2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of oxidation mechanisms in Ge and SiGe
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16H02331
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鳥海 明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50323530)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ゲルマニウム / 酸化 / シリコン・ゲルマニウム / 高圧酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本基盤研究Aはこの3年間を通して、GeおよびSiGeの酸化機構に関して圧倒的に新しい結果を生み出すことができた。また高圧酸化によって何故酸化レートが減速されるかに関しては高圧の酸素同位体ガス酸化を行い、酸素の拡散が酸素圧力とともに抑制されていることを初めて明らかにした。ここからGeの酸化に対する反応形式をモデル化し、今のところ定性的ではあるがGeの酸化に対する一般的理解まで到達することができたと言える。さらにそのようにして形成されたGeO2/Geを超高真空中で熱処理をすることでGeOが脱離しGeO2膜は結晶化することはすでにわかっていたが、それを抑えるために表面に脱離障壁層を設けても、結晶化は進み、脱離と結晶化は直接的関係ではなく、界面反応そのものが結晶化を促していることが実験的に明らかになった。
SiGeに関しては、SiGeとGeO2の反応を調べる熱処理実験から、SiGe中のSiがGeO2を還元して自らがSiOxとなることによってGeを析出させるというプロセスになっていることを昇温脱離実験から初めて明らかにした．この事実はSiGeゲートスタックのプロセスを構築していく上で極めて重要な結果である．つまり，SiGeを酸化すると，最初はSiおよびGeが酸化されるが，酸化とともに界面の酸素濃度が下がりGeO2はSiGeのSiを酸化し，Siが優先酸化されるようになり，そして一度SiO2で覆われるようになるとGeは酸化されずに界面に析出されていく．このプロセスがSiGeゲートスタック界面を劣化させていることになる．これを防ぐにはできる限りSiGeの酸化時間を短くするか酸化の際の実効的酸素圧を下げることである．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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