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オンデマンド出版(POD)
最新化合物半導体ハンドブック

コードNO0027P
発刊日1982年7月10日
監修
(役職は発刊時)
生駒 俊明  東京大学 生産技術研究所 教授
価 格 POD(オンデマンド)価格 本体37,100円+税
体 裁A4判並製 468頁
試 読不可
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キャンセル・返品不可 “ポストシリコン”半導体材料として本命視されている化合物半導体の材料、製造データと産業応用技術を網羅した、わが国唯一の総合技術集成!

主要構成

第1章 化合物半導体の基礎物性
第2章 結晶成長技術
第3章 デバイスプロセス技術
第4章 結晶評価技術
第5章 デバイス応用
第6章 化合物半導体集積回路
第7章 各種機器への応用

【発刊にあたって】

 GaAsを中心とする化合物半導体の技術進歩は目覚しいものがあり、2〜3年のうちには、移動通信、マイクロ波通信、光ケーブルなど各種通信装置、TV装置、計測関連機器装置の分野で画期的な応用が始まろうとしています。 また、超高速コンピュータヘの期待も大きく、画像高速処理、構造解析、CAD分野等で威力を発揮することも予測されております。
 化合物半導体は今、ジョセフソン素子とともにポストシリコンとして最も脚光を浴び、本命視されている素子といえます。
 本書は第1章でGaAs,InPなど化合物半導体の物性を豊富なデータをもとに明らかにし、第2章、3章では、高品質で安定した化合物半導体の製法〈結晶技術〉〈デバイスプロセス技術>を最新の研究成果で紹介。 第4章では、その結晶評価技術を網羅。そして第5章、6章ではコンピュータを含む次世代の技術的要請に答え、デバイス応用の最先端技術の現状と展望を明示。さらに第7章で、開発が急がれ、応用間近の、マイクロ波関連機器、計測機器、民生機器への利用技術を網羅致します。
 幸い、化合物半導体の研究開発において、国際的にも著名で官庁、企業の第一線で活躍されている先生方にご執筆をお願いすることが出来、今後の事業展開、研究開発推進に必須の書として企画編集致しました。


内容目次

第1章 化合物半導体の基礎物性

第1節 化合物半導体の電気的・光学的性賀【権田 俊一/川島 光郎】   
  1. 化合物半導体の特徴
  2. V V族化合物半導体
    2.1 VV族化合物半導体の一般的性質
    2.2 電気的特性
    2.3 光学的特質
  3. UY族化合物半導体
  4. W W族化合物半導体
第2節 化合物半導体混晶の諸特性【林 巌雄】
  1. はじめに
  2. 化合物半導体混晶各論
    2.1 AlxGa1-xAs(AlxGa1-xP)
    2.2 GaAs1-xPx
    2.3 In1-xGaxAsyP1-y(InGaP,InGaAs)
    2.4 バンドギャップの大きい混晶(AlGaP,ZnSSeほか)
  3. 混晶の諸問題と将来展望
    3.1 混晶の諸特性について
    3.2 将来展望
第3節 超微細構造の電気的・光学的性質【榊 裕之】
  1. はじめに
  2. 超薄膜および超格子における電子の量子状態
    2.1 定在波の形成と二次元電子ガスの形成
    2.2 超薄膜間の結合に伴う超格子状態の形成とミニバンド
    2.3 導電帯・価電子帯間バンド間結合とその影響
  3. 超薄膜および超格子膜面に垂直な方向の電気伝導特性
  4. 超薄膜および超格子界面に沿う方向の電気的特性
    4.1 振動的磁気抵抗効果の異方性とサブバンド構造
    4.2 電子界面移動度・変調ドーピング、高速FET
    4.3 強磁場中におけるホール効果と抵抗標準およびアンダーソン局在
    4.4 InAs-GaSb系超格子界面バンド構造の特異性と半金属性
  5. 超格子および超薄膜における光学過程
    5.1 バンド間遷移
    5.2 サブバンド間遷移
  6. 展望

第2章 結晶成長技術

第1節 バルク結晶成長技術
  1. ブリッジマン法 【赤井 慎一/藤田 慶一郎/鬼頭 信弘】

    1.1 蒸気圧制御
    1.2 残留不純物並びにドーピング制御
    1.3 構造欠陥制御
    1.4 用途別ブリッジマン結晶の特性
    1.5 将来への課題

  2. 引上げ法 【福田 承生】

    2.1 引上げ結晶成長方法
     (1)化合物半導体結晶引上げの特徴
     (2)高圧下CZ法
     (3)液体封止チョクラルスキ法(LEC法)
    2.2 結晶形状制御技術
     (1)直径自動制御化
     (2)大口径化
    2.3 結晶高品質化・高性能化技術
     (1)低転位化
     (2)不純物制御化
     (3)半絶縁性化
第2節 エピタキシャル成長法
  1. 液相エピタキシャル成長法 【伊賀 健一/国分 泰雄】

    1.1 まえがき
    1.2 液相エピタキシャル成長の原理と装置
    1.3 液相エピタキシャル成長
    1.4 AlxGa1-x As/Ga Asの液相エピタキシャル成長
    1.5 GaxIn1-x AsyP1-x y/InPの液相エピタキシャル成長

  2. 気相エピタキシャル成長法 【渡辺 久恒】

    2.1 気相成長法の変遷と分類
    2.2 化合物半導体の成長例と原料ガス
     (1)Boron
     (2)Aluminium
     (3)Gallium
     (4)Indium
     (5)Nitrogen
     (6)Phosphur
     (7)Arsenic
     (8)Antimony
    2.3 ハロゲン輸送法気相成長
     (1)成長原理と反応式
     (2)多層構造の形成
    2.4 有機金属法気相成長
     (1)成長原理と反応式
     (2)多層構造の形成
    2.5 使用ガスの物理的、化学的性質
     (1)物理的性質
     (2)化学反応の平衡定数
     (3)気相拡散係数の算出法と訂算例
     (4)原料ガスの毒性と治療指針

  3. 分子線エピタキシャル成長法(MBE) 【冷水 佐寿】

    3.1 はじめに
    3.2 MBEとは
    3.3 GaAs
     (1)GaAsのMBE
     (2)ノンプードGaAs
     (3)n-GaAs
     (4)P-GaAs
    3.4 AlGaAs
    3.5 GaAs-AlGaAsヘテロ接合構造
     (1)超格子構造
     (2)超格子構造およびシングルヘテロ構造への選択的ドーピング
     (3)GaAs-AlGaAsダブルヘテロ(DH)構造
    3.6 おわりに

第3章 デバイスプロセス技術

第1節 拡散・合金化技術 【松本 良成/小川 正毅】
  1. VX化合物半導体への不純物拡散の概要
  2. 不純物拡散における相図の役割と拡散機構
  3. VX化合物および混晶への不純物拡散データ
  4. 合金化技術の特徴
  5. ショットキ電極技術
  6. オートミック電極技術
第2節 イオン注入技術 【渡部 尚三/笠原 二郎】
  1. はじめに
  2. イオン注入におけるストイキオメトリ
    2.1 ストイキオメトリに関わる結晶欠陥
    2.2 二重注入
  3. アニーリング技術
    3.1 保護膜アニール
    3.2 キャップレスアニール
    3.3 ビームアニール
  4. 注入損傷の回復過程
    4.1 注入損傷
    4.2 昇温基板へのイオン注入
  5. 注入原子の再分布
    5.1 半絶縁性基板
    5.2 注入原子の再分布
  6. 素子への応用
第3節 表面不活性化技術 【長谷川 英】
  1. 表面不活性化膜の製作法と膜の物理的化学的性質
    1.1 表面酸化法
    1.2 堆積法
    1.3 界面遷移層の性質
  2. 絶縁膜――半導体界面の電気的特性
  3. 表面不活性化膜のM1S FETゲート膜への応用
    3.1 GaAs MIS FET
    3.2 InP MIS FET
第4節 微細加工技術 【篠田 大三郎/森 克巳】
  1. はじめに
  2. リソグラフィ技術の現状と動向
    2.1 光学露光法
    2.2 電子ビーム直接露光法
    2.3 X線露光
    2.4 イオンビーム露光
  3. ドライエッチング技術の現状と動向
    3.1 プラズマエッチング
    3.2 反応性スパッタエッチング
    3.3 イオンビームエッチング
  4. GaAs MES FETおよびGaAs ICへの応用
    4.1 光学露光法によるサブミクロンゲート形成技術
    4.2 電子ビーム直接露光の応用
    4.3 集束型イオンビームの応用
  5. 化合物半導体光デバイスへの応用
    5.1 回折格子の作成と問題点
     (1)干渉露光法と化学エッチングによる回折格子
     (2)干渉露光法とドライエッチングによる方法
     (3)反応性スパッタエッチングによる半導体レーザ
     (4)ドライエッチングによる損傷

第4章 結晶評価技術

第1節 キャリア分布・移動度からの評価 【河東田 隆】
  1. キャリア濃度・移動度の測定法
    1.1 van der Pauw法
    1.2 ショットキー法
  2. 能動層の形成技術とキャリア分布
  3. 散乱機構と移動度
    3.1 有極性光学フォノン(polar optical phonon)による散乱
    3.2 音響フォノンによる圧電的な(piezo electric)散乱
    3.3 音響フォノンによる変形ポテンシャル(deformation potential)散乱
    3.4 イオン化した不純物による散乱
    3.5 中性不純物による散乱
    3.6 空間電荷(space charge)による散乱
  4. 移動度に基づく評価
    4.1 評価の方法
    4.2 GaAsの評価
    4.3 Ga1-x InxAsの評価
第2節 深い不純物準位と結晶欠陥 【奥村 次徳】
  1. 化合物半導体と結晶欠陥評価
  2. 深い不純物準位の動的パラメータの測定法
    2.1 Shockley-Read-Hall統計と速度方程式
    2.2 接合法
  3. 化合物半導体中の深い不純物準位
    3.1 GaAs中の深い不純物準位
    3.2 GaP中の深い不純物準位
    3.3 InP中の深い不純物準位
    3.4 捕獲断面積の温度依存性
  4. 深い不純物準位のデバイスへの影響
第3節 光学的手法を用いた結晶の評価  【柴富 昭洋】
  1. 化合物半導体のフォトルミネッセンス 1.1 発光機構
    1.2 実験法、実験装置
    1.3 直接遷移型半導体
    1.4 間接遷移型半導体
  2. 光反射、光吸収による半導体結晶の評価
    2.1 はじめに
    2.2 原理、実験手法
     (1)透過から求める方法
     (2)反射から求める方法
    2.3 反射吸収による物性の評価
     (1)基礎吸収
     (2)Intra-band遷移
     (3)Inter-band遷移
     (4)励起子による吸収
     (5)不純物による吸収
     (6)格子振動による吸収
     (7)自由電荷による吸収
  3. 光伝導測定
    3.1 序
    3.2 理論
    3.3 U−Y族化合物半導体
    3.4 V−X族化合物半導体
  4. フォトルミネッセンス・トポグラフィ
第4節 電子分光
  1. 電子分光の特徴 【小間 篤】
  2. LEED、RHEED
    2.1 表面構造の表し方
    2.2 LEED
    2.3 RHEED
  3. オージェ電子分光(AES)
    3.1 オージェ電子分光の原理
    3.2 オージェ電子分光の測定装置
    3.3 走査型オージェ電子分光
    3.4 深さ方向の組成フロファイリング
  4. エネルギー損失分光(ELS)
    4.1 エネルギー損失分光の原理
    4.2 エネルギー損失分光の測定装置
    4.3 真性表面準位の測定
    4.4 不純物吸着表面の電子状態の測定
    4.5 エネルギー損失分光による状態分析
    4.6 振動モードの測定
  5. 光電子分光(UPS、XPS)
    5.1 光電子分光の原理
    5.2 光電子分光の測定装置
    5.3 角度積分光電子分光
    5.4 角度分解光電子分光
第5節 SIMS、IMA、RBS、フレームレス原子吸光法 【中西 隆敏】
  1. SIMS、IMA
    1.1 SIMS、IMAの原理及び特徴
    1.2 SIMS、lMAの化合物半導体への応用
     (1)不純物の分析
     (2)表面、界面の分析
     (3)深さ方向の濃度分布
  2.  半絶縁性GaAs結晶中のCrの再分布/イオン注人層のプロファイル/電極金属と化合物半導体との反応
  3. RBS
    2.1 RBSの原理および特徴
    2.2 RBSの化合物半導体結晶評価への応用
     (1)GaAs表面の組成
     (2)絶縁膜、金属と化合物半導体との反応
     (3)イオン注入層などの結晶性
     (4)チャネリングを利用した不純物の格子位置の決定
  4. フレームレス原子吸光法
    3.1 原子吸光法の原理及び特徴
    3.2 化合物半導体結晶評価への応用
     (1)半絶縁性GaAs結晶中のCr
     (2)半絶縁性GaAs結晶中の残留不純物
     (3)GaAsエピタキシャル成長層の純度と出発原料

第5章 デバイス応用

第1節 超高周波デバイス 【石川 元】
    はじめに
  1. GaAs MES FETの動作
  2. GaAs MES FETの性能指数
  3. 低雑音GaAs MES FET
  4. 高出力GaAs MES FET
  5. デバイス構造
  6. パターン設計
    6.1 ゲート幅
    6.2 寄生効果の低減
    6.3 熱抵抗
  7. 製作技術
  8. 新デバイス、材料への展開
第2節 発光デバイス 【斉藤 冨士郎】
  1. 半導体レーザ(注人型半導体レーザ)
    1.1 半導体レーザの構造
    1.2 半導体レーザの発振波長
    1.3 半導体レーザの諸特性
    1.4 分布帰還型(DFB)レーザ、分布反射器型(DBR)レーザ
    1.5 集積化半導体レーザ
  2. 通信用発光ダイオード(LED)
    2.1 面発光型LED
    2.2 端面発光LED
    2.3 ハイブリット型面発光LED
    2.4 通信用面発光LEDの出力――電流特性
    2.5 通信用面発光型LEDの周波数応答特性
  3. 表示用発光ダイオード
第3節 受光デバイス・光回路素子 【神谷 武志】
  1. 化合物半導体受光デバイスの基礎データ
  2. 高速光検出器
  3. 赤外撮像素子
  4. 光エネルギー変換素子
  5. 光変調素子

第6章 化合物半導体集積回路

第1節 超高速集積回路 【石川 元】
    はじめに
  1. 材料:製作技術
  2. 材料の特徴
  3. 製作法からみたGaAs ICの構造
  4. ゲート電極構造
  5. GaAs MES FETの特性
  6. 基本的なGaAsロジック、ファミリー
  7. GaAsディジタルICの現状
    フリップフロップ/論理演算LSI/ランダム・アクセス・メモリ/アナログ−デジタル応用
  8. ヘテロ接合デバイスの誕生
    HEMT/DH-GaInAsMFS FET/AlGaAsバイポーラ、トランジスタ
    まとめ
第2節 光集積回路 【中村 道治/福沢 薫/松枝 秀明】
  1. はじめに
  2. 光素子の集積化
  3. 光素子と電気素子の集積化
  4. 光情報処理への応用
    4.1 光双安定素子
    4.2 真性光双安定素子
    4.3 複合光双安定素子
    4.4 並列情報処理

第7章 デバイス応用

第1節 マイクロ波関連機器への応用 【中谷 正昭】
  1. はじめに
  2. GaAs IC応用分野
    2.1 GaAs ICの基本概念
    2.2 GaAs ICの応用分野
     (1)マイクロ波信号処理システム
     (2)計算機システム
     (3)光通信システム
    2.3 ディジタルICの応用分野
    2.4 アナログICの応用分野
    2.5 新しい機能に基づく応用分野
  3. 応用機器の要素としてのデバイス
    3.l GaAs IC開発の技術動向
    3.2 ディジタルICの回路要素
     (1)基本回路
     (2)基本回路の高速性と低消費電力性
    3.3 アナログICの回路要素
     (1)伝送線路
     (2)キャパシタ
     (3)インダクタ
     (4)抵抗
     (5)結合/分配器
     (6)マイクロ波スイッチ
     (7)増幅器
     (8)発振器
     (9)SAWデバイス
  4. マイクロ波関連機器への応用
    4.1マイクロ波関連機器
    4.2 Gbit Electronicsへの動き
    4.3 計測器への応用
    4.4 レーダ機器への応用
    4.5 衛星放送機器への応用
    4.6 衛星通信機器への応用
    4.7 民生機器への応用
  5. 応用分野の将来性
  6. まとめ
第2節 計測機器への応用
  1. 通信計測器への応用 【小池 龍太郎】
    1.1 概説
    1.2 送信用デバイスとその応用
     (1)ガンダイオードを用いた11GHz帯発振器
     (2)広帯域の機械的同調方式のGaAsガン発振器
     (3)FETを用いた12〜18GHzのYTO
     (4)FETと誘電体共振器を用いた9〜14GHzの発振器
    1.3 増幅用デバイスとその応用
     (1)素子の概説
     (2)GaAs FETを用いた5.9〜12.4GHzの電力増幅器
     (3)5.9〜12.4GHzの掃引信号発生器
    1.4 hyperabruptパラクタを用いたVCO
    1.5 GaAsパラクタを用いた8〜18GHzのアナログ移相器
    1.6 受信ミキサ
    1.7 レーダヘの応用
  2. 光通信計測器への応用
    2.1 概説
    2.2 安定化光源
    2.3 心線対照器
    2.4 光テスタ
    2.5 光ケーブル障害探索用測定器
    2.6 ベースバンド周波数特性測定器
  3. 工業計測器への応用
    3.1 概説
    3.2 半導体磁気センサとその応用
     (1)ホールセンサとその応用
     (2)ブラシレスモータのロータ位置検出
     (3)ICを内蔵した直流ブラシレスモータ
    3.3 磁気抵抗素子とその応用
     (1)磁気抵抗素子
     (2)無接触ポテンショメータ
     (3)磁気センサ
    3.4 センサ材料としての化合物半導体
     (1)光センサ
     (2)放射線センサ
     (3)温度センサ
     (4)湿度センサ
     (5)ガスセンサ
     (6)圧力センサ
     (7)磁気センサ
第3節 民生機器への応用 【寺本 巌/加納 剛太/岩佐 仁雄】
  1. オプトデバイスの応用
    1.1 発光ダイオード
     (1)可視点発光ダイオードの応用
      表示用/光源用/信号伝送用光源/その地
     (2)数字表示素子の応用
     (3)赤外発光ダイオードの応用
      光リモコンヘの応用/音響機器への応用/カメラ、事務機器への応用/制御機器への応用/オプトアインレータへの応用
    1.2 半導体レーザー
     (1)光ディスク用光源
     (2)レーザープリンター用光源
     (3)光通信用光源
  2. GaAs FET/ICの応用
    2.1 UHF帯民生機器への応用
     (1)低雑音GaAs FET
     (2)出力GaAs FET
     (3)GaAsモノリシックIC
    2.2 SHF帯衛星TV放送用受信コンバーターへの応用
     (1)受信コンバーター用GaAsデバイス
     (2)MMIC化への動き
  3. ホール素子の応用


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執筆者(執筆順・敬称略、役職は発刊時のものです)
 
権田 俊一通産省工業技術院電子技術総合研究所材料部高温電子材料研究室室長
川島 光郎通産省工業技術院電子技術総合研究所電子デバイス部固体デバイス研究室主任研究員
林 厳雄光応用システム技術研究組合光技術共同研究所主席特別研究員
榊 裕之東京大学生産技術研究所助教授
赤井 慎一住友電気工業(株)半導体開発部次長
藤田 慶一郎 住友電気工業(株)半導体開発部開発課技師
鬼頭 信弘住友電気工業(株)半導体開発部半導体工場技師
福田 承生応用システム技術研究組合光技術共同研究所第一研究室長
伊賀 健一東京工業大学精密工学研究所助教授
国分 泰雄東京工業大学精密工学研究所助手
渡辺 久恒日本電気(株)基礎研究所半導体研究部研究スペシャリスト
冷水 佐寿(株)富士通研究所 半導体材料研究部第3研究室室長
松本 良成日本電気(株)基礎研究所半導体研究部主任
小川 正毅日本電気(株)基礎研究所探索研究部主任
渡部 尚三ソニー(株)中央研究所副所長
笠原 二郎ソニー(株)中央研究所高速半導体研究グループ研究員
長谷川 英機北海道大学工学部電気工学科教授
篠田 大三郎日本電気(株)基礎研究所所長
森 克巳日本電気(株)基礎研究所探索研究部研究スペシャリスト
河東田 隆東京大学工学部境界領域研究施設助教授
奥村 次徳東京都立大学工学部電気工学科助教授
柴冨 昭洋(株)富士通研究所 半導体研究部第4研究室室長
小間 篤筑波大学物質工学系助教授
中西 隆敏東京芝浦電気(株)総合研究所電子部品研究所研究開発グループ主任研究員
石川 元(株)富士通研究所 半導体研究部部長
斉藤 冨士郎日本電気(株)光エレクトロニクス研究所所長代理
神谷 武志東京大学工学部電子工学科助教授
中村 道治(株)日立製作所 中央研究所第一部主任研究員
福沢 薫光応用システム技術研究組合光技術共同研究所第4研究室主任研究員
松枝 秀明(株)日立製作所 中央研究所第一部研究員
中谷 正昭三菱電機(株)LSI研究所半導体開発部GaAs ICグループリーダー主幹
小池 龍太郎安立電気(株)開発本部研究部部長
寺本 巌松下電子工業(株)半導体研究所所長
加納 剛太松下電子工業(株)半導体研究所研究部部長
岩佐 仁雄松下電子工業(株)半導体R&Dセンターオプト開発部部長


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