2005 Fiscal Year Annual Research Report
GaAs分子層成長を用いた超高速トンネルトランジスタの開発
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16360014
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| Research Institution | Semiconductor Research Institute |
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Principal Investigator |
倉林 徹 (財)半導体研究振興会, 主任研究員 (90195537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 潤一 財団法人半導体研究振興会, 半導体研究所, 名誉所長 (20006208)
ピョートル プォトカ 財団法人半導体研究振興会, 半導体研究所, 主任研究員 (70270501)
辺見 政浩 財団法人半導体研究振興会, 半導体研究所, 研究員補助員
浜野 知行 財団法人半導体研究振興会, 半導体研究所, 実験補助員(研究職)
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| Keywords | トンネルトランジスタ / トンネル接合 / タンネットダイオード / ガリウム砒素薄膜成長 / 分子層エピタキシー / 不純物添加技術 |
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| Research Abstract |
本研究は分子層成長技術を用いた新規な超高速トンネルトランジスタの開発を目的としており、TEG(トリエチルガリウム)とAsH_3の交互導入によるGaAsの分子層エピタキシーにおける自己停止成長機構(self-limiting growth mechanism)条件下(成長温度265℃)で高濃度不純物添加技術を用いトンネルトランジスタのソースドレイン構造の試作および評価を行った。トンネル接合構造の試作に関しては、単分子ドープ層形成後にノンドープ層を数層挿入するという独自の変調ドープを開発し素子試作に適用した。この変調ドープ法により、265℃の低温成長でありながら、高い不純物活性化率が得られること、およびノンドープ層による拡散防止効果があることが、デバイスの接合特性より実験的に確かめられた。トランジスタのソースドレイン構造と等価な構造を有するデバイスの適用例として、p^<++>(100nm)-n^<++>(10nm)-i(100nm)-n^+(substrate)からなるトンネル接合を有する2端子素子としてタンネットダイオードを試作し、トンネル電流に基づく高周波発振特性を確認した。発振周波数は室温連続発振で655GHzに達した。このことから、低温化した独自の分子層エピタキシャル成長によるナノレベルの多層構造が精度良く作製されており、トンネリング電子が高効率に注入され、精密な膜厚制御による10nm n^<++>層が逆バイアスの印加で空乏化し、電界が100nmのi層にバランスよく印加されていることが確認された。
今後は、この構造をトンネルトランジスタ構造に関するソースードレイン構造として、さらにAlGaAs/GaAsによるMISゲート構造を付加してトンネルトランジスタの動作実現を目指す。
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