【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0186

利用課題名 / Title

単原子ゲート・トランジスタ向け高誘電体ゲート絶縁膜堆積

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（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

原子層堆積（ALD）装置/ Atomic layer deposition (ALD),高周波デバイス/ High frequency device,ALD,ナノシート/ Nanosheet

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)

入沢 寿史

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

山崎将嗣

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

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

グラフェン単原子ゲートを有する高周波素子実現のための素子試作の一環として、原子層堆積装置を利用し、グラフェンが表面に形成されたSiC基板上へ狙い膜厚10 nmのAl₂O₃成膜を実施した。グラフェン/SiC基板はAl₂O₃成膜前にAlの堆積とエッチング加工が施された3次元構造をしており、グラフェンゲートはエッチング端部に露出する構造となっている。

実験 / Experimental

原子層堆積装置_1[FlexAL] 【AT-031】を利用し、別機関にてエッチング加工とAl堆積を施したグラフェン/SiC基板上へ、狙い膜厚10 nmのAl₂O₃の成膜を実施した。成膜は全てサーマルモードで行い、成膜温度は200℃とした。

結果と考察 / Results and Discussion

図１にAl₂O₃の成膜後の断面TEM像を示す。グラフェン/SiC基板はAl₂O₃成膜前にAlの堆積とエッチング加工が施された3次元構造をしているが、ほぼ設計通りのコンフォーマルなAl₂O₃成膜が確認された。また、単原子グラフェンゲートに顕著な変質等は確認されず、本手法のデバイス試作への適用性が確認された。今後は本構造に高周波応用向けトランジスタのチャネルとなる2次元材料の成膜を化学気相成長法も用いて実施する予定であり、デバイス動作実証を図る。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. 原子層堆積法を用いてAl₂O₃を成膜したグラフェン/SiC段差構造の断面TEM像

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

本研究の一部はBeyond 5G研究開発促進事業（課題59）により助成された。

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)

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

1. 杉野秀明，佐々木文憲，米窪和輝，入沢寿史，松木武雄，大堀大介，遠藤和彦，渡邊 一世，吹留博一，”低環境負荷物質から成る単原子ゲート・トランジスタの創出（I）”第84回 応用物理学会 秋季学術講演会（熊本城），令和5年9月19日

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