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【GNC Letter 184】シリコンの先へ。化合物半導体の開発動向

【GNC Letter 184】シリコンの先へ。化合物半導体の開発動向
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関係各位 日頃は格別のご高配を賜り、誠に有難うございます。
GNC Letter 184は、化合物半導体材料を使った技術開発の動向をお届けします。

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●独立行政法人産業技術総合研究所ナノエレクトロニクス研究部門と住友化学は、ポリマーを利用した化合物
半導体の転写とポリマー上の高性能トランジスタ作製技術を共同で開発した。まず、トランジスタの材料として
シリコンの7.5倍の移動度を持つInGaAsをInP基板にエピ成長させる。InGaAs表面に接着用ポリイミドを塗布して
シリコン基板に貼り合わせた後InP基板を剥離、残ったInGaAsにトランジスタを作製する。InGaAsはシリコンとは
異なり比較的低い温度(400℃)でデバイスを作製でき、低価格で扱いやすいポリイミドを接着剤として利用できる。
今後さらに多様な化合物材料を使った高性能・多機能デバイスの開発へこの技術の応用が期待される。

●科学技術振興機構(JST)と北海道大学は、半導体のトンネル効果を利用して従来のトランジスタの理論限界
を大きく下回る低消費電力トランジスタを開発した。シリコンと化合物半導体のナノ接合を作り、その界面にできる
障壁を電圧で制御して電流をオンオフする。この研究では、シリコン基板状に形成したガラス膜に微小な孔をあけ、
そこにInAsのナノワイヤを成長させた。ナノワイヤはノンドープの層とn型の二層構造になっており、ノンドープ層が
ゲート、n型層がドレインとなる。ナノワイヤの側面にゲート酸化膜とゲート電極が形成されており、ゲーg電圧をか
けることでシリコン基板の電子がナノワイヤへトンネル移動し、電流が流れる。この技術をさらに発展させ、消費電
力を従来の回路の1/10以下に低減することが期待できるという。

●ロームはCEATEC JAPAN 2012にてCIGS化合物半導体を用いたイメージセンサをデモ展示した。受光部分に
産総研と協力して開発したCIGS薄膜のフォトダイオードを採用、CMOSトランジスタ上に積層させることで開口率を
上げた。CIGSが波長1200nmの近赤外光まで感じることができるため、広い帯域で高い感度を持っている。監視カ
メラ等のセキュリティ分野、ナイトビジョン等の車載分野、あるいは静脈認証など医療分野への応用が見込まれる。
ロームでは2014年度の量産を目指す。

●独立行政法人情報通信研究機構とタムラ製作所、光波は、酸化ガリウム単結晶基板を用いたトランジスタを開
発した。酸化ガリウムは、次世代パワー半導体材料として開発の進められているシリコンカーバイドや窒化ガリウ
ムと比べてもさらにバンドギャップが大きく、より一層の高耐圧・低損失デバイスの実現が可能である。さらに、より
低コストで、大口径化の容易な融液成長法で基板を作製できるという利点も併せ持つ。今回の開発では、融液成
長法の一種であるフローティングゾーン製法で基板を作製し、この上に電子線エピタキシー法で成長させたn型酸
化ガリウム薄膜をトランジスタのチャネルに用いた。シンプルな構造でもオフ状態での高い耐圧、数μA/mmの非
常に小さなリーク電流、高い電流オン/オフ比など今後の研究につながる結果が得られたという。

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最終更新 2012年 12月 19日(水曜日) 10:45