2011 Fiscal Year Annual Research Report
FIBマスクレス選択成長による極微半導体デバイス構造のその場形成に関する研究
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21560327
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
朴 康司 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10124736)
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| Keywords | 選択成長 / 化合物半導体 / ガリウムヒ素 / 集束イオンビーム / FIB / 不純物ドーピング / 両性不純物 |
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| Research Abstract |
III-V族化合物半導体のマスクレス選択成長技術は、光・電子集積回路などの次世代デバイス開発に有用であると考えられる。昨年度、Snのドーピング濃度を増やしたSn high doped-Ga LMISを用いGaAs選択成長を行い、抵抗率、ホール効果測定などによりドーピング濃度やキャリアタイプがどのようになるかを詳細に調べた。その結果、実験条件により、p型やn型のGaAsが成長できることが分かった。これより、SnはGaAs中で両性不純物として働くことが初めて見いだされた。そこで、本年度は、GaAs半導体のマスクレス選択成長において、従来より、両性不純物としての実績があるGeドーピングの研究を主に行った。最初にGe:⇔aを、1×10^<-4>1のモル比で混合しIII族源となるGe doped Ga LMISの作製を行い、FIB装置に装填した。まず、入射エネルギーEi、As_4背圧P_<As4>、成長温度Tsを変化させてGb-GaAsをライン状に選択成長させ抵抗率を調査した。実験はP_<As4>=0.7～2×10^<-6>Torr、Ts=450～600℃で、Ei=50～200eVのGe-Ga FIBによってS.I.GaAs(100)基板上に約50×800μmの領域に選択成長させた。その結果、全ての条件において抵抗率はundopedGaAS層の280[Ω・cm]より低減しGeドーピングの効果が確認できた。入射エネルギーが増加すると抵抗率は増加した。これは入射エネルギーが高くなることによりスパッタリング率の上昇による結晶性の悪化によるものと考えられる。次にEi=30～100eV、P_<As4>=0.7～2×10^<-6>Torr、Ts=600℃とし約300×300μmの正方領域に選択成長させ、ホール効果測定により成長層の評価を行った。ホール効果測定の結果、全ての条件でキャリアタイプはp型を示した。これは、Ge原子がAsサイトに多く入りアクセプタとして機能したためと考えられる。今回n型GaAsは得られなかったが、今後ドープ量を変化することで、実現できるものと予想している。
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