2023 Fiscal Year Research-status Report
Formation of high-quality semiconductor thin films on insulator for transistor application
| Project/Area Number |
22K04186
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 半導体 / 結晶成長 / トランジスタ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
集積回路のさらなる高性能化(高速化,省電力化)には、新しい三次元トランジスタが有用である。本研究では、申請者が保有する「絶縁膜上におけるIV族半導体の固相成長」に関する独自シーズ技術を基に、絶縁膜上における極薄半導体膜の固相成長の学理体系を構築し、絶縁膜上の所定の位置に大粒径を有する極薄Ge結晶を形成する手法を開発する。これにより、三次元トランジスタの基盤技術を創出する。
本年度は3年計画の第2年度として、前年度に引き続き「微量Sn添加(～2%)と界面層付加による高移動度Ge薄膜の固相成長」および「キャップ層付加によるGe薄膜の大粒径化」を基に、極薄Ge膜の固相成長機構を評価するとともに、電気特性の向上を目指し、熱処理プロセスの適正化を開始した。
基板上にバッファ層を形成して非晶質Sn添加Ge膜を堆積し、その上部にキャップ層を付加して熱処理することで固相成長を誘起した。成長速度を光学顕微鏡法および電子顕微鏡法を用いて測定し、成長速度を熱処理温度の関数として評価することで、成長速度の活性化エネルギーを解析した。その結果、バッファ層およびキャップ層を付加することで、成長速度の活性化エネルギーが低下することを見いだした。成長速度の活性化エネルギーが低下することで結晶核の成長が促進し、結晶粒径の拡大化が実現することを明らかにした。
さらに、成長層の電気特性を向上するため、熱処理プロセスの探索を開始した。その結果、従来の試料構造では、固相成長後に熱処理を行うと電気特性が向上するが、バッファ層およびキャップ層を付加した試料では、固相成長後に熱処理を行っても電気特性が変化しないことが明らかとなった。
|
| 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、推進したことにより、研究が計画通り順調に進展した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度も研究が順調に進展したので、今後も実験計画を綿密に立案し、研究を推進してゆく。
具体的には、非晶質Sn添加Ge薄膜の固相成長に与えるバッファ層およびキャップ層の効果を定量的に解明すると共に、従来材料に対するSn添加Ge薄膜の優位性を実証するためのデバイス試作を推進する。
|
| Causes of Carryover |
当初、大型基板を用いた実験を予定していたが、小型試料でも実験が可能なプロセス装置、測定装置が利用できる環境となったため、小型基板を用いた実験が可能となり、消耗品の使用量が削減できた。次年度への繰り越しは、電気特性測定装置や結晶性評価装置の高感度化に活用する。
|
Research Products
(15 results)
