1995 Fiscal Year Annual Research Report
三次元積層集積回路を目指した超並列光接続システムの試作
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07555014
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Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
米津 宏雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90191668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇治 俊男 日本電気(株), 関西エレクトロニクス研究所, 担当部長
大島 直樹 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70252319)
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| Keywords | GaAs-on-Si / InP-on-Si / 選択成長 / 歪短周期超格子 / 貫通転位 / ミスフィット転位 / 原子状水素 / 光接続 |
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| Research Abstract |
Si基板上に良質の発光・受光素子を作るために、結晶品質を向上するためのヘテロエピタキシャル成長技術と原子状水素照射の効果に注力した。また、光接続用微小発光・受光素子アレイを作るための選択成長技術について検討した。その結果、以下に記す成果が得られた。
(1)Si基板上に(GaAs)_m(GaP)_n SSPS(歪短周期超格子)を介してGaAs層を成長する過程で、より一層結晶欠陥を低減する手法を見いだした。まず、Si基板上に最初にGaPを成長する過程で、MEE法を用いることによって、積層欠陥の発生をほぼ解消することができた。次いで、SSPS層上のGaAs層内に歪超格子を挿入することによって、残存する貫通転位を曲げて排出することができた。
(2)上記の前者の効果を用いて、Si基板上に格子不整合率が約8%と大きいInPを成長し、貫通転位密度を大幅に減少することができた。
(3)格子不整合に伴って発生するミスフィット転位は、非発光再結合センターとなり、発光素子における経時劣化の原因になる。(InAs)_1(GaAs)_4 SSPSを原子状水素照射下で成長することによって、ミスフィット転位を電気的に不活性化できることを明らかにした。
(4)表面偏析を抑えるために、(InAs)_1(GaAs)_1量子井戸を低温成長するが、過剰Asが取り込まれて発光効率が下がる問題がある。原子状水素を照射することにより、この過剰Asを除去できる可能性が見いだされた。
集積回路で用いるドライ酸化のSiO_2膜(ゲート酸化膜)をSi基板上に形成し、原子状水素照射下のMEE法によって、GaPの選択成長を実現できた。さらに、その上にGaAsを選択成長できる見通しも得られた。
このように、予期しなかった学術・技術的発見が得られたと共に、素子化のための基礎技術が大きく進んだ。
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[Publications] M.Yokozeki,H.Yonezu,T.Tsuji,N.Ohshima,and K.Pak: "“Reduction of Threading Dislocation Density in an (InAs)1(GaAs)1 Strained Short-Period Superlattice by Atomic Hydrogen Irradiation"" Japan Journal of Applied Physics. to be published. (1996)
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[Publications] Y.Takagi,H.Yonezu,T.Kawai,K.Hayashida,K.Samonji,N.Ohshimma,and K.Pak: "“Suppression of Threading Dislocation Generation in GaAs-on-Si with Strained Short-Period Superlattices"" Journal of Crystal Growth. Vol. 150. 677-680 (1995)
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[Publications] K.Samonji,Y.Takagi,H.Yonezu,K.Iwaki,N.Ohshima,J.K.Shin,and K.Pak: "“Reduction of Threading Dislocation Density in InP-on-Si Heteroepitaxy with Strained Short-Periods Superlattices"" Extended Abstracts of the 1995International Conferences on Solid State Devices and Materials, Osaka. 1059-1060. (1995)
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[Publications] 高木,横関,辻,左門字,大島,朴,米津: "“ヘテロエピタキシャル成長の成長初期制御による結晶欠陥の抑制"" 信学技報. ED95-128. 73-78 (1995)
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[Publications] 高木,左門字,岩城,林田,大島,朴,米津: "“(GaAs)_m(GaP)_n歪短周期超格子の格子緩和過程"" 信学技報. ED95-23. 25-30 (1995)
