The realization of steep slope tunnel FET on Ge-on-Insulator substrate

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15028
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: YAMAMOTO Keisuke 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (20706387)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ゲルマニウム / トンネルFET / Ge-on-Insulator

Outline of Final Research Achievements

We studied fundamental process technologies for “Ge tunnel field-effect transistor (FET)” which works by novel operation principle for the realization of large scale integration with ultra-low power consumption. Specifically, the following three topics were researched; “1. High-quality Ge-on-Insulator fabrication”, “2. Fabrication of high-quality Ge gate stack at low temperature”, and “3. Consideration of device structure for improvement of current drivability”. We achieved the following fruits for each topic; “1. Etchback process establishment for GOI fabrication”, “2. Low-temperature wet oxidation of yttrium for high-quality gate stack”, and “3. Current drivability improvement by introduction of recessed channel structure”.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

情報通信需要の爆発的増加に伴い、電子機器を構成する集積回路の超低消費電力化が切望されている。本課題はこの社会的要請に応えるべく、低消費電力を達成可能なTFETの実現を目指した研究である。Si基板上への集積化を念頭に置いてIV元素であるGeを対象材料としており、将来的な実用化も意識している点で社会的な意義も大きい。
代表者のオリジナルである金属/Ge接合の電子・正孔障壁技術をキャリア注入に応用している点が特徴の一つである。また、本研究で得られたGOI作製・低温ゲートスタック・キャリア注入の高効率化は、TFET以外のGe応用デバイスへも展開が可能で、この点でも学術的・社会的意義を有していると考える。