(57)【要約】【課題】半導体装置の性能を向上させる。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置１は、量子ドット２０が積層する構造を有した半導体装置であり、半導体層１１上に成長させた量子ドット２０と、量子ドット２０を被覆し巨大な量子ドットを被覆しない、半導体層１１上に形成させた半導体層１２と、半導体層１２上、及び巨大な量子ドットを除去して半導体層１２に発生した除去部分２２に形成させた半導体層１３と、を備えている。これにより、量子ドット２０の密度、形状が均一に形成された半導体装置１が実現される。その結果、量子ドット２０の欠陥に起因した半導体装置１の特性不良が低減し、且つ積層構造による特性向上によって、半導体装置１の性能がより向上する。【選択図】図１
2008198677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドットが積層する構造を有した半導体装置の製造方法において、
第１の半導体層上に、量子ドットの原材料を供給する工程と、
供給された前記第１の半導体層上に成長した量子ドットの高さより高く、前記量子ドットの一部に発生する巨大量子ドットの高さよりも低い膜厚を有した第２の半導体層を前記第１の半導体層上に形成する工程と、
形成された前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを熱解離によって除去する工程と、
前記第２の半導体層上、及び前記巨大量子ドットが除去され、前記第２の半導体層に発生した除去部分に、第３の半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記巨大量子ドットを除去する工程においては、前記巨大量子ドットの熱解離速度及び加熱時間を制御することにより前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを除去することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記巨大量子ドットを除去する工程においては、前記第２の半導体層を構成する元素の少なくともひとつを前記第２の半導体層に照射させながら、前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを除去することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３の半導体層の成膜速度が前記第２の半導体層の成膜速度の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に量子ドットを利用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入射された光を吸収した場合に流れる電流を捕えることによって光を検知する光検知器において、量子ドット型光検知器が注目されている。従来、量子井戸型光検知器では、垂直入射光を吸収できなかったが、量子ドット型光検知器では、３次元でキャリアを閉じ込め、垂直入射光を吸収することができる。その代表的なものに、量子ドット型赤外線検知器がある。
【０００３】
図７は量子ドット型赤外線検知器の基本的な構造を説明する要部図である。
量子ドット型赤外線検知器１００は、ｉ−ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）で構成された中間層１０１と、中間層１０１と同じ材質のｉ−ガリウムヒ素で構成された中間層１０２が複数積層されている。中間層１０２の内部には、例えば、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）で構成される複数の量子ドット１０３が埋め込まれている。そして、複数積層された中間層１０１，１０２は、その上下をｎ−ガリウムヒ素で構成されるコンタクト層１０４によって挟まれた構造をしている。
【０００４】
このように量子ドット型赤外線検知器では、内部に量子ドット１０３を埋設した中間層１０２を複数積層している。そして、量子ドット１０３の成長は、自己組織化によって中間層１０１上に成長することが知られている。
【０００５】
ところが、自己組織化によって成長させた量子ドットは、量子ドット同士が複数個結合して、その一部が巨大な量子ドットとなって成長する場合がある。
図８は巨大な量子ドットが成長した場合の中間層の構造を説明する要部図である。
【０００６】
この図は、中間層１０１上に巨大な量子ドット１０５が成長し、通常に成長した量子ドット１０３と巨大な量子ドット１０５とが中間層１０２に被覆されている状態を示している。
【０００７】
図示するように、巨大な量子ドット１０５が中間層１０２の内部に存在すると、巨大な量子ドット１０５を埋設した中間層１０２の平坦性が悪化しているのが分かる。また、巨大な量子ドット１０５の内部には、歪エネルギーの増大によって、転位等による欠陥１０６ａが形成される場合が多く、巨大な量子ドット１０５上の中間層１０２の部分にも転位等による欠陥１０６ｂが伝播する場合が多い。
【０００８】
このような状態のまま、中間層１０２上に量子ドットを成長させると、欠陥１０６ｂの位置が格子歪の変異点となって、その部分からの量子ドットの成長が起き易くなる。
その結果、中間層１０２上に積層する中間層においては、内部に形成させる量子ドットの密度（個／ｃｍ-2）が低下し、また、局部的に量子ドットが成長するので、量子ドットのサイズが均一にならないという問題が生じていた。更に、巨大な量子ドット１０５が中間層１０２に残存すると、欠陥１０６ａ，１０６ｂが起因して、デバイス中の暗電流が増加し、量子ドット型赤外線検知器が正常に動作しなくなるという問題が生じていた。
【０００９】
このような量子ドットの巨大化を防ぐ方法として、量子ドット同士が互いに合体し難くなるように、高温で量子ドットを成長させたり、または、低速成長プロセスによって量子ドットを成長させる方法が試された。または、量子ドット原料の供給量を制限させて量子ドットを成長させる方法が試された。しかし、このような方法によっても、量子ドットの巨大化を防止することはできず、数％の割合で下地から巨大な量子ドットが発生していた。
【００１０】
これに対し、最近、フラッシング法と呼ばれる方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
図９はフラッシング法の原理を説明する図である。この方法では、図９（ａ）に示すように、先ず、通常成長した量子ドット１０３、巨大な量子ドット１０５が成長した中間層１０１上に、量子ドット１０３及び巨大な量子ドット１０５の高さよりも低い中間層１０２を一旦、形成する。
【００１１】
そして、図９（ｂ）に示すように、中間層１０２の表面から突き出た量子ドットの先端部１０３ａ，１０５ａのみを昇温保持によって解離させて、先端部１０３ａ，１０５ａのみを中間層１０２の表面から除去するというものである。
【００１２】
このような方法によれば、巨大な量子ドットが一部に発生しても、熱処理によって中間層１０２の平坦性が保持され、このような中間層１０２を積層させた量子ドット型赤外線検知器の生産性が向上すると期待できる。
【特許文献１】特表２００４−５２８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のフラッシング法では、量子ドット１０３と巨大な量子ドット１０５との体積が異なっているので、中間層１０２の表面の位置まで解離する時間が量子ドット１０３と巨大な量子ドット１０５とで異なってしまい、中間層１０２の平坦性を制御することが難しい。
【００１４】
また、巨大な量子ドット１０５に、図８に示すような欠陥１０６ａが存在する場合、その先端部１０５ａを蒸発させても、欠陥１０６ａは、巨大な量子ドット１０５の内部に残存することになる。このような状態で、上層に中間層を積層すると、上述したように、欠陥が存在する位置から、巨大な量子ドットが発生し易くなる。従って、その中間層においては、量子ドットの密度が低下し、量子ドット自体のサイズが変わるという問題は解消できない。また、暗電流の発生についても、充分に抑制することができず、量子ドット型赤外線検知器の性能を向上させることができなかった。
【００１５】
更に、上記のフラッシング法では、量子ドットの高さを揃えることはできるが、量子ドットの形状を均一にすることが困難であるゆえ、量子ドット型赤外線検知器の性能にばらつきが生じるという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、量子ドットを利用した半導体装置の製造方法に関し、巨大な量子ドットが除去され、量子ドットの密度、形状が均一に形成される半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では上記課題を解決するために、量子ドットが積層する構造を有した半導体装置の製造方法において、第１の半導体層上に、量子ドットの原材料を供給する工程と、供給された前記第１の半導体層上に成長した量子ドットの高さより高く、前記量子ドットの一部に発生する巨大量子ドットの高さよりも低い膜厚を有した第２の半導体層を前記第１の半導体層上に形成する工程と、形成された前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを熱解離によって除去する工程と、前記第２の半導体層上、及び前記巨大量子ドットが除去され、前記第２の半導体層に発生した除去部分に、第３の半導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１８】
このような半導体装置の製造方法は、量子ドットが積層する構造を有した半導体装置の製造方法であり、第１の半導体層上に、量子ドットの原材料が供給され、供給された第１の半導体層上に成長した量子ドットの高さより高く、量子ドットの一部に発生する巨大量子ドットの高さよりも低い膜厚を有した第２の半導体層が第１の半導体層上に形成され、形成された第２の半導体層から巨大量子ドットが熱解離によって除去され、第２の半導体層上、及び前記巨大量子ドットが除去され第２の半導体層に発生した除去部分に、第３の半導体層が形成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、量子ドットが積層する構造を有した半導体装置の製造方法において、第１の半導体層上に、量子ドットの原材料を供給し、供給された第１の半導体層上に成長した量子ドットの高さより高く、量子ドットの一部に発生する巨大量子ドットの高さよりも低い膜厚を有した第２の半導体層を第１の半導体層上に形成し、形成された第２の半導体層から巨大量子ドットを熱解離によって除去し、第２の半導体層上、及び巨大量子ドットが除去され第２の半導体層に発生した除去部分に、第３の半導体層を形成するようにした。
【００２０】
これにより、巨大な量子ドットが除去され、量子ドットの密度、形状が均一に形成される半導体装置の製造方法が実現される。その結果、量子ドットの欠陥が起因となって発生した半導体装置の特性不良が低減し、且つ積層構造による特性向上によって、半導体装置の性能がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。この実施の形態では、量子ドットが積層する構造を有した半導体装置として、赤外線の入射量に応じて光電流を発生させる量子ドット型赤外線検知器を例示して説明する。
【００２２】
最初に、本実施形態の半導体装置の製造方法で製造された量子ドット型赤外線検知器の構成について説明する。
図１は半導体装置の要部断面模式図である。
【００２３】
図１に図示した半導体装置１は、一例として量子ドット型赤外線検知器であり、量子ドット型赤外線検知器の下層には、膜厚が１μｍ程度の下側コンタクト層１０が形成されている。下側コンタクト層１０の材質は、例えば、ｎ−ガリウムヒ素である。また、下側コンタクト層１０のキャリア濃度は、例えば、１×１０18ｃｍ-3である。
【００２４】
下側コンタクト層１０の上には、中間層である半導体層１１（第１の半導体層）が形成されている。ここで、半導体層１１の膜厚は３０ｎｍ程度であり、その材質は、例えば、ｉ−ガリウムヒ素である。
【００２５】
半導体層１１の上には、円錐状の複数の量子ドット２０が形成されている。そして、量子ドット２０を完全に被覆するように、中間層である半導体層１２（第２の半導体層）が半導体層１１の上に形成されている。更に、半導体層１２の上には、中間層である半導体層１３（第３の半導体層）が形成されている。この半導体層１３は、後述する巨大な量子ドットを除去させて半導体層１２に発生させた除去部分２２の内部にも形成されている。図示するように、半導体層１２と半導体層１３との界面の平坦性が確保されている。
【００２６】
そして、半導体層１２と半導体層１３とは、組になり、例えば、１０組（合計２０層）の中間層となって半導体層１１の上に積層されている。半導体層１２及び半導体層１３の材質は、例えば、ｉ−ガリウムヒ素である。また、半導体層１２の膜厚は、４ｎｍであり、半導体層１３の膜厚は、２６ｎｍである。即ち、半導体層１２の膜厚と半導体層１３の膜厚とを合計すると、半導体層１１と同じ膜厚になる。
【００２７】
また、半導体層１２の内部に存在する量子ドット２０の材質は、例えば、インジウムヒ素である。また、その密度は、例えば、５×１０10（個／ｃｍ-2）であり、同程度の密度の量子ドット２０が積層された各々の半導体層１２に形成されている。また、量子ドット２０の平均の高さは３ｎｍであり、平均の径は、２５ｎｍである。ここで、径とは、量子ドット２０を図１の上から眺めた場合、半導体層１１直上の位置での量子ドット２０の外径をいう。そして、この量子ドット型赤外線検知器では、図示するように、半導体層１２の内部に上述した巨大な量子ドットが存在していない。特に、量子ドット２０の高さ及び径は、その高さ及び径の平均値の１．２倍以下の範囲にある。このような量子ドットの高さと径が均一に揃う製造方法については、後述する。
【００２８】
そして、上側コンタクト層１４が中間層の上に形成されている。上側コンタクト層１４の材質、キャリア濃度は、下側コンタクト層１０と同じである。
更に、上側コンタクト層１４及び下側コンタクト層１０には、図１では図示しないが、例えば、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）／金（Ａｕ）で構成される電極が設けられ、電極以外の素子表面が窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）保護膜で被覆されている。
【００２９】
尚、上記の説明では、量子ドット２０の材質としてインジウムヒ素、半導体層１１、半導体層１２及び半導体層１３の材質としてｉ−ガリウムヒ素を用いたが、それぞれの材質は、これらに限らず、インジウムヒ素、ガリウムヒ素、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、アルミニウムリン（ＡｌＰ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、ガリウムアンチモン（ＧａＳｂ）、アルミニウムアンチモン（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかであってもよく、また、これらのうち複数が混晶した材質であってもよい。尚、量子ドット２０の材質と、量子ドット２０を被覆する材質とは、異質な材質を選択する。
【００３０】
更に、半導体層１２については、これらの材質を組み合わせた積層構造にしてもよい（後述）。
更に、上側コンタクト層１４及び下側コンタクト層１０と、量子ドット２０、半導体層１１、半導体層１２及び半導体層１３との導電型（ｐ／ｎ型）の極性を反転させたものを用いてもよい。
【００３１】
更に、上記の量子ドットの積層構造は、量子ドット型赤外線検知器だけでなく、量子ドット型レーザの量子ドット層（活性層）に用いてもよい。
次に、このような量子ドット型赤外線検知器を製造する方法について説明する。特に、以下の説明では、量子ドットを自己組織化によって成長させても、その高さと径が均一に揃う製造方法について詳細に説明する。
【００３２】
図２は量子ドット形成工程の要部断面模式図である。この工程では、ＧａＡｓ基板１５の上に、例えば、ＧａＡｓバッファ層１６を介して、下側コンタクト層１０及び半導体層１１が形成された下地に、量子ドット２０をＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法により形成させる工程が示されている。尚、下側コンタクト層１０及び半導体層１１の材質、膜厚は図１を用いて説明した値と同じである。
【００３３】
具体的には、材質がインジウムヒ素である量子ドット２０を半導体層１１上に自己組織化により成長させる。量子ドット２０の成長条件は、下地である半導体層１１の温度が４８０〜４９０℃で、成長速度が０．１（ＭＬ（Mono Layer）／sec）で、インジウム及びヒ素の原料供給量が２．０〜２．３（ＭＬ）である。
【００３４】
このような条件で、密度が５×１０10ｃｍ-2（個／ｃｍ-2）、平均の高さが３ｎｍ、平均の径が２５ｎｍの量子ドット２０が成長する。
但し、この成長条件では、通常成長の量子ドット２０の中に、約１％の割合で巨大な量子ドット２１が発生する。例えば、高さ４．５ｎｍ以上、径３７．５ｎｍ以上の巨大な量子ドット２１が通常成長する量子ドット２０に混在して成長する。
【００３５】
ここで、通常成長の量子ドット（巨大な量子ドット以外の量子ドット）２０と巨大な量子ドット２１の形状について説明する。
図３は量子ドットの高さと径の比較図である。この比較図は、半導体層１１上に成長した任意の位置の量子ドットを原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope）で、測定し、その高さと径の相関をプロットしたものである。
【００３６】
図の横軸は、量子ドットの高さを表し、通常成長の量子ドット２０の高さの平均値（３ｎｍ）を１としたときの高さの相対値を示している。また、縦軸は、量子ドットの径を表し、通常成長する量子ドット２０の径の平均値（２５ｎｍ）を１としたときの径の相対値が示されている。
【００３７】
この結果からも、高さ及び径が１付近に集中する、通常成長の量子ドット２０の群と、高さ及び径が通常成長の量子ドット２０の１．５倍以上になる巨大な量子ドット２１の群の２つに分かれて量子ドットが下地に成長することが分かる。
【００３８】
尚、高さ及び径が１付近に集中する通常成長の量子ドット２０の高さは、０．６（１．８ｎｍ）以上、１．２（３．６ｎｍ）以下の範囲にあり、径は、０．８（２０ｎｍ）以上、１．２（３０ｎｍ）以下であることが分かった。
【００３９】
尚、上記の量子ドット２０は、ＭＢＥ法によって成長させたが、これに代えてＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法で成長させてもよい。
図４は中間層形成工程の要部断面模式図である。
【００４０】
通常成長の量子ドット２０と巨大な量子ドット２１が成長した半導体層１１上に、通常成長の量子ドット２０の高さより高く、巨大な量子ドット２１の高さより低い膜厚を有した半導体層１２を形成する。例えば、通常成長の量子ドット２０の１．３倍の高さである、膜厚が４ｎｍの半導体層１２を形成する。半導体層１２の材質は、例えば、ｉ−ガリウムヒ素である。
【００４１】
この状態で、巨大な量子ドット２１の先端が半導体層１２の表面から突出し、通常成長した量子ドット２０の周囲は、半導体層１２によって完全に被覆される。即ち、量子ドット２０のみを埋設する半導体層１２を半導体層１１上に形成する。
【００４２】
図５は加熱工程の要部断面模式図である。
前工程で成長させた巨大な量子ドット２１のみを加熱によって解離させ、巨大な量子ドット２１のみを半導体層１２から選択的に除去し、半導体層１２に除去部分２２を形成する。
【００４３】
ここで、巨大な量子ドット２１の材質であるインジウムヒ素の解離速度Ｒ（ＭＬ／ｓｅｃ）は、予め予備実験（例えば、ＲＨＥＥＤ観察）またはシミュレーションによって求めることができる。そして、例えば、インジウムヒ素層が量子ドットに遷移するインジウムヒ素の供給量が温度によらず一定と仮定して計算する。具体的には、ヒ素（Ａｓ）の飽和領域（ヒ素が充分な量で供給している状態）では、例えば、Ｒ＝２×１０30×ｅｘｐ（−６０７１６／Ｔ）である。ここで、Ｔ（Ｋ）は温度である。
【００４４】
この式を基に、半導体層１２の厚さと、除去部分２２の入り口の面積を考慮して、巨大な量子ドット２１が完全に半導体層１２から除去する温度と時間を制御する。
例えば、温度が６００℃の雰囲気では、Ｒ＝１．２６（ＭＬ／ｓｅｃ）となるので、２０秒間保持すれば、約６ｎｍ（１ＭＬ：０．３０３ｎｍ）のインジウムヒ素が解離する。
【００４５】
従って、この工程では、雰囲気温度を６００℃とし、２０秒間以上保持すれば、巨大な量子ドット２１のみを半導体層１２から選択的に除去することができる。
このように、巨大な量子ドット２１を除去する工程においては、巨大な量子ドット２１の熱解離速度及び加熱時間を制御することにより、半導体層１２から巨大な量子ドット２１を選択的に除去することができる。
【００４６】
また、ヒ素が不足すると解離速度Ｒは、更に増加するが、このような要因もデータベースに組み込むことにより確実に、巨大な量子ドット２１のみを半導体層１２から除去することができる。
【００４７】
尚、上記の例では、雰囲気温度を６００℃としたが、半導体層１２の解離が無視できる温度条件下では、巨大な量子ドット２１を除去する加熱時間は、上記の保持時間よりも充分に長くしてよい。
【００４８】
また、加熱時には、半導体層１２が巨大な量子ドット２１と同時に蒸発するのを防止するために、半導体層１２を構成する元素の一つで、且つ平衡蒸気圧の高い元素を照射させながら加熱してもよい。例えば、図５に示す例では、半導体層１２の材質がｉ−ガリウムヒ素であるので、ヒ素を半導体層１２に照射させながら加熱してもよい。これにより、半導体層１２が巨大な量子ドット２１と同時に蒸発するのを防止することができ、より確実に、巨大な量子ドット２１のみを半導体層１２から選択的に除去することができる。
【００４９】
また、上記に示した解離速度Ｒの式は、一例であり、この式のみによって、温度及び時間が決定されるものではない。例えば、巨大な量子ドット２１が熱解離する温度と時間の関係は、他の材質の半導体、化合物半導体についてもデータベース化され、これらのデータから種々の材質の巨大な量子ドット２１の熱解離速度と、半導体層１２から完全に除去される時間とが制御される。
【００５０】
図６は中間層形成工程の要部断面模式図である。
巨大な量子ドット２１を除去し、除去部分２２を形成した半導体層１２の上に、膜厚が２６ｎｍである半導体層１３を形成する。ここで、半導体層１３の面内方向（図に向かって左右の方向）の成長を促進させることにより、除去部分２２の内部まで半導体層１３を構成する材料が充分に埋め込み、表面凹凸のない平坦な半導体層１３を形成する。
【００５１】
ここで、半導体層１３の面内方向の成長を促進する方法としては、半導体層１３の成長速度を、半導体層１２の成長速度より小さくさせる。具体的には、半導体層１３の成長速度を、半導体層１２の成長速度の１／２以下にする。
【００５２】
これにより、半導体層１３を成長させるときのマイグレーション効果が促進され、除去部分２２の内部まで半導体層１３が埋め込まれ、表面凹凸のない平坦な半導体層１３が形成する。
【００５３】
一例として、半導体層１２の成長速度を１μｍ／ｈｒ、半導体層１３の成長速度を０．２μｍ／ｈｒで成長させると平坦な半導体層１３が形成される。なお、半導体層１３が平坦となった時点で成長速度を上げて（例えば１μｍ／ｈｒ）、半導体層１３の形成時間を短縮してもよい。
【００５４】
また、半導体層１３の材質は、半導体層１２と同じ材質であれば、面内方向の成長が促進され、除去部分２２の内部まで半導体層１３が埋め込まれ、表面凹凸のない平坦な半導体層１３を形成させることができる。
【００５５】
尚、上記の説明では、量子ドット２０の材質としてインジウムヒ素、半導体層１１、半導体層１２及び半導体層１３の材質としてｉ−ガリウムヒ素を用いたが、それぞれの材質は、これらに限らず、インジウムヒ素、ガリウムヒ素、アルミニウムヒ素、インジウムリン、ガリウムリン、アルミニウムリン、インジウムアンチモン、ガリウムアンチモン、アルミニウムアンチモン、窒化インジウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのいずれかであってもよく、また、これらのうち複数が混晶した材質であってもよい。尚、量子ドット２０の材質と、量子ドット２０を被覆する材質とは、異質な材質を選択する。
【００５６】
更に、半導体層１２については、これらの材質を組み合わせた積層構造にしてもよい。
例えば、半導体層１２の材質として、アルミニウムヒ素を選択した場合は、アルミニウムヒ素層上にガリウムヒ素層を設け、半導体層１２を例えば、アルミニウムヒ素層／ガリウムヒ素層で構成する２層構造とし、半導体層１３の材質をガリウムヒ素としてもよい。
【００５７】
このような構造にすれば、半導体層１３直下の半導体層１２の材質が半導体層１３の材質と同じになり、面内方向の成長が促進され、除去部分２２の内部まで半導体層１３が埋め込まれ、表面凹凸のない平坦な半導体層１３が形成する。
【００５８】
また、半導体層１２において、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）層を挿入して応答波長調整等をする場合には、半導体層１２をインジウムガリウムヒ素層／ガリウムヒ素層の２層構造とし、半導体層１３をガリウムヒ素層としてもよく、またはアルミニウムガリウムヒ素層としてもよい。
【００５９】
続いて、図示はしないが、このような半導体層１２及び半導体層１３を組にして、例えば、１０組の半導体層１２及び半導体層１３で構成される中間層を半導体層１１の上に形成し、積層した中間層の上に、図１に示す上側コンタクト層１４を形成する。
【００６０】
そして、素子パターン以外をエッチングによって除去し、下側コンタクト層１０を露出させた後、上側コンタクト層１４及び下側コンタクト層１０に、例えば、金ゲルマニウム／金で構成される電極を設け、更に電極以外の素子表面を窒化シリコンまたは酸化窒化シリコン保護膜で被覆する。このような方法で、図１に示す量子ドット型赤外線検知器が製造される。
【００６１】
このように上記の製造方法によれば、巨大な量子ドット２１が中間層から確実に除去され、量子ドットを含有する中間層を積層しても、各中間層の量子ドットの形状、密度が均一に維持された半導体装置を製造することができる。特に、量子ドット型赤外線検知器では、巨大な量子ドットの欠陥が起因となって発生した暗電流を低減させることができる。
【００６２】
また、量子ドットの積層構造によって光電流が増加し、量子ドット型赤外線検知器としての特性を向上させることができる。
また、上記の半導体装置の製造方法は、量子ドット型赤外線検知器の製造方法に限らず、量子ドット型レーザの製造方法にも容易に転用することができる。
【００６３】
（付記１）  量子ドットが積層する構造を有した半導体装置の製造方法において、
第１の半導体層上に、量子ドットの原材料を供給する工程と、
供給された前記第１の半導体層上に成長した量子ドットの高さより高く、前記量子ドットの一部に発生する巨大量子ドットの高さよりも低い膜厚を有した第２の半導体層を前記第１の半導体層上に形成する工程と、
形成された前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを熱解離によって除去する工程と、
前記第２の半導体層上、及び前記巨大量子ドットが除去され、前記第２の半導体層に発生した除去部分に、第３の半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６４】
（付記２）  前記巨大量子ドットを除去する工程においては、前記巨大量子ドットの熱解離速度及び加熱時間を制御することにより前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを除去することを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
【００６５】
（付記３）  前記巨大量子ドットを除去する工程においては、前記第２の半導体層を構成する元素の少なくともひとつを前記第２の半導体層に照射させながら、前記第２の半導体層から前記巨大量子ドットを除去することを特徴とする付記１または２記載の半導体装置の製造方法。
【００６６】
（付記４）  前記第３の半導体層の成膜速度が前記第２の半導体層の成膜速度の１／２以下であることを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）  前記第３の半導体層の材質と前記第２の半導体層の材質が同じ材質であることを特徴とする付記１または４記載の半導体装置の製造方法。
【００６７】
（付記６）  前記第２の半導体層が複数の半導体を積層した構造であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）  前記量子ドット及び前記巨大量子ドットの材質がインジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、アルミニウムリン（ＡｌＰ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、ガリウムアンチモン（ＧａＳｂ）、アルミニウムアンチモン（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれか、またはこれらのうち複数が混晶した材質であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【００６８】
（付記８）  前記第１の半導体層、前記第２の半導体層または前記第３の半導体層の材質がインジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、アルミニウムリン（ＡｌＰ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、ガリウムアンチモン（ＧａＳｂ）、アルミニウムアンチモン（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれか、またはこれらのうち複数が混晶した材質であることを特徴とする付記１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】半導体装置の要部断面模式図である。
【図２】量子ドット形成工程の要部断面模式図である。
【図３】量子ドットの高さと径の比較図である。
【図４】中間層形成工程の要部断面模式図である（その１）。
【図５】加熱工程の要部断面模式図である。
【図６】中間層形成工程の要部断面模式図である（その２）。
【図７】量子ドット型赤外線検知器の基本的な構造を説明する要部図である。
【図８】巨大な量子ドットが成長した場合の中間層の構造を説明する要部図である。
【図９】フラッシング法の原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  半導体装置
１０  下側コンタクト層
１１，１２，１３  半導体層
１４  上側コンタクト層
１５  ＧａＡｓ基板
１６  ＧａＡｓバッファ層
２０  量子ドット
２１  巨大な量子ドット
２２  除去部分
【図１】
2008198677.tif 000003
【図２】
2008198677.tif 000004
【図３】
2008198677.tif 000005
【図４】
2008198677.tif 000006
【図５】
2008198677.tif 000007
【図６】
2008198677.tif 000008
【図７】
2008198677.tif 000009
【図８】
2008198677.tif 000010
【図９】
2008198677.tif 000011