半導体キャリアの分布定数効果を利用した新しいマイクロ波モノリシック集積回路の製作

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460115
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781)
• 研究分担者: 赤澤 正道 北海道大学, 工学部, 助手 (30212400) ; 飯塚 浩一 北海道大学, 工学部, 助手 (30193147) ; 深井 一郎 北海道大学, 工学部, 教授 (70001740)
• キーワード: コプレ-ナ線路 / ショットキ接合 / MIS接合 / マイクロ波 / 遅波 / 集積回路 / 化合物半導体 / MMIC

研究概要

マイクロ波・ミリ波を用いる高度情報通信システムの構築を目指し、半絶縁性GaAsを基板としたマイクロ波モノリシック集積回路(MMIC)の研究開発が活発に行われている。しかし、現状ではMMICの基板面積当りの機能の集積度は、著しく低い。これは半導体能動素子は集中定数素子とみなせるよう小面積に作る一方、高価な基板の面積の大部分は寸法の大きい受動素子を作るのに、絶縁体として使用されるからである。
本研究の目的は、半導体のキャリアがもたらす分布定数的効果を積極的に利用し線路波長を短縮するMIS形およびショットキ形のコプレ-ナ伝送線路の基礎的研究を行うことにある。さらに、これら線路は、その伝送特性が電気的に変化できるので、そのユニ-クな性質を利用して、高性能・高機能化した新しいMMICを実現できる。前年度までに、MIS形およびショットキ形コプレ-ナ伝送線路構造の理論的検討、コプレ-ナ伝送線路試料の作製法の確立、ことに、GaAs表面半導体層を分子線エピタキシャル法で成長する方法の確立、ショットキ形コプレ-ナ線路の伝送特性の測定を行った。
本年度の実績の概要は以下の通りである。
(1)InGaAsエピタキシャル表面半導体層を分子線エピタキシャル法で成長する方法および条件を明らかにした。
(2)半絶縁性GaAs基板上に形成されたショットキ形コプレ-ナ線路の伝送特性の測定法をさらに検討し、かつ、実際に測定を行い、その結果が、理論解析結果でよく説明できることを示した。
(3)伝送特性の電気的制御のためには、MIS形コプレ-ナ線路におけるフェルミ準位ピンニングの除去の重要性を認識し、シリコン超薄膜による界面制御により、ピンニングのないInGaAsMIS基本構造の製作に成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Hasegawa and K.Iizuka: "Effects of Carries on Propergation of Electromagnetic Waves Along Planar Waveguides Formed on Semiconductros" Proc.of Progress in Electromagnetic Research Symposium(PIERS). 72-74 (1989)
• [文献書誌] M.Akazawa,H.Hasegawa and E.Ohue: "In_<0.53>Ga_<0.47>As MISFET s having an ultrathin MBE Si interface control layer and photo-CVD SiO_2 insulator" Extended Abstracts of the 21st Conference on Solid State Devices and Materials. 229-232 (1989)
• [文献書誌] H.Hasegawa,M.Akazawa,H.Ishii and k.Matsuzaki: "Control of compound semiconductor-insulator interfaces by an ultrathin molecular-beam epitaxy Si layer" J.Vac.Sci.Technol.B. 7. 870-878 (1989)
• [文献書誌] K.Iizuka,J.Akasaka,T.Tsubata and H.Hasegawa: "Surface recombination in InGaAs photoconductive detertors and its reduction by a novel passivation scheme using an MBE Si layer" Proc.of 16th Int.Symp.on GaAs and Related Compounds(Sept.1989,to be published). (1989)
• [文献書誌] 長谷川英機: "III-V族化合物半導体の表面・界面" 表面科学. 10. 838-849 (1989)
• [文献書誌] M.Akazawa,H.Hasegawa and E.Ohue: "In_<0.53>Ga_<0.47>As MISFETs having an ultrathin MBE Si interface control layer and photo-CVD SiO_2 insulator" Jpn.J.Appl.Phys.28. L2095-L2097 (1989)