【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2024.06.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0021
利用課題名 / Title
InGaAs ナノシートトンネルFETに向けた研究
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by 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
InGaAs, MOSFET, トンネルFET, ナノシート
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)
宮本 恭幸
所属名 / Affiliation
東京工業大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
甲斐 嶺,許 瑞豊,吉田 晴臣,范珈玮
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
宮本 恭幸
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
IT-001：電子ビーム露光装置
IT-004：マスクレス露光装置
IT-005：コンタクト光学露光装置
IT-007：走査型電子顕微鏡
IT-008：3連Eガン蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
InGaAsナノシートトンネルFETの実現に向けて、InGaAs ナノシートMOSFETとInGaAs/GaAsSbトンネルFETの作製の両方を進めている。 昨年度までのナノシートトンネルFETにおいては、移動度が低かったことから、今年度はゲートスタック構造の形成において、従来のhigh-k膜とALDメタルであるTiNとの間にスパッタでタングステンを形成することで高移動度化をプレーナーMOSFETで確認した。この効果をナノシートMOSFETに応用しつつある。またトンネルFETでは、GaAsSbとInGaAsの横方向でのトンネル接合によるトランジスタ動作を確認した。
実験 / Experimental
ナノシートMOSFETは有機金属気相成長法でInGaAs をチャンネルとし、その上下に犠牲層がある構造を作製した後、チャネル部分の外側をエッチングしてそこに再成長ソース層を形成する。その後、数百nmのチャネル幅をエッチングで形成した後、犠牲層を取って形成したナノシートにALDでゲートスタックを形成する。最後にSD電極を形成する。トンネルFETは、初期構造を成長してから、共同研究先の宮崎大でGaAsSbの再成長ソースを形成し、アイソレーション、ゲートスタック、SD電極形成で素子とする。
結果と考察 / Results and Discussion
ナノシートMOSFETにおいては、作製までたどりついたが、素子は断線し、過大なゲートリーク電流が流れ、電圧電流特性は取れなかった。電子顕微鏡で確認するとチャネルであるべきナノシートは断裂していることが確認された。電子顕微鏡写真を右に示す。いままでではなかったことであり、現在原因究明中である。トンネルFETでは、I-V特性までは確認できた。今ソースチャネル間がトンネル接合となっていることを検証する必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．ナノシートMOSFETの電子顕微鏡写真
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は科研費基盤研究(B)‘化合物半導体横方向ヘテロ接合の創成とその電子デバイスへの応用`の支援を受けている。 また、産総研ARIM事業 JPMXP1222AT0276 でも装置利用に御支援いただいた。
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)
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Jiawei Fan, GaAsSb/InGaAs tunnel FETs using thick SiO2 mask for regrowth, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 03SP75(2024).
DOI: 10.35848/1347-4065/ad27be
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Ruifeng Xu, GaAsSb/InGaAs tunnel FETs using thick SiO2 mask for regrowth, Extended Abstracts of the 2023 International Conference on Solid State Devices and Materials, , (2023).
DOI: 10.7567/SSDM.2023.PS-4-16
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