2重ゲート極微細MOSトランジスタによる単電子制御

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酸化膜障壁極微細トランジスタ作成のための要素技術を開発した。電子ビーム描画と電子サイクロトロン共鳴(ECR)エッチングを用いて、シリコン基板上にシリコン酸化膜(膜厚30nm)をマスクとしてトレンチを形成した。電子ドーズ量と、レジストパターンサイズの最適な組み合わせを用いることによって、幅110nmのスペースを持つレジストパターンが形成できた。このレジストマスクを用いて、スペース幅110nmの酸化膜マスクを形成した。さらにこの酸化膜をマスクとしてECRエッチングにより幅120nm、深さ160nmのトレンチを形成した。トンネル酸化膜(膜厚5nm)を熱酸化により形成した後、多結晶シリコンを減圧CVD法により堆積し、ECRエッチバック法により溝の内部のみに多結晶シリコンを残した。その後トレンチに垂直な方向に電子ビーム描画を行い、酸素添加塩素ガスを用いてECRエッチングによりトレンチ内の多結晶シリコンを120nm(縦)×160nm(横)×160nm(深さ)のドット状に加工した。酸素は多結晶シリコンに対してシリコン酸化膜のエッチング速度を抑制するために添加された。次にアンモニア_+過酸化水素混合溶液を用いて多結晶シリコンを選択エッチし、ドットを20nmまで薄くした。この処理によりドット表面に約1nmの酸化膜が形成される。導電性感知レバーを用いた原子間力顕微鏡を用いて多結晶シリコンドットを介するトンネル電流を観測し非線形な電流-電圧特性を室温で観測した。今後は開発したこれらの技術を用いて酸化膜障壁極微細トランジスタを作成する予定である。