【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22OS1013

利用課題名 / Title

GeSnを用いた受発光デバイスの作製

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

シリコン基材料・デバイス, 光学材料・素子,リソグラフィ/Lithography,EB,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology

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)

志村　 考功

所属名 / Affiliation

大阪大学

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

江藤 剛治,藤原 知弘

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）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

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

OS-105：高速大面積電子ビームリソグラフィー装置

報告書データ / Report

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

Geは間接遷移半導体であるが、Snの添加や引張歪みの印加により、直接遷移型のバンド構造に変調可能であることが知られている。また、Siと同じⅣ族材料であり、Siプロセスとの親和性が高いことから電子・光融合デバイスの受発光素子材料として期待されている。本課題では、GeSnを用いた受発光素子を作製し、その有効性を実証する。
本年度は、シリコン基板上にSiO₂膜を形成し、電子ビームリソグラフィ装置を用いてSiO₂膜のパターニング、Si基板の異方性エッチングを行った。

実験 / Experimental

p型Si(001)基板を1000℃で10分30秒熱酸化することにより、基板上にSiO₂膜を100 nm形成した。レジスト塗布後、電子ビームリソグラフィ装置を用いてレジストに一辺3.3～7.8 umの正方形状の開口部を形成した。パターニングしたレジストをマスクとしてSiO₂膜をエッチングした。さらに、レジスト剥離後、SiO₂膜をマスクとしてSi基板を逆四角錐台状に異方性エッチングを行った。

結果と考察 / Results and Discussion

レジストに形成した正方形状の開口部の光学顕微鏡写真をFig. 1に示す。一辺3.3～7.8 umの正方形状の設計値に対し200 nm程度の誤差で開口が形成されていることがわかる。これは設計値に対して6％程度に相当する。このレジストパターンをマスクとしてSiO₂膜をエッチングしたところ、一辺が400 nm程度大きくなり、角が丸くなった。SiO₂膜のエッチング条件は検討する必要がある。さらに、SiO₂膜をマスクとしてSi基板を逆四角錐台状に異方性エッチングした。表面側の開口サイズと底部のサイズから深さを見積もったところ、1.5～2.0 um程度となった。これは概ね設計値と一致する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Optical images of window patterns in the resist films on SiO₂/Si substrates fabricated by electron-beam lithography. Design parameters are 3.3, 3.8, 5.8, and 7.8 um for (a), (b), (c), and (d), respectively.

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

本研究は立命館大学理工学部 安藤妙子教授との共同研究である。

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