超薄膜SiヘテロエピタキシャルSOI構造の形成と薄膜トランジスタへの応用

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460140
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 中村 哲郎 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00126939)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 誠 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (30126924)
• Keywords: SOI構造 / Al_2O_3 / 薄膜トランジスタ / ガスソ-スMBE / 選択成長 / 電子線照射

Research Abstract

エピタキシャル成長法を用いて、薄膜SOI構造(Si/Al_2O_3/Si)の形成及び薄膜SOIトランジスタの形成について研究を行った。昨年度は、気相成長法によりSi/Al_2O_3/Siの薄膜SOI構造を作製し、薄膜トランジスタへの応用が可能であることを示した。今年度は、より低温で良質な膜の成長が可能であるガスソ-スMBE法を用いたSi/Al_2O_3/Si構造の形成について研究を行った。
減圧気相成長法により成長したAl_2O_3/Si基板、ガスソ-スMBE法により成長したAl_2O_3/Si基板上に、Si_2H_6を用いたガスソ-スMBE法によりSiのエピタキシャル成長を行った。基板温度750℃で膜厚1000A^^°以上成長を行うと、RHEEDパタ-ンはストリ-クで、2x1の超構造を示した。レプリカ電子顕微鏡写真からも平坦性の良いSi膜がエピタキシャル成長できたことがわかり、気相成長法と比較して、より低温で、結晶性の良好な薄膜SOI構造が形成できた。また、イオンミリング装置により試料を作製し、3層構造の断面を透過電子顕微鏡によって調べたところ、成長界面の乱れや積層欠陥も確認され、さらなる界面制御が必要であることがわかった。しかしながら、ガスソ-スMBE法により、減圧気相成長法の場合に比較して低温で比較的結晶性のよいSi層を形成できることが明かとなり、超薄膜SOIトランジスタを実現できる見通しを得た。また、本研究を進める過程においてサファイヤ基板、Al_2O_3/Si基板上に電子線を照射した後、Siの成長を行うと、電子線照射部にはSiが成長せず、非照射部にのみ選択的にSiがエピタキシャル成長することを発見した。この電子線照射によるSiの選択エピタキシャル成長を用いると、トランジスタ作製時のSiアイランドのエッチングが不要になるなど、微細寸法の薄膜トランジスタを作製する技術として期待できる。

Research Products

• [Publications] M.Ishida,et al.: "Characterization of Epitaxially grown Si/Al_2O_3/Si structures by MOSFET's." Proc.of 8th Int.workshop on Future Electron Devices. 41-45 (1990)
• [Publications] M.Ishida,et al.: "MetalーOxideーSemiconductors fabricated on Si/Al_2O_3/Si structures" to be published in J.Appl.Phys.
• [Publications] G.S.Chung,et al.: "Novel Pressure sensors with Multilayer SOI structures." IEE Electronics Letters. 26. 775-776 (1990)
• [Publications] M.Ishida,et al.: "Epitaxially Stacked Structures of Si/Al_2O_3/Si for Sensor Materials." Sensor and Actuators.A21ーA23. 267-270 (1990)