高ショットキー障壁MESFETを用いたInP系超高速集積回路の試作

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555093
• 研究種目: 試験研究(B)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 橋詰 保 北海道大学, 工学部, 助教授 (80149898)
• 研究分担者: 関 昇平 沖電気工業(株), 研究開発本部・半導体技術研究所, グループリーダ ; 呉 南健 北海道大学, 工学部, 助手 (00250481) ; 赤沢 正道 北海道大学, 工学部, 助教授 (30212400) ; 長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781)
• キーワード: インジウムリン / ショットキー障壁 / 電界効果トランジスタ / 光電子集積回路 / 電気化学プロセス / マイクロ波デバイス / 光通信システム

研究概要

燐火インジウムショットキーゲート電界効果トランジスタ(InP MESFET)は、マイクロ波分野で実用化されているGaAs MESFETよりも動作周波数の高い超高速集積回路や、光通信システムのキーデバイスとして期待されているが、これまでに実用化された例はない。本研究の目的は、新しい電気化学プロセスを用いて、高障壁を有するInPショットキー障壁を形成し、それを利用したInP MESFETを世界に先駆けて実現し、超高速集積回路および光電子集積回路に応用する素地を作ることである。
得られた成果を以下にまとめる。
(1)Pt/InPショットキーダイオードにおいて、0.86eV以上の障壁高さが再現性良く得られ、理想因子も1.1程度と極めて良好な値を示した。
(2)Pt/InP接合界面の電気的評価び光電子分光法による化学分析により、酸化層などの遷移層が存在しない良好な接合界面が形成されていることが明かとなった。
(3)電気化学プロセスの選択性を利用することによって、ゲート長が1〜2μm程度の、PtゲートInP MESFETの作製が可能となった。
(4)作製したMESFETは、すぐれたゲート制御性と完全なピンチオフ特性を示し、相互コンダクタンス23mSが得られた。ゲート漏れ電流もゲート電圧=-5Vで1μA以下と低い値が得られ、-20Vの負ゲート電圧でもブレークダウンは見られなかった。さらに、0.6Vの正ゲート電圧まで良好なゲート制御性を示し、エンハンスメントモードMESFET作製の可能性を有していることが明らかになった。
以上の研究成果は、IPRM95(5月),SSDM95(8月)および秋期応物学会(8月)で公表された。

研究成果

• [文献書誌] A. Malinin: "Characterization of Deep Levels in Si-doped In_xAl_<1-x>As Layers Grown by Molecular Beam Epitaxy.," Jpn. J. Appl. Phys.34. 1138-1142 (1995)
• [文献書誌] T. Hashizume: "Depletion Characteristics of Direct Schottky Contacts to Quantum Wells Formed by In Situ Selective Electrochemical Process.," Jpn. J. Appl. Phys.34. 1149-1152 (1995)
• [文献書誌] N. J. Wu.: "Schottky Contacts on n-InP with High Barrier Heights and Reduced Fermi-Level Pinning by a Novel In Situ Electrochemical Process.," Jpn. J. Appl. Phys.34. 1162-1167 (1995)
• [文献書誌] H. Okada: "Novel Wire Transistor Structure with In-Plane-Gate Using Direct Schottky Contacts to 2DEG.," Jpn. J. Appl. Phys.34. 1315-1319 (1995)
• [文献書誌] T. Hashizume: "Observation of Conductance Quantization in A Novel Schottky In-Plane Gate Wire Transistor Fabricated by Low-Damage In Situ Electrochemical Process." Jpn. J. Appl. Phys.34. L635-L638 (1995)
• [文献書誌] H. Hasegawa: "Fabrication and characterization of quantum wire transistors with Schottky in-plane gates formed by an in situ electrochemical process.," J. Vac. Sci. & Technol. B,. 13. 1744-1750 (1995)
• [文献書誌] S. Koyanagi: "Contactless Characterization of Thermally Oxidized, Air-Exposed and Hydrogen-Terminated Silicon Surfaces by Capacitance-Voltage and Photoluminesence Methods.," Jpn. J. Appl. Phys.,. 35. 630-637 (1996)
• [文献書誌] K. Jinushi,: "Novel GaAs-Based Single-Electron Transistors with Schottky In-Plane Gates Operating up to 20K" Jpn. J. Appl. Phys.35. 397-404 (1996)
• [文献書誌] S. Shiobara: "Deep Level and Conduction Mechanism in Low-Temperature GaAs Grown by Molecular Beam Epitaxy.," Jpn. J. Appl. Phys.35. 431-436 (1996)
• [文献書誌] S. Uno,: "0.86eV Platinum Schottky Barrier on Indium Phosphide by In Situ Electrochemical Process and Its Application to MESFETs.," Jpn. J. Appl. Phys.,. 35. 751-756 (1996)
• [文献書誌] 長谷川 英機: "InP系化合物半導体材料およびデバイスの新展開" 応用物理. 65. 108-118 (1996)