2014 Fiscal Year Annual Research Report
表面再構成制御成長法を用いたSi基板上InSb-CMOSの研究
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25289099
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
森 雅之 富山大学, その他の研究科, 准教授 (90303213)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | GaSb / InSb / MOSFET / Al2O3 / 界面準位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、InSb-CMOS実現のため、表面再構成制御成長法により、p-MOSFET作製のための、高性能なGaSb薄膜の成長を試みた。
当初、表面再構成制御成長法を用いてGaSb薄膜を成長しようと試みたが、Ga誘起表面再構成上へSb原子を吸着させても、その上に成長させたGaSbは面内回転しなかった。そこで、2段階成長法を用いて、低温、低成長レートで1層目のGaSb層を成長させたのち、2層目のGaSbを高温成長させることにした。この際、1層目のGaとSb原子のフラックス比を精密に1:1に制御することにより、アンチフェーズドメインや積層欠陥フリーの単結晶GaSb薄膜が得られた。得られたGaSb薄膜は、100arcsecというピーク半値幅が示すように、他研究期間が報告している値と同等あるいはそれ以上の結晶性を示し、AFM測定により1nm以下の平坦性を有する非常に高品質な膜である。
MOSFETの特性向上には、ゲート絶縁膜/InSb界面に存在する界面準位密度の低減が課題となっている。そこで、界面準位に関する理解を深めるため、ゲート絶縁膜を、SiO2膜をスパッタ法、SiO膜を電子ビーム蒸着、Al2O3膜をALD法により堆積し、MOSFETを作製し特性を評価した。C-V特性の評価は今後行う予定のため、界面準位に関する理解は来年度に進めることになるが、作製したMOSFETの特性の評価から、ゲート絶縁膜として電子ビーム蒸着法で堆積したSiO膜を用いたMOSFETが動作したこと、また、Al2O3膜を用いたMOSFETにおいて、これまでで最大の相互コンダクタンス140mS/mmが得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
InSb-CMOS実現のため、p-MOSFET学生が不可欠である。今年度作製した高品質なGaSb薄膜を用いることで、pチャネルMOSFETの作製が可能となる。n-MOSFETの高性能化と合わせてp-MOSFETの作製および特性評価へと研究段階を進めることができる。
また、ゲート絶縁膜とInSbとの界面における界面準位密度の評価が進めば、材料の変更、デバイス構造の変更などにより一層の特性向上が期待でいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
p-MOSFETの試作と特性評価を行う。
また、界面準位密度低減のため、ゲート酸化膜形成前にInSb表面へAlを堆積させるなど、ゲート絶縁膜とInSb薄膜を直接触れさせないようにする工夫もトライする。これと合わせて、前年度作製した様々なゲート絶縁膜を用いたデバイスのC-V特性を評価し、界面準位密度等の評価により、界面準位密度低減方法を検討する。
Si基板上への高品質InGaSb薄膜の作製にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
昨年度に引き続き、デバイス作製プロセスで必要な原子層堆積装置を自作するための必要材の購入を進めたが、わずかにお金が残ることになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
原子層他奇跡装置自作のための部品購入に充てる。
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