含まれるＩｎとを反応させて、Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０を形成する。具体的には、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａにＡｕ膜４０ａが形成されている半導体基板２１０をＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に設置し、反応炉内にＰＨ３を供給して反応炉内の圧力を５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒとし、熱処理を行なう。この際行なわれる熱処理の温度は、６００℃〜６７０℃である。このような熱処理を行なうことにより、酸化シリコン膜２０の開口部２０ａに形成されているＡｕ膜４０ａのＡｕと、半導体基板２１０に含まれるＩｎとが反応し、金属触媒となるＡｕ−Ｉｎ微粒子４０が形成される。
【００６６】
次に、図１７（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＰＨ３とＨＣｌとＨ２Ｓを供給する。具体的には、半導体基板２１０の基板温度を３８０℃〜４２０℃とし、反応炉内に、ＴＭＩを約０．０３６ｃｃｍの流量で、ＰＨ３を約１５５ｃｃｍの流量で、ＨＣｌを約０．０１２ｃｃｍの流量で、同時に約１０分間供給する。尚、反応炉内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ〜７５Ｔｏｒｒである。Ｈ２Ｓはｎ型の不純物元素であるＳを半導体ナノワイヤ２５０にドープしｎ−ＩｎＰとするためのものであり、半導体ナノワイヤ２５０に含まれる不純物元素であるＳの濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３となるように供給する。
【００６７】
これにより、図１７（ｂ）に示すように、Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０が形成される領域において、ＩｎＰが結晶成長し、長さが約３μｍのＩｎＰによる半導体ナノワイヤ２５０が形成される。
【００６８】
次に、図１７（ｃ）に示すように、Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０を除去した後、ＭＯＶＰＥにより、半導体ナノワイヤ２５０の周囲に、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０を順次形成する。Ａｕ−Ｉｎ微粒子４０は、ウェットエッチングにより除去され、この際用いられるエッチング液としては、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合水溶液を用いることができる。量子井戸活性層２６０は、ＩｎＡｓＰ歪み量子井戸層を有するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｓＰ活性層により形成されており、ＴＭＩ、ＴＭＧ、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）の供給を制御することにより形成する。また、クラッド層２７０は、ｐ−ＩｎＰにより形成されており、ＴＭＩ、ホスフィン（ＰＨ３）、ジエチルジンク（ＤＥＺ）を供給することにより形成する。ＤＥＺは、クラッド層２７０内にｐ型となる不純物元素であるＺｎを供給するためものであり、クラッド層２７０には、ｐ型となる不純物元素であるＺｎの濃度が５×１０１７ｃｍ−３〜２×１０１８ｃｍ−３となるように供給する。尚、量子井戸活性層２６０及びクラッド層２７０を形成する際の半導体基板２１０の基板温度は、５００℃〜６００℃である。この後、上部電極２９１との接触抵抗を低くするため、クラッド層２７０の周囲に、不図示のｐ−ＩｎＧａＡｓ層を厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍとなるように形成し、形成されたｐ−ＩｎＧａＡｓ層の周囲に上部電極２９１を形成してもよい。
【００６９】
次に、図１８（ａ）に示すように、酸化シリコン膜２０、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０を覆うように絶縁膜２８０を成膜する。具体的には、ＣＶＤによりＳｉＮを成膜することにより絶縁膜２８０を形成する。この際成膜される絶縁膜２８０の膜厚は、酸化シリコン膜２０の上、及び、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面において、５００ｎｍ〜１５００ｎｍとなるように成膜する。尚、ＣＶＤでは、酸化シリコン膜２０の上、及び、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面において成膜される絶縁膜２８０の膜厚よりも、クラッド層２７０の周囲に成膜される膜厚の方が薄くなるように成膜することができる。
【００７０】
次に、図１８（ｂ）に示すように、絶縁膜２８０に覆われている半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０が形成されている領域を除き、レジストパターン２３１を形成する。具体的には、絶縁膜２８０の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、レジストパターン２３１を形成する。
これにより、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０が形成されている領域を覆っている絶縁膜２８０のみを露出させることができる。
【００７１】
次に、図１８（ｃ）に示すように、クラッド層２７０の周囲に形成されている露出している絶縁膜２８０をウェットエッチングにより除去する。この際、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面における絶縁膜２８０も一部除去される。しかしながら、絶縁膜２８０は、クラッド層２７０の周囲よりも、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面の方が厚く成膜されている。このため、クラッド層２７０の周囲における絶縁膜２８０を完全に除去しても、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面における絶縁膜２８０は一部除去され残存する。従って、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面においては、残存する絶縁膜２８０により透明絶縁膜２８０ａが形成され、酸化シリコン膜２０の上に残存する絶縁膜２８０が絶縁膜２８０ｂとなる。
【００７２】
次に、図１９（ａ）に示すように、レジストパターン２３１を有機溶剤等により除去した後、上部電極２９１を形成するための金属膜２９１ａを成膜する。この際成膜される金属膜２９１ａは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの金属積層膜であり、スパッタリング又は真空蒸着により成膜する。
【００７３】
次に、図１９（ｂ）に示すように、上部電極２９１が形成される領域の金属膜２９１ａの上に、レジストパターン２３２を形成する。具体的には、金属膜２９１ａの上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、レジストパターン２３２を形成する。
【００７４】
次に、図１９（ｃ）に示すように、半導体ナノワイヤ２５０、量子井戸活性層２６０、クラッド層２７０の上面の上に形成されている金属膜２９１ａをドライエッチングにより除去し、透明絶縁膜２８０ａの表面を露出させる。これにより、残存する金属膜２９１ａにより上部電極２９１が形成される。この後、レジストパターン２３２を有機溶剤等により除去し、更に、半導体基板２１０の裏面に、スパッタリング又は真空蒸着によりＡｕＧｅ等により形成される金属膜を成膜することにより、下部電極２９２を形成する。このように形成された上部電極２９１はｐ側電極となり、下部電極２９２はｎ側電極となる。
【００７５】
以上の工程により、本実施の形態における光半導体装置を製造することができる。
【００７６】
尚、本実施の形態においては、半導体ナノワイヤ２５０がｎ−ＩｎＰにより形成される場合について説明したが、第２の実施の形態のように金属ナノワイヤがｎ−ＧａＡｓにより形成されている場合においても同様に縦型半導体デバイスを作製することができる。また、この場合には、量子井戸活性層２６０及びクラッド層２７０は、コアとなる金属ナノワイヤを形成しているｎ−ＧａＡｓに対応した材料が用いられる。
【００７７】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００７８】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜の前記開口部における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、
加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、
ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記２）
前記半導体ナノワイヤを形成する工程は、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを同時に供給することを特徴とする付記１に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記３）
前記金属膜は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれかを含むものであることを特徴とする付記１または２に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記４）
前記ハロゲンを含むガスは、ＣｌまたはＢｒを含むガスであることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記５）
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＩｎまたはＧａを含むものであることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記６）
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＩｎＰまたはＧａＡｓを含むものであることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記７）
前記半導体ナノワイヤは、有機金属気相成長法により形成されることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記８）
前記半導体ナノワイヤを形成する際の圧力は、５Ｔｏｒｒ以上であることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記９）
前記半導体ナノワイヤを形成する際の前記半導体ナノワイヤの成長速度は、５μｍ／ｈ以上であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１０）
前記半導体ナノワイヤを形成する際の前記半導体ナノワイヤの成長速度は、１０μｍ／ｈ以上であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１１）
前記半導体ナノワイヤは、前記半導体基板の表面に複数形成されるものであって、
形成される前記半導体ナノワイヤの間隔は、１０μｍ以上であることを特徴とする付記１から１０のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１２）
前記絶縁体膜は酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１３）
前記絶縁体膜は、化学気相成長により成膜することにより形成されていることを特徴とする付記１２に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１４）
前記開口部を有する絶縁体膜を形成する工程は、
前記半導体基板の上に絶縁体膜を成膜する工程と、
前記絶縁体膜の前記開口部が形成される領域に、開口部を有するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの開口部における前記絶縁体膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
を含むものであって、
前記金属膜を形成する工程は、
前記絶縁体膜に前記開口部を形成した後、前記レジストパターン及び前記半導体基板の上に金属膜を成膜する工程と、
前記レジストパターン及び前記レジストパターンの上に成膜された金属膜を、有機溶剤を用いたリフトオフにより除去する工程と、
を含むものであることを特徴とする付記１から１３のいずれかに記載の半導体ナノワイヤの製造方法。
（付記１５）
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成された半導体基板の上に、開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜の前記開口部）における前記半導体基板の上に、金属膜を形成する工程と、
加熱することにより、前記金属膜に含まれる金属元素と前記半導体基板に含まれるＩＩＩ族元素とにより金属触媒となる微粒子を形成する工程と、
ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを供給することにより、前記金属触媒となる微粒子が形成されている領域に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体ナノワイヤを形成する工程と、
前記半導体ナノワイヤの周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により活性層を形成し、前記活性層の周囲にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によりクラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層の周囲に上部電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に下部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
（付記１６）
前記半導体ナノワイヤを形成する工程は、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとＶ族元素を含む原料ガスとハロゲンを含むガスとを同時に供給することを特徴とする付記１５に記載の光半導体装置の製造方法。
（付記１７）
前記半導体基板及び前記半導体ナノワイヤは第１の導電型であって、
前記クラッド層は第２の導電型であることを特徴とする付記１５または１６に記載の光半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７９】
１０        半導体基板
２０        酸化シリコン膜
２０ａ      開口部
３０        レジストパターン
３０ａ      開口部
４０ａ      Ａｕ膜
４０        Ａｕ−Ｉｎ微粒子
５０        半導体ナノワイヤ
２１０      半導体基板
２３１      レジストパターン
２３２      レジストパターン
２５０      半導体ナノワイヤ（コア）
２６０      量子井戸活性層
２７０      クラッド層
２８０      絶縁膜
２８０ａ    透明絶縁膜
２８０ｂ    絶縁膜
２９１      上部電極
２９１ａ    金属膜
２９２      下部電極
【図１】
2015034115.tif 000003
【図２】
2015034115.tif 000004
【図３】
2015034115.tif 000005
【図５】
2015034115.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図４】
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【図９】
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【図１０】
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