本发明专利技术涉及能够在III-V族化合物半导体MOSFET(FET)中使用的III-V族化合物半导体纳米线，该III-V族化合物半导体MOSFET(FET)能够以较小的亚阈值(小于等于100mV/dec)动作。III-V族化合物半导体纳米线的侧面是由微小的(111)面构成的(-110)面。例如，III-V族化合物半导体纳米线具有第一层以及第二层，所述第一层的侧面为(111)A面，所述第二层的侧面为(111)B面。所述第一层以及所述第二层沿轴方向交替层叠。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及III-V族化合物半导体纳米线、具有所述III-V族化合物半导体纳米线的场效应晶体管(在以下的说明中称为“FET”)以及具有所述FET的开关元件。
技术介绍
半导体微处理器以及高集成电路是将金属-氧化膜-半导体场效应晶体管(在以下的说明中称为“MOSFET”)等元件集成在半导体基板上制造而成的。通常，互补型MOSFET(在以下的说明中称为“CMOS”)是集成电路的基本元件(开关元件)。在半导体基板的材料中，主要使用作为IV族半导体的硅。通过使构成CMOS的晶体管小型化，能够提高半导体微处理器以及高集成电路的集成度以及性能。也正在开发代替硅而使用III-V族化合物半导体的MOSFET(在以下的说明中称为“III-V族化合物半导体MOSFET”)。在III-V族化合物半导体MOSFET中，在III-V族化合物半导体与氧化膜的界面会形成化学结合状态中特有的缺陷，导致以高密度导入界面能级。因此，难以实现III-V族化合物半导体MOSFET的高性能化。但是，近年来，随着氧化物材料的原子层堆积(ALD)技术的发展，已经能够制作出界面能级密度在一定程度上较低的III-V族化合物半导体MOSFET。作为用于降低界面能级密度的技术，提出了例如通过硫化物水溶液进行表面处理、表面蚀刻、导入中间层、使用不同种类氧化物等(例如参照非专利文献1～4)。在先技术文献非专利文献非专利文献1：H.D.Trinh,etal.,\Theinfluencesofsurfacetreatmentandgasannealingconditionsontheinversionbehaviorsoftheatomic-layer-depositionAl2O3/n-In0.53Ga0.47Asmetal-oxide-semiconductorcapacitor\,Appl.Phys.Lett.,Vol.97,pp.042903-1-042903-3.非专利文献2：E.O’Connor,etal.,\Asystematicstudyof(NH4)2Spassivation(22％,10％,5％,or1％)ontheinterfacepropertiesoftheAl2O3/In0.53Ga0.47As/InPsystemforn-typeandp-typeIn0.53Ga0.47Asepitaxiallayers\,J.Appl.Phys.,Vol.109,pp.024101-1-024101-10.非专利文献3：Y.D.Wu,etal.,\Engineeringofthresholdvoltagesinmolecularbeamepitaxy-grownAl2O3/Ga2O3(Gd2O3)/In0.2Ga0.8As\,J.Vac.Sci.Technol.B,Vol.28,pp.C3H10-C3H13.非专利文献4：RomanEngel-Herbert,etal.,\Metal-oxide-semiconductorcapacitorswithZrO2dielectricsgrownonIn0.53Ga0.47Asbychemicalbeamdeposition\,Appl.Phys.Lett.,Vol.95,pp.062908-1-062908-3.
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在上述非专利文献1～4所涉及的技术中，不能充分降低界面能级密度，不可能将III-V族化合物半导体MOSFET的亚阈值系数设为100mV/dec以下。与此相对地，近年来使用硅的MOSFET(在以下的说明中称为“Si-MOSFET”)的亚阈值系数是70mV/dec左右。因此，如果能够制作出具有与Si-MOSFET相同品质的界面的III-V族化合物半导体MOSFET，则该III-V族化合物半导体MOSFET的亚阈值系数应该在70mV/dec左右。本专利技术的目的在于提供一种能够以较小的亚阈值(小于等于100mV/dec)动作的III-V族化合物半导体MOSFET以及能够在其中使用的III-V族化合物半导体纳米线。用于解决技术问题的方案本专利技术者发现，通过以包含周期性双晶结构的方式形成纳米线，能够形成在原子级别上平坦、且具有包含在化学方面稳定的(111)A面的侧面的III-V族化合物半导体纳米线。而且，本专利技术者发现，通过使用该III-V族化合物半导体纳米线，能够制造出界面能级密度较小、并能够以较小的亚阈值(小于等于100mV/dec)动作的MOSFET，从而完成了本专利技术。即，本专利技术涉及以下的III-V族化合物半导体纳米线。[1]一种III-V族化合物半导体纳米线，是由III-V族化合物半导体构成的纳米线，其侧面是由微小的(111)面构成的(-110)面。[2]根据[1]所述的III-V族化合物半导体纳米线，沿轴方向交替层叠有第一层以及第二层，所述第一层的侧面为(111)A面，所述第二层的侧面为(111)B面。[3]根据[1]或者[2]所述的III-V族化合物半导体纳米线，其侧面中的(111)A面的比例大于50％且小于100％。[4]根据[2]中所述的III-V族化合物半导体纳米线，所述第一层以及所述第二层分别由1～5个原子层构成，且其中的90％以上由1～3个原子层构成。[5]根据[1]或者[2]所述的III-V族化合物半导体纳米线，其侧面的粗糙度在1～6个原子层的范围内。[6]根据[1]～[5]中任意一项所述的III-V族化合物半导体纳米线，所述III-V族化合物半导体是InAs、InP、GaAs、GaN、InSb、GaSb、AlSb、AlGaAs、InGaAs、InGaN、AlGaN、GaNAs、InAsSb、GaAsSb、InGaSb、AlInSb、InGaAlN、AlInGaP、InGaAsP、GaInAsN、InGaAlSb、InGaAsSb或者AlInGaPSb。另外，本专利技术涉及以下的场效应晶体管(FET)以及开关元件。[7]一种场效应晶体管，具有：IV族半导体基板，具有(111)面，并被掺杂为第一导电型；III-V族化合物半导体纳米线，是配置在所述IV族半导体基板的(111)面上的III-V族化合物半导体纳米线，并包含有与所述IV族半导体基板的(111)面连接的第一区域、以及被掺杂为所述第一导电型或者与所述第一导电型不同的第二导电型的第二区域；栅极电介质膜，配置在所述III-V族化合物半导体纳米线的侧面；从源电极以及漏电极中选择的任意一个电极，与所述IV族半导体基板连接；从源电极以及漏电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种III‑V族化合物半导体纳米线，是由III‑V族化合物半导体构成的纳米线，其特征在于，其侧面是由微小的(111)面构成的(‑110)面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 JP 2013-2266751.一种III-V族化合物半导体纳米线，是由III-V族化合物半导体构成的纳米线，其特
征在于，
其侧面是由微小的(111)面构成的(-110)面。
2.根据权利要求1所述的III-V族化合物半导体纳米线，其特征在于，
沿轴方向交替层叠有第一层以及第二层，所述第一层的侧面为(111)A面，所述第二层
的侧面为(111)B面。
3.根据权利要求1或2所述的III-V族化合物半导体纳米线，其特征在于，
其侧面中的(111)A面的比例大于50％且小于100％。
4.根据权利要求2所述的III-V族化合物半导体纳米线，其特征在于，
所述第一层以及所述第二层分别由1～5个原子层构成，且其中的90％以上由1～3个原
子层构成。
5.根据权利要求1或2所述的III-V族化合物半导体纳米线，其特征在于，
其侧面的粗糙度在1～6个原子层的范围内。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的III-V族化合物半导体纳米线，其特征在于，
所述III-V族化合物半导体是InAs、InP、GaAs、GaN、InSb、GaSb、AlSb、AlGaAs、InGaAs、
InGaN、AlGaN、GaNAs、InAsSb、GaAsSb、...
【专利技术属性】
技术研发人员：福井孝志，富冈克广，
申请(专利权)人：国立研究开发法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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