2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development for High-Performance Tunnel Transistors with Direct-Transition-Type GeSn
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16K14234
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐道 泰造 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (20274491)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トランジスタ / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、直接遷移型バンド構造を有し、かつLSIプロセスと整合性の良好な新材料(GeSn)を用いた新構造トランジスタ(トンネル型トランジスタ)の創製を目指してデバイス・プロセス技術の研究を行った。Geに高濃度(≧7%)のSnを導入すると、バンド構造が直接遷移化すると理論予測されている。しかし、Ge中のSnの熱平衡固溶度は約1%と低い。したがって、結晶成長時のSn原子の偏析を抑制し、熱平衡固溶度を越えるSn原子をGeに導入する新しい結晶成長プロセスの創出が必須となる。我々は、GeSnと同族のSiGeの液相成長において、冷却速度の高速化により固化時の偏析現象が抑制され、均一組成を有するSiGe結晶が形成できることを見いだしている。この現象は、結晶成長速度を高速化することで、異種原子の偏析が追随できなくなることに起因している。したがって、高Sn濃度のGeSn成長速度をSn原子の偏析速度に比べて上昇すれば、Sn偏析が抑制され、熱平衡固溶度を超える高Sn濃度を有するGeSn結晶が実現できる可能性がある。
本年度は２年計画の第2年度として、絶縁膜上における高Sn濃度(≧10%)を有するGeSnの結晶成長プロセスを探索し、成長層中の置換Sn濃度に与える成長速度の効果を検討した。その結果、成長速度の上昇により、置換位置Sn濃度が向上することを明らかにした。更に、寄生抵抗の低いソース/ドレインの低温形成プロセスとして、ドーパント不純物元素を触媒として用いる低温成長プロセスを開発した。
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