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次世代コンピューティング技術構築に向けた高速サブバンド間遷移不揮発メモリの開発

开发高速子带间转换非易失性存储器以构建下一代计算技术

基本信息

批准号：
20H02214
负责人：
永瀬成範
金额：
$ 11.48万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02214/
关键词：
窒化物半導体量子井戸トンネル現象超高速情報処理

项目摘要

本研究では、窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオード（GaN系RTD）でのサブバンド間遷移現象を用いることで、ピコ秒オーダー動作の高速な不揮発メモリを実現することを目指している。本研究課題では、この実現のために、（１）Siデバイスや他の不揮発メモリとのハイブリット集積化を可能にする結晶成長技術と（２）ナノメートルオーダーまでのメモリ微細化技術を確立することを予定している。令和3年度及び令和4年度は、（１）の結晶成長技術確立に向けて、令和2年度までに開発した窒素キャリアガスとTMInサーファクタントを用いたGaN/AlNヘテロ界面改善技術と、低温成長AlGaN層とAlN層を用いた歪緩和技術を用いることで、良質なGaN/AlN系RTDをSi(111)基板上に作製することを検討した。その結果、ピット状の結晶欠陥や貫通転位密度の少ないGaN/AlNヘテロ界面を形成することに成功し、ON/OFF比＞440、高速書き込み時間＜9 ns（装置時間分解能）などの良好な不揮発メモリ動作を、Si(111)基板上でも実現することに成功した。また、これらの成果を、2022年秋季応用物理学会学術講演会で発表した結果、第20回応用物理学会Poster Awardを受賞することに成功した。また、（２）の微細化技術の確立に向けて、EB描画とICPドライエッチングを用いた直径nmオーダーの微細メサ構造形成技術やSiNを用いた微細メサ構造埋め込み技術などのプロセス基盤技術を構築した。最終年度は、これらの結晶成長技術とプロセス技術を用いることで、Si(111)基板上に微細GaN/AlN系RTDを作製し、良好な不揮発メモリ動作の実現を目指す。

In this study, the effects of high speed transient migration between GaN RTD and GaN RTD on the resonance of GaN RTD were investigated. This research project is based on the establishment of (1) crystal growth technology that makes Si device-based and other non-volatile HABRITIC integration possible and (2) Namaterial miniaturization technology. In 2003 and 2004, the crystal growth technology of (1) was established. In 2003 and 2004, the GaN/AlN interface improvement technology was developed. In 2004, the GaN/AlN RTD was fabricated on Si(111) substrates. As a result, the GaN/AlN interface was successfully formed on the Si(111) substrate with a high ON/OFF ratio of>440, a high speed writing time of <9 ns (device time resolution energy), and good non-volatile operation. The results of the 2022 Autumn Applied Physics Society Lecture were presented and the 20th Applied Physics Society Poster Award was awarded successfully. The microfabrication technology of (2) and (3) is established in the following directions: (1) microfabrication technology of SiN microfabrication In the end, the crystal growth technology and the application of this technology are indicated for the fabrication of fine GaN/AlN RTD on Si(111) substrates with good non-volatile operation.