【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.12】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0114
利用課題名 / Title
膜転写によるGe1-xSnx OI基板の作成
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ALD,エレクトロデバイス/ Electronic device,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
石井 裕之
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-065：顕微レーザーラマン分光装置(RAMAN)
AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、Ge や化合物半導体などポストシリコンと呼ばれる半導体膜をSi回路上に積層させ、多種多様な機能素子を実現するモノリシック3次元集積技術が注目されている。我々は、これまでにSi半導体上にSiO2膜、Al2O3膜など無機絶縁膜同士の接合を用いて高品質なGe、InGaAs等の半導体層の転写を実証してきた。
今回、光電子デバイス等への応用を想定したInPに格子整合した約25%程度の高いSn含有組成であるGe1-xSnx 混晶層を、BCBを介してSi半導体上へ転写しGe1-xSnx OI基板(Ge1-xSnx on Insulator基板)の作成を検討したので報告する。
実験 / Experimental
Ge1-xSnx 層の転写にはInP基板上にGe1-xSnx 層を格子整合系にてエピ成長し、その上にSiを成膜した基板を用い、酸素プラズマで表面のSiを酸化させた。他方、BCBを塗布・乾燥・加熱硬化したSiO2膜付きSi基板を用意し、それぞれの基板を重ね合わせ、減圧下200℃でプレスして接合した。その後、InP基板を選択Wetエッチングにて除去してGe1-xSnx OI基板とした。その後、顕微レーザーラマン分光装置（AT-065）にて材料分析を行った。さらに、Ge1-xSnx表面保護として原子層堆積装置（AT-031）にてAl2O3膜を形成、電子ビーム真空蒸着装置（AT-023）にてGe1-xSnx表面に電極を形成し電気測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Ge1-xSnx 層は、Sn組成は約25%でInPに格子整合するように制御して成膜された。成膜後の表面は局所的な凸欠陥があるが、BCBの熱時変形にて欠陥の影響を極力抑えて接合した。接合後、InP基板を塩酸にて選択エッチングした。図1の転写前後でのRamanスペクトル比較から、Ge1-xSnx 層が劣化することなくInP基板からBCBを介してSiO2/Si基板に転写されていることが判った。電気測定からオーミック接触になっていることを確認した。今後、受光デバイスの作成と評価を行う予定。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 InP基板上のGe1-xSnx (a) と 転写後のGe1-xSnx (b)のRamanスペクトル
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
【謝辞】本研究はJST CREST (JPMJCR21C2)の支援を受け実施されました。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件