無ひずみシリコン系ヘテロ接合の新しい作製手法とその超高速素子への応用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02452075
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古川 静二郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60016318)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 公洋 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40162359) ; 石原 宏 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (60016657)
• Keywords: イオン注入 / 固相エピタキシャル成長 / SiGe / 熱反応CVD / 格子整合 / 歪成長 / 高濃度ド-ピング / シリコン系ヘテロ接合

Research Abstract

B,Geを注入量を変えてSi基板にイオン注入し、固相エピタキシャル成長させたSiGeB混晶の格子定数をX線回折法により求めたところ、その格子定数はB添加によりSiGe単体の格子定数からSiの格子定数に接近することが観測され、B原子導入による格子定数可変性が裏づけられた。同時にRBS測定を行いSiGeB混晶の結晶性がB原子導入により改善されることが確認された。またB原子の結合半径として閉殻構造イオン半径を用いることによりGe:B比が20:1のときSiGeB混晶がSiと格子整合することが理論的検討からも示され、実験結果とよい一致を得た。その格子整合条件がほぼ満たされた場合、BはSiGeB混晶中で4配位結合しやすくなること、すなわちBのアクセプタ-不純物としての活性化率が上昇することを示した。さらにこの場合、Bの拡散定数が小さくなることが観測され、SiGeB膜の熱的安定性も改善されることを明らかにした。
次にSi_2H_6,GeH_4ガスを用い、熱反応CVD法によるSiGeのエピタキシャル成長を行った。基板温度600℃では結晶性が悪いが、基板温度700℃では、原料ガスの還元作用によると思われる表面クリ-ニング効果により、SiGe膜がエピタキシャル成長するという結果を得た。Ge組成12%で膜厚を変えてSiGe膜を作製しX線回折法により格子定数を測定した結果膜厚が400nmまで歪成長することを明らかにした。またB_2H_4ガスを添加することによりBド-ピングを行った結果、キャリア濃度1×10^<20>cm^<-3>が得られ、高濃度ド-ピングが可能であることが分かり、デバイス応用上有用であることを示した。

Research Products

• [Publications] 坂野 順一,古川 静二郎: "高濃度B^+イオン注入層へのGe導入による歪補償効果とその電気的特性" 第13回イオン工学シンポジウム「イオン源とイオンを基礎とした応用技術」特別セミナ-. 199-201 (1990)
• [Publications] K.Ohta,J.Sakano and S.Furukawa: "Formation of highーcrystallineーquality SiGe layer by Ge and B coーimplantation" Nuclear Instruments and Method in Physics Research. B41. 1113-1115 (1991)
• [Publications] 坂野 順一,野中 裕介,太田 謙,古川 静二郎: "B導入によるSiGe/Siヘテロ構造の格子不整補償効果" 電子情報通信学会技術研究報告. SDM91ー155. 87-92 (1991)
• [Publications] J.Sakano,Y.Nonaka,K.Ohta,S.Furukawa: "Lattice mismatch compensation effect of SiGe/Si structures by B introduction" IEICE Trans.on Electronics.
• [Publications] 古川 静二郎,雨宮 好仁: "シリコン系ヘテロ接合デバイス" 丸善, 311 (1991)