2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of Non-Equilibrium Processing of High Carrier Mobility Semiconductors on Insulator for High Speed Large Scale Integrated Circuits
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19K21976
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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) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | トランジスタ / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トランジスタの微細化による集積回路の性能向上が物理的限界に直面しつつある。さらなる集積回路の性能向上には、新しい手法を採用し、トランジスタを高性能化する事が必須である。本研究では、絶縁膜上に形成したGeSnをチャネルとした高性能トランジスタの実現を目指し、縁膜上にGeSnを高品位形成する新しい結晶成長技術、良好なデバイス動作を可能とする為の不純物ドーピング技術等を創出することを目的として、3年計画で研究を推進する。
今年度は、3年計画の第1年度として、下記の成果を得た。
(1) 縁膜上にGeSnを高品位形成する新しい結晶成長技術の創出を目指し、基板界面が結晶成長プロセスに与える効果を検討した。その結果、界面エネルギーを変調すると、成長層の結晶構造、組成分布、および電気特性が大きく変化することを見いだした。この効果は、GeSn膜厚の減少につれ顕著化するため、特に薄膜化が要求される次世代デバイス構造で問題となる。次年度はその機構の解明を行う予定である。
(2) Ge系薄膜への高濃度ドーピング手法として、V族元素等を触媒として用いる新しい結晶成長プロセスの検討を行った。III族元素や重金属を用いた触媒成長では、成長層に残留する触媒原子や結晶欠陥に起因して、p型伝導を示す場合が多い。一方、V族元素を用いると、成長層に残留する触媒原子がドナーとして振る舞い、n型伝導が発現することが明らかとなった。本手法で得られた成長層の自由電子密度はV族元素の熱平衡固溶度に比べて著しく高く、興味深い結果が得られている。次年度は、その詳細の解明を目指し、実験を推進する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
綿密な実験計画を立案して研究を推進しており、概ね、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に添って、研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
再現性の高い実験を行うため、当初、コストのかかる大面積試料を多数用いることを計画していたが、実験を推進する過程で試料作製プロセスにおけるバラツキを抑制する指針が見いだされ、安価な小面積の試料を用いても再現性の高い実験が行えるようになったため、材料費の使用額が減少した。また、新型コロナウイルス感染拡大の影響で、学会へ参加するための旅費が不要となった。これらの理由により、次年度への繰り越しが発生した。次年度は、この繰り越し金も有効に活用し、評価システムの改良などを行って研究の高度化を図る。
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