1997 Fiscal Year Annual Research Report
弗化物強誘電体による新しい電界効果型ニューロデバイスの集積回路化
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09750345
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
會澤 康治 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (40222450)
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| Keywords | 強誘電体 / 弗化物強誘電体 / 電界効果トランジスタ / ニューロデバイス / 反応性イオンエッチング / ヒステリシス特性 / しきい値電圧シフト |
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| Research Abstract |
本年度は、n-Si(111)単結晶基板上に結晶成長させた弗化物強誘電体BaMgF_4(以下BMFと略す)薄膜を用いた、A1/BMF/n-Si(111)構造電界効果トランジスタについて作製工程の確立を行った。
本トランジスタの作製には、通常、BMF薄膜のエッチング加工が必要となるが、従来用いてきたウエットエッチングではBMF薄膜の電気的特性の劣化が避けられず、歩留まりも良くない。このため、BMF薄膜の加工に反応性イオンエッチング(RIE)を用いることとした。最初の実験では、Ar/Cl_2混合ガスをエッチングガスに用いて、RF出力40Wから300Wの範囲内におけるBMF薄膜のエッチング特性を検討した。その結果、エッチング速度のCl_2ガス混合比[Cl_2/(Ar+Cl_2)]に対する依存性において、n-Si(111)及びAl薄膜の場合にはCl_2ガス混合比の増加に伴いエッチング速度が増加するのに対して、BMF薄膜の場合には逆に減少傾向となることを確かめた。即ち、BMF薄膜のエッチングがClイオンやラジカル等による化学反応よりもイオンによる物理的スパッタリングが支配的であるとの知見が得られた。さらに、RF出力及びエッチングガスによるエッチングダメ-ジを、エッチング後のAl/BMF/n-Si(111)構造ダイオードの漏れ電流特性により評価した結果、Arガスのみを用いてRF出力40Wでエッチングを行う条件が最も特性劣化が少ないとの知見が得られた。
次に、BMF薄膜及び電極のエッチング加工にRIEを用いて、Al/BMF/n-Si(111)構造の電界効果トランジスタを作製した。BMF薄膜は基板温度520℃で成膜し、厚さは約350nmとした。またRIEは、RF出力を40Wに設定し、エッチングガスにArのみを用いてガス圧3.9Paで行った。作製したトランジスタのチャネル長さは10μm、チャネル幅は20μmとした。作製したトランジスタのドレイン電流-ゲート電圧特性の測定結果では、強誘電体の分極反転によるヒステリシス特性が観測され、約0.4Vのしきい値電圧シフトを確認した。以上のことから、BMF/Si(111)構造電界効果トランジスタの作製工程において、40W程度と低RF出力のAr-RIEを用いることが有効であるとの結論を得た。
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[Publications] Koji Aizawa et al.: "Growth and Crystallinity of Ferroelectric BaMgF_4 Films on (111)-Oriented Pt Films" Jpn. J. Appl. Phys.36. L234-L237 (1997)
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[Publications] Koji Aizawa et al.: "FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF METAL-FERROELECTRICS-SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTORS USING EPITAXIAL BaMgF_4 FILMS GROWN ON Si (111) SUBSTRATES" Integrated Ferroelectrics. 15. 235-252 (1997)
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[Publications] Koji Aizawa et al.: "C-V characteristics of Al/BaMgF_4/Si(111) diodes fabricated by dry etching process" to be published in Proceedings of IMF-9. (1997)
