研究成果報告書

Similar documents
PowerPoint プレゼンテーション

untitled

AlGaN/GaN HFETにおける 仮想ゲート型電流コラプスのSPICE回路モデル

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - 9.菅谷.pptx

支援財団研究活動助成 生体超分子を利用利用した 3 次元メモリデバイスメモリデバイスの研究 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科小原孝介

1-2 原子層制御量子ナノ構造のコヒーレント量子効果 Coherent Quantum Effects in Quantum Nano-structure with Atomic Layer Precision Mutsuo Ogura, Research Director of CREST Pho

PowerPoint Presentation

Conduction Mechanism at Low Temperature of 2-Dimensional Hole Gas at GaN/AlGaN Heterointerface (低温におけるGaN/AlGaN ヘテロ界面の2 次元正孔ガスの伝導機構)

untitled

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt

Powered by TCPDF ( Title 組織のスラック探索に関する包括的モデルの構築と実証研究 Sub Title On the comprehensive model of organizational slack search Author 三橋, 平 (M

Microsoft PowerPoint - 14.菅谷修正.pptx

QOBU1011_40.pdf

Microsoft Word - プレリリース参考資料_ver8青柳(最終版)

論文の内容の要旨

Microsoft PowerPoint - 集積回路工学(5)_ pptm

Microsoft PowerPoint 修論発表_細田.ppt

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学2.ppt

互作用によって強磁性が誘起されるとともに 半導体中の上向きスピンをもつ電子と下向きスピンをもつ電子のエネルギー帯が大きく分裂することが期待されます しかし 実際にはこれまで電子のエネルギー帯のスピン分裂が実測された強磁性半導体は非常に稀で II-VI 族である (Cd,Mn)Te において極低温 (

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - 21.齋修正.pptx

13 2 9

Microsoft Word - 01.doc

様式F-19 記入例・作成上の注意

研究成果報告書

Microsoft PowerPoint - アナログ電子回路3回目.pptx

スライド 1

記者発表資料

Microsoft PowerPoint - 2.devi2008.ppt

世界最高面密度の量子ドットの自己形成に成功

ポイント 太陽電池用の高性能な酸化チタン極薄膜の詳細な構造が解明できていなかったため 高性能化への指針が不十分であった 非常に微小な領域が観察できる顕微鏡と化学的な結合の状態を調査可能な解析手法を組み合わせることにより 太陽電池応用に有望な酸化チタンの詳細構造を明らかにした 詳細な構造の解明により

弱反転領域の電荷

研究の背景有機薄膜太陽電池は フレキシブル 低コストで環境に優しいことから 次世代太陽電池として着目されています 最近では エネルギー変換効率が % を超える報告もあり 実用化が期待されています 有機薄膜太陽電池デバイスの内部では 図 に示すように (I) 励起子の生成 (II) 分子界面での電荷生

5 シリコンの熱酸化

ムーアの法則に関するレポート

<4D F736F F D2097CA8E718CF889CA F E F E2E646F63>

Microsoft PowerPoint - H30パワエレ-3回.pptx

スライド 1

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学7.ppt

研究成果報告書

PowerPoint Presentation

PRESS RELEASE (2015/10/23) 北海道大学総務企画部広報課 札幌市北区北 8 条西 5 丁目 TEL FAX URL:

SONY HAD Sensor に関する SONY と NEC の特許戦争 (1994~2002) SONY の 1975 年の HAD Sensor 特許に対する NEC からの攻撃内容の詳細 NECの1980 年の埋め込みPhotodiode 特許では BASE 領域を完全空乏化することを特許請

この講義のねらい ナノ 量子効果デバイス 前澤宏一 本講義は 超高速 超高周波デバイスの基盤となる化合物半導体 へテロ接合とそれを用いたデバイスに関して学ぶ 特に高電子移動度トランジスタ (HEMT) やヘテロバイポーラトランジスタ (HBT) などの超高速素子や これらを基礎とした将来デバイスであ

<4D F736F F F696E74202D2094BC93B191CC82CC D B322E >

九州大学学術情報リポジトリ Kyushu University Institutional Repository メタル ソース / ドレイン型 Ge-CMOS のためのデバイス化技術に関する研究 永冨, 雄太 出版情報 : 九州大学

電子回路I_4.ppt

Slide 1

Microsoft PowerPoint - SDF2007_nakanishi_2.ppt[読み取り専用]

京都大学博士 ( 工学 ) 氏名宮口克一 論文題目 塩素固定化材を用いた断面修復材と犠牲陽極材を併用した断面修復工法の鉄筋防食性能に関する研究 ( 論文内容の要旨 ) 本論文は, 塩害を受けたコンクリート構造物の対策として一般的な対策のひとつである, 断面修復工法を検討の対象とし, その耐久性をより

事務連絡

研究成果報告書

スライド 1

PowerPoint Presentation

α α α α α α

diode_revise

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学5.ppt

平成 30 年 8 月 6 日 報道機関各位 東京工業大学 東北大学 日本工業大学 高出力な全固体電池で超高速充放電を実現全固体電池の実用化に向けて大きな一歩 要点 5V 程度の高電圧を発生する全固体電池で極めて低い界面抵抗を実現 14 ma/cm 2 の高い電流密度での超高速充放電が可能に 界面形

Microsoft PowerPoint - 4.1I-V特性.pptx

スピントランジスタの基本技術を開発   ― 高速・低消費電力、メモリにもなる次世代半導体 ―

予定 (川口担当分)

PowerPoint プレゼンテーション

研究成果報告書

Microsoft PowerPoint - 豊田2008HP閲覧用資料

研究成果報告書

PowerPoint Presentation

PowerPoint プレゼンテーション

mbed祭りMar2016_プルアップ.key

報道関係者各位 平成 24 年 4 月 13 日 筑波大学 ナノ材料で Cs( セシウム ) イオンを結晶中に捕獲 研究成果のポイント : 放射性セシウム除染の切り札になりうる成果セシウムイオンを効率的にナノ空間 ナノの檻にぴったり収容して捕獲 除去 国立大学法人筑波大学 学長山田信博 ( 以下 筑


Electrical contact characteristics of n-type diamond with Ti, Ni, NiSi2, and Ni3P electrodes

研究部 歪み Si/Si1-xCx ヘテロ構造の応力制御 研究代表者名山梨大学大学院 医学工学総合研究部 有元圭介 研究分担者名東北大学 金属材料研究所 宇佐美徳隆 1. はじめに圧縮歪み Si/Si1-xCx ヘテロ構造は 従来素子の 2 倍の高正孔移動度が期待される半導体薄膜構造である 移動度を

untitled

スライド 1

<4D F736F F F696E74202D D828CF897A64D454D53975A8D8790BB91A28CF68A4A94C22E B8CDD8AB B83685D>

研究成果報告書

PowerPoint プレゼンテーション

報道発表資料 2000 年 2 月 17 日 独立行政法人理化学研究所 北海道大学 新しい結晶成長プロセスによる 低欠陥 高品質の GaN 結晶薄膜基板作製に成功 理化学研究所 ( 小林俊一理事長 ) は 北海道大学との共同研究により 従来よりも低欠陥 高品質の窒化ガリウム (GaN) 結晶薄膜基板


2 磁性薄膜を用いたデバイスを動作させるには ( 磁気記録装置 (HDD) を例に ) コイルに電流を流すことで発生する磁界を用いて 薄膜の磁化方向を制御している


15群(○○○)-8編

研究成果報告書(基金分)

新技術説明会 様式例

PowerPoint プレゼンテーション

背景光触媒材料として利用される二酸化チタン (TiO2) には, ルチル型とアナターゼ型がある このうちアナターゼ型はルチル型より触媒活性が高いことが知られているが, その違いを生み出す要因は不明だった 光触媒活性は, 光吸収により形成されたキャリアが結晶表面に到達して分子と相互作用する過程と, キ

e - カーボンブラック Pt 触媒 プロトン導電膜 H 2 厚さ = 数 10μm H + O 2 H 2 O 拡散層 触媒層 高分子 電解質 触媒層 拡散層 マイクロポーラス層 マイクロポーラス層 ガス拡散電極バイポーラープレート ガス拡散電極バイポーラープレート 1 1~ 50nm 0.1~1

産総研 MEMS スキルアップコース 中長期 集中型 先端集積化 MEMS の研究開発を推進している産総研 N-MEMS ファウンドリ ( ウェハ径 200/300mm) において 三次元加工技術 フォトリソグラフィー技術 極小微細加工技術等 MEMS 分野における種々の要素技術を習得する 研究開発

SP8WS

F 1 2 dc dz ( V V V sin t 2 S DC AC ) 1 2 dc dc 1 dc {( VS VDC ) VAC} ( VS VDC ) VAC sin t VAC cos 2 t (3.2.2) 2 dz 2 dz 4 dz 静電気力には (3.2.2) 式の右

Microsoft PowerPoint _量子力学短大.pptx

Slide 1

<4D F736F F D F8E968BC68CB495EB81698D828F5790CF814595A18D874D454D53816A5F8CF68A4A94C55F C966B91E58A77816A5B315D89FC92F92E646F63>

報道機関各位 平成 30 年 5 月 14 日 東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター 株式会社アドバンテスト アドバンテスト社製メモリテスターを用いて 磁気ランダムアクセスメモリ (STT-MRAM) の歩留まり率の向上と高性能化を実証 300mm ウェハ全面における平均値で歩留まり率の

600 V系スーパージャンクション パワーMOSFET TO-247-4Lパッケージのシミュレーションによる解析

PowerPoint プレゼンテーション

新技術説明会 様式例

Microsoft Word - 第9章発光デバイス_

Transcription:

様式 C-19 科学研究費補助金研究成果報告書 平成 21 年 6 月 1 日現在 研究種目 : 若手研究 ( スタートアップ ) 研究期間 :27~28 課題番号 :198624 研究課題名 ( 和文 ) InAlAs 酸化膜による III-V-OIMOS 構造の作製および界面準位に関する研究研究課題名 ( 英文 ) III-V-OIMOSstructurebyusingselectivewetoxidationofInAlAs layer 研究代表者竹中充 (TAKENAKAMITSURU) 東京大学 大学院工学系研究科 准教授研究者番号 :2451792 研究成果の概要 : InAlAs のウェット酸化を利用した III-V MOS 界面の研究を行った XPS 分析 エリプソメトリー TEM 像解析等により InAlAs の酸化機構を明らかにし 良好な界面特性を持つ InAlAs/InP MOS 界面を実現することに成功した また InP 酸化防止層を配した構造において InAlAs 層の自然酸化を抑制することで 良好な MOS 界面が再現性良く得られることを明らかにした これにより既存の Si トランジスタの性能を上回る III-V トランジスタを実現するための基盤技術を確立した 交付額 ( 金額単位 : 円 ) 直接経費 間接経費 合計 27 年度 1,36, 1,36, 28 年度 1,35, 45, 1,755, 年度年度年度総計 2,71, 45, 3,115, 研究分野 : 半導体デバイス科研費の分科 細目 : 電子デバイス 電子機器キーワード :MOSFET 化合物半導体 InAlAs, InGaAs, InP ウェット酸化 1. 研究開始当初の背景 Si LSI はこの過去 3 年 ムーアの法則に従ってチップあたりのトランジスタ数を増大させることで性能の向上を図ってきた 現在最新の CPU では既にトランジスタ数は 1 億個を超えるレベルに達している このような飛躍的な発展を可能としたのが 微細化によるトランジスタの集積度と性能の向上であった ( スケーリング則 ) 197 年代当初 1 m 程度だった配線幅は既に 65nm にまで微細化されており 216 年頃には 22nm 程度まで微 細化が進むものと考えられている しかしながら 微細化には物理的限界が見え始めており 従来のスケーリング則だけでは LSI の性能を向上させることが難しくなってきている スケーリング則が破綻した いわばポストスケーリング時代においても LSI の性能向上を実現するために 従来用いられなかった様々なテクノロジーをトランジスタに取り込むことが必要不可欠になってきている ポストスケーリング時代においてもトランジスタの性能を向上する技術としては 高移

電子移動度 (cm 2 /Vs) 電子有効質量 m t /m 正孔移動度 (cm 2 /Vs) バンドギャップ (ev) 比誘電率 Si 16.19 43 1.12 11.8 表 1. 各種半導体のキャリア移動度動度のチャネルをもつ MOSFET が近年急速に注目を集めるようになってきている 既に 歪を加えることで Si の移動度を向上させる歪 Si チャネル MOSFET は一部実用化が始まっており より移動度の大きなチャネルをもった MOSFET の研究開発が活発になり始めている 表 1にまとめた各種半導体のキャリア移動度からも分かるように InAs や InSb などの III-V 族半導体は Si に対して 1 倍以上と極めて大きな移動度を持っており III-V 族半導体を用いた MOSFET は近年再び着目されつつある しかし III-V 族半導体 MOSFET を実現する上で最大の課題は 高移動度チャネル上に高品質の MOS(MIS) 界面をもつゲートスタック構造を実現することであるが これまで研究されてきた III-V 族半導体の MOS 界面においては多くの界面準位や界面トラップが存在することが知られており 実用化の大きな障害となっている 2. 研究の目的既存の III-V MOS 界面の問題を解決するため InAlAs を選択的に酸化して ゲート絶縁膜を形成する手法の研究を行う 図 1 に示した構造のように InAlAs 酸化膜 /InGaAs 構造において良好な MOS 界面を得るための研究を行う InAlAs の酸化を利用した良好な MOS 界面実現のため 本研究課題においては InAlAs 層の選択酸化方法の最適化 酸化膜 / チャネル界面の評価 良好な界面のためのチャネル構造の最適化などを明らかし 良好な MOS 界面を得ることを目的とする 3. 研究の方法 InGaAs チャネル メタル S Ge 39.82.67.82.23.14 19.66 16 GaAs 92 4 1.42 12 メタル G InP 基板 InP 54 4 77 2 1.34 12.6 InAlAs 埋め込み酸化膜 InAs 5.36 14.8 InSb 85.17 17 InAlAs ゲート酸化膜 メタル D 図 1.InAlAs 酸化膜による I-V-OIMOSFET E 図 2.InAlAs ウェット酸化炉 入力偏光 X 線 InAlAs 酸化膜 図 3. 分光エリプソメトリー 電子レンズ InAlAs 酸化膜 反射偏光 検出器 図 4.X 線光電子分光 光電子分析器 InAlAs を選択的に選択酸化の方法としては ドライ熱酸化 ウェット熱酸化 プラズマ酸化などの手法が挙げられる 本研究においては 図 2 に示すように 半導体レーザーの電流狭窄において既に用いられているウェット熱酸化法を中心に InAlAs 埋め込み酸化膜およびゲート酸化膜の形成方法を検討する 窒素流量や酸化温度などの条件の最適化を行い 酸化レートの導出を行う また 図 3 図 4 に示した分光エリプソメトリーや XPS また TEM 分析などにより InAlAs 酸化膜の構造解析を行う InAlAs の酸化膜中には Al の酸化物や In の酸化物が多く含まれることが推測される エリプソメトリーや XPS 分析により 酸化膜中の組成をより詳しく評価し これらの組成が酸化膜の特性にどのような影響を及ぼすかを検討する また形成した InAlAs 酸化膜とチャネル間の界面の評価を行う 特に InAlAs 酸化膜 /InGaAs/InP 構造の MOS 界面の研究は進んでおらず不明な点が多い 本研究では 温度可

変高精度コンダクタンス法により InAlAs 酸化膜 / チャネル界面欠陥の電気特性の詳細な解析を行い 界面準位量のエネルギー分布 異なる捕獲断面積をもつ界面準位の分離 捕獲断面積のエネルギー依存性と温度依存性 界面準位荷電状態 ( 中性状態 電荷捕獲状態の分離とそのエネルギー依存性 ) などを明らかにする さらに温度可変高精度コンダクタンス法で評価した界面準位を減らし良好な MOS 界面を得るために 酸化条件やチャネル構造の最適化を行う 特に酸化時においては チャネル界面も一部酸化されて界面欠陥が増加することが予想される そのため チャネルの上下に InP などの薄いバッファ層を挿入するなど MOS 界面を最適化するチャネル構造を検討する 4. 研究成果 InAlAs/InP 構造を有機金属気相堆積装置 (MOVPE) で作製して InAlAs をウェット酸化して MOS 構造を作製した 図 5 に酸化温度 525 度のときの酸化時間に対する酸化膜厚をエリプソメトリーと段差計で評価した結果を示す 酸化時間 6 分程度で InAlAs がすべて酸化されており InP 層の酸化が遅くなっていることが分かる また作製した InAlAs 酸化膜 /InP 構造の I-V 特性を図 6 に示す 酸化していない試料においては ゲー Oxidized depth (nm) 2 4 6 8 Ellipsometory Stylus plofiler 1 2 4 6 8 1 12 14 Oxidation time (min) Gate leakage current (A/cm 2 ) 1 1-2 1-4 1-6 1-8 図 5.InAlAs 酸化膜レート min InAlAs layer InP sub. 3min 45min 6min -1.5-1 -.5.5 1 1.5 Gate bias (V) 図 6.InAlAs 酸化膜 /InP 構造 I-V 特性 Atomic concentraition (%) Oxidized layer InP substrate 図 7.InAlAs 酸化膜 /InP 構造断面 TEM 像 7 6 5 4 3 2 1 O P (Oxide) In (Oxide) As Al (Oxide) -1 5 1 15 2 Oxidation depth (nm) 図 8.InAlAs 酸化膜 /InPXPS 分析結果 ト電極であるアルミとのショットキー接合による整流特性が見られる 一方 酸化時間を長くするとともに 絶縁性が向上し リーク電流が現象することが分かった 酸化時間 6 分において 良好な絶縁性をもった MOS 構造が実現できることが分かった ウェット酸化で作製した InAlAs 酸化膜 /InP 構造の断面 TEM 族を図 7 に示す InAlAs のみが選択的に酸化されており 比較的平坦な MOS 界面が得られていることがわかる また酸化膜上面から Ar スパッタによりエッチングをしながら深さ方向の XPS 分析を行った結果を図 8 に示す この結果より InAlAs に含まれていた As はウェット酸化によりほとんど抜けており 酸化膜は In および Al の酸化物より構成されていることが明らかになった 特に V 族元素である As が抜けていることが MOS 界面特性に影響を与えていることが示唆されており MOS 界面形成におけるウェット酸化に優位性を構造的に明らかにすることに成功した 図 9 に InAlAs 酸化膜 /InPMOS 構造の C-V 特性を示す ウェット酸化条件を最適化するこ

Cap (pf) Dit (ev -1 cm -2 ) 15 1 5 1 13 1 12 1 11 1MHz 5kHz 5kHz 5kHz -3-2 -1 1 2 Bias(V) 図 9.InAlAs 酸化膜 /InPC-V 特性.1.2.3.4.5.6.7 Energy (ev) 図 1. コンダクタンス法により求めた界面準位密度 Capacitance (pf) 6 5 4 3 2 1 Forward Backward -5-4 -3-2 -1 1 Bias(V) 図 11.SiO2/InAlAs 酸化膜 /InPMOS 界面の C-V 特性 とで 比較的周波数分散の小さい良好な MOS 界面を得ることに成功した また得られた MOS 界面状態をコンダクタンス法により評価した結果を図 1 に示す 界面準位密度として 1 12 cm -2 ev -1 台と比較的良好な値が得られており 良好な MOS 界面が形成されていることがわかった またコンダクタンス法測定時に得られる応答周波数より界面トラップの捕獲断面積は 1-12 ~1-14 cm 2 程度であることが分かり クーロン誘引散乱がトラップの主要因であることを明らかにした さらなる MOS 界面特性の向上とリーク電流抑制を目指して 作製した InAlAs 酸化膜 /InP 構造を SiO 2 でキャップした MOS 構造を作製した SiO 2 堆積後 H 2 /N 2 混合ガス雰囲気でアニール処理をしたところ リーク電流が極めて減少し 図 11 に示したような周波数分散 ヒステリシスが共に小さい極めて良好な MOS 界面を得ることに成功し InAlAs 酸化膜 /InP MOS 界面の特性向上を得ることに成功した また 半導体層構造が MOS 界面特性に与える影響を調べるため InP/InAlAs/InP 構造を同様にウェット酸化する実験を行った この構造において 塩酸燐酸前処理後にウェット酸化をして MOS 構造を作製したところ 再現性よく良好な MOS 界面が得られることが分かった InP キャップ層により InAlAs の自然酸化が抑制さえるためで 良好な MOS 界面を再現性よく得ることに成功した 5. 主な発表論文等 ( 研究代表者 研究分担者及び連携研究者には下線 ) 雑誌論文 ( 計 1 件 ) 1S. Nakagawa, M. Yokoyama, O. Ichikawa, M. Hata, M. Tanaka, M. Takenaka, S. Takagi, Investigation of InAlAs oxide/inp metal-oxide-semiconductor structures formed by wet thermal oxidation, Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), Vol. 48, No.2, 29. 学会発表 ( 計 2 件 ) 1 S. Nakagawa, M. Yokoyama, O. Ichikawa, M. Hata, M. Tanaka, M. Takenaka, S. Takagi, Fabrication of III-V MOS structure by using selective oxidation of InAlAs, International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 8), G-9-4, Tsukuba, September 26,28. 2 中川翔太, 横山正史, 市川磨, 秦雅彦, 田中雅明, 竹中充, 高木信一 InAlAs 選択酸化による III-V MOS 界面構造の形成 第 55 回応用物理学関係連合講演会 29p-H-19 日本大学理工学部 28 年 3 月 29 日. 産業財産権 出願状況 ( 計 1 件 ) 名称 : 半導体基板 半導体基板の製造方法および半導体装置発明者 : 竹中充 高木信一 秦雅彦 市川磨権利者 : 国立大学法人東京大学 住友化学株式会社種類 : 特許番号 :28-8281 出願年月日 :28 年 3 月 26 日国内外の別 : 国内 海外

取得状況 ( 計 件 ) 6. 研究組織 (1) 研究代表者竹中充 (TAKENAKAMITSURU) 東京大学 大学院工学系研究科 准教授研究者番号 :2451792 (2) 研究分担者なし (3) 連携研究者なし