【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0092

利用課題名 / Title

InGaAsOI基板と受光素子の作成

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

モノリシック3次元集積技術, 近赤外光検出素子, In0.53Ga0.47As, MSM(Metal-Semiconductor-Metal)受光素子, InGaAsOI基板

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

石井 裕之

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-006：マスクレス露光装置
AT-011：i線露光装置
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置
AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]
AT-099：サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　近年、Ge や化合物半導体などポストシリコンと呼ばれる半導体膜をSi回路上に積層させ、多種多様な機能素子を実現するモノリシック3次元集積技術が注目されている。我々は、これまでに半導体上にSiO₂膜、Al₂O₃膜など無機絶縁膜同士の接合を用いて高品質な半導体層の転写を実証してきた。
　今回、近赤外光検出素子のSi基板上への実装を行った。近赤外線受光素子は、光通信、ナイトビジョン、セキュリティ、生体認識など幅広い分野で利用されており、Si回路へのモノリシック集積が強く求められている。そこで、受光素子として、1700nm付近にカットオフを有するIn_0.53Ga_0.47AsをSi基板上へ転写し、Si基板上のMSM(Metal-Semiconductor-Metal)受光素子の作成を試みた。

実験 / Experimental

　InP基板上に格子整合系にてエピ成長したInGaAs エッチストップ（E/S）層 / InP エッチストップ層 / In0_.53Ga_0.47As デバイス層の上に、ALDにてAl₂O₃膜を成膜した。他方、SiO₂膜付きSi基板を用意し、それぞれの基板にWet洗浄を行ってから直ちに両基板の酸化膜同士を重ね合わせ、減圧下220℃でプレスして接合した。その後、InP基板層、InGaAs E/S層、InP E/S層を選択Wetエッチングにて除去してInGaAsOI基板とした。その後、エッチングによる素子間分離、ALDでの保護膜形成とリフトオフプロセスでの電極形成を行い、MSM素子を作成した。なお作成には下記の装置を使用した。【NPF006】マスクレス露光装置、【NPF011】i線露光装置、【NPF023】電子ビーム真空蒸着装置、【NPF031】原子層堆積装置_1[FlexAL]、【NPF099】サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]

結果と考察 / Results and Discussion

　作成したInGaAsOI基板のMSM素子の模式図と感度の波長依存性を図１に示す。InGaAsのバンドギャップに基づいた感度のカットオフが1700nm付近に確認することが出来た。以上のことから、本手法により近赤外光受光素子として機能するInGaAs層がSi基板に転写出来ることを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Incident wavelength dependence of Responsivity of InGaAs MSM at V = 1 V.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件