次々世代のトランジスタを狙う非シリコン材料（4）〜CMOSの実現手法と試作例：福田昭のデバイス通信（36）（3/3 ページ）

[福田昭，EE Times Japan]

Si基板からInGaAs層を横方向にエピタキシャル成長

　SiウエハーとInPウエハーを貼り合わせる手法には、高価なInPウエハーを使用するので製造コストが上昇するという弱点がある。できれば、Siウエハーだけでn型InGaAs FETとp型Ge FET（あるいはp型SiGe FET）のCMOSデバイスを製造することが望ましい。

　ここで課題となるのは、Siウエハーに高品質のInGaAs層を形成することである。Si表面に結晶成長したのでは、格子不整合によって欠陥だらけのInGaAs層ができてしまう。また絶縁層（酸化膜）表面に成膜したのでは、良好な品質のInGaAs層を得づらい。

　このような問題を解決する手法をIBMらの共同研究グループが開発し、2015年6月に国際学会VLSIシンポジウムで発表した。Siウエハー（Si基板）上に形成した絶縁層の「型（かた）」を埋めるように高品質のInGaAs層を横方向エピタキシャル成長させた。このエピタキシャル層を利用して、n型InGaAs MOSFETを試作してみせた。

　試作したInGaAs MOSFETはトランジスタとして動作した。オン電流とオフ電流の比率は10の4乗で、まだ改良の余地があるものの、Si基板から直接成長させたInGaAs層としては非常に優れた値だと言える。トランジスタの性能指標である相互コンダクタンス（Gm）の最大値（ピーク値）は600μS/μm（ゲート長100nm）とこれも、かなり良好な値を得た。

S基板から高品質のInGaAs層を成長させ、n型InGaAs FETを試作した研究成果の概要 （クリックで拡大）

InGaAs層をエピタキシャル成長させ、トランジスタを形成したプロセス （クリックで拡大） 出典：VLSI2015の論文集

Si基板にInGaAs層をエピタキシャル成長させた構造の電子顕微鏡観察像。図中に「CELO」とあるのは「Confined Epitaxial Lateral Overgrowth」の略（開発した手法をIBMはこのように命名した） （クリックで拡大） 出典：VLSI2015の論文集