High quality bulk-SiGe single-crystal growth methods for high-speed CPU

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K04671
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Crystal engineering
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Arai Yasutomo 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主任研究開発員 (90371145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 辰郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究主幹 (40357984)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: SiGe / 結晶成長 / 電子材料

Outline of Final Research Achievements

We studied high quality bulk SiGe crystals applying for the high-speed transistor using travelling liquidus zone methods. Hole mobilities of SiGe crystals are higher than that of the Si crystals. A grown SiGe crystal on Si-see d usually occurred mosaic structures due to the difference in thermal expansion between the Si and SiGe. The SiGe-seed crystals did not produce single SiGe crystals because might be caused by constitutional supercooling. We try a new double zone method: a seed crystal is sandwiched by liquidus zone. The zone under the seed will be melt the seed with SiGe growing.

Free Research Field

結晶工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高速CPU開発は、今後の高速移動体通信や処理速度の速い小型PCには必須の機器であり開発が渇望されている。SiGe結晶の高品質結晶は、高速CPUを実現する次世代の結晶候補であり、インテルなどのトランジスタにも部分的に利用されているが、高品質結晶が得られれば更なる高速化が期待される。現在、高品質SiGeの量産に成功している企業はなく、本研究の成果が結実すれば、電子デバイス産業の一翼を担うことができる。