2015 Fiscal Year Annual Research Report
極薄シリコン層上への低欠陥ゲルマニウムのエピタキシャル成長
| Project/Area Number |
25630121
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
石川 靖彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60303541)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | エピタキシャル / 結晶成長 / 電子・電気材料 / 格子欠陥 / 半導体物性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、SOI(Si-on-insulator)ウエハ上へ無転位のGe層(~1 um)をエピタキシャル成長することを目標とする。SOIウエハ上へのGe成長は、Ge光デバイスをSiチップへ集積する上で重要な技術である。しかし、GeはSiに比べて格子定数が4%大きく、無転位のGe層の成長は実現できていない。本研究では、新しいアプローチとして、数nm~数10nmに極薄化したSOIウエハの上部Si層をパターン化し、Ge成長を行った。Geの膜厚が臨界膜厚(数nm)を超えると、Ge中の圧縮格子ひずみの緩和に伴い、通常はGe中に貫通転位が導入される。上部Si層を極薄化・パターン化することで機械的強度を低下させ、Geの格子緩和時にSOI層中への転位導入を試みた。Ge中での転位発生の抑制による高品質化を期待している。
平成27年度は、前年度に引き続き、上部Si層を極薄化(約10 nm)・パターン化したSOIウエハを作製し、超高真空化学気相成長法によりGe(0.5 um)の選択成長を行った。ソースガスにはAr希釈GeH4を用い、低温でGe緩衝層を形成する二段階成長を用いた。バルクSiウエハや比較的厚い上部Si層(200 nm程度)をもつSOIウエハでは平坦なGe層を形成できたが、上部Si層を極薄化・パターン化したSOIウエハでは平坦な表面が得られなかった。成長前の化学溶液処理・真空中熱処理や成長条件を変更したが、検討した範囲では平坦なGe成長を実現できていない。上部Si層への転位導入前に、形状変形によりひずみ緩和が起こり、Ge/Siの層状態を維持できずに凹凸が発生したと考えられる。上部Si層の機械的強度を低下させた効果と言えるが、層状態を維持するためには成長温度の一層の低下などを検討する必要があると考えられる。
|
