化合物半導体-絶縁体界面の物性と応用に関する研究

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化合物反半導体集積回路においては, 集積回路の基本構成要素てある絶縁体-半導体界面の理解, 制御, 最適化がなされていない. これは, 回路の微細化・高密度集積化・高速化に向けて, 集積回路技術を今後さらに発展させる上での重大な障害となっている. 本研究は, 化合物半導体-絶縁体界面における基礎的な物性を解明し, それによって得られる学問的理解にもとづき界面物性を原子的な尺度で制御する新しい界面制御技術を確立し, 化合物半導体集積回路技術の今後の発展に寄与することを目的としている.昭和62年度は, 前年度までに確立した界面物性とその制御に関する基礎的理解にもとづき, 大規模集積回路製作に適用可能な実用界面制御技術を確立する目的で研究を進め, 次の成果を得た. (1)化学エッチ, イオンエッチング, プラズマや種々の気体雰囲気への露出, 熱アニール等のプロセス工程中に, GaAs InPの表面・界面にひき起こされる組成・構造・結合状態の変化を解明し, 界面の電気的特性との相関を明らかにするとともに, 「DIGSモデル」の妥当性と「界面制御」の有効性を示した. (2)RBS/PIXE法および極微小領域分析観察装置を用いた分析法において, 原子的な尺度における格子乱れを定量化する手法を発展させ, 極微細集積化構造に対するプロセス評価技術として確立した. (3)表面・界面におけるキャリアの捕獲・放出, 再結合, フォトルミネセンスを, 理論的および実験的に解明した. (4)種々の界面制御層をもつ絶縁膜を用いIPMISFETを製作し, 界面制御の有効性を実証するとともに, 耐熱セルフアラインゲート化により, 大規模集積化への見通しを得た. (5)GaAs MESFETのサイドゲート現象を検討し, その構造を解明し, かつ, 界面制御の有効性を示した. (6)「統一DIGSモデル」が化合物半導体の半導体-半導体界面や非晶質シリコンの界面にも適用可能であるこはを示した.