| 研究課題/領域番号 |
10555098
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
長谷川 英機 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60001781)
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| 研究分担者 |
葛西 誠也 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30312383)
藤倉 序章 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70271640)
橋詰 保 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 助教授 (80149898)
上田 大助 松下電子工業株式会社, 半導体デバイス研究センター, 先端技術開発担当参事(研究職)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
12,900千円 (直接経費: 12,900千円)
1999年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
1998年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
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| キーワード | 超薄膜シリコン量子井戸 / InP系化合物半導体 / 絶縁ゲート / ECRプラズマ / フェルミ準位ピンニング / 統一DIGSモデル / 超高周波大電力デバイス / InP MISFET / 電気化学プロセス / ショットキー極限 / 金属 / 半導体界面 / インジウムリン / パルス法 |
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| 研究概要 |
本研究は、本グループが提唱している「超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造」を用いることにより、InP系超高周波大電力デバイス実現に、突破口を開くことを目的として、平成10年度から平成11年度にわたって行なったものである。本研究により得られた成果を以下にまとめる。
(1)本研究グループが独自に開発した超高真空非接触C-V法、ホトルミネセンス表面準位分光法(PLS^3)に基づく絶縁ゲート構造形成プロセスのその場評価法を確立するとともに、これらとSTM/STS測定およびXPS法を組み合わせ、表面フェルミ準位ピンニングが表面のある程度の面積を持った領域で生じており、しかも各領域において表面準位がU字形の連続分布を有していることを明かにした。これは、「超薄膜シリコン量子井戸」の概念の基礎となった界面準位の起源に関する「統一DIGSモデル」を支持する結果である。
(2)InP系化合物半導体上へ擬似格子整合する超薄膜シリコン層のMBE成長と、ECRプラズマを用いたシリコン層の部分窒化による薄膜化により、シリコン量子井戸層の膜厚の精密制御を達成し、超薄膜シリコン量子井戸を含む絶縁ゲート構造の実現に成功した。
(3)上述のプロセスをInP表面に適用した場合、最適なECRプラズマによる部分窒化条件においては、フェルミ準位ピンニングを大幅に緩和し、界面準位密度の最小値として2x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>を得た。この値は、非酸化物ゲートのInP MIS構造としては、これまでで最小の値である。
(4)さらに、超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造を用いて試作したInP MISFETは、良好なゲート制御特性、高い実効移動度とともに、通電時間10^4秒間後のドレイン電流の変動が1.9%という高い動作安定性を示した。
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