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2014 Fiscal Year Research-status Report

シリコンLSI融合型ゲルマニウム・ナノワイヤの創製と超高速トランジスタの実証

Research Project

Project/Area Number 26600083
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

都甲 薫  筑波大学, 数理物質系, 助教 (30611280)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsゲルマニウム / ナノワイヤ
Outline of Annual Research Achievements

集積回路の持続的な発展には、従来のスケーリング則(微細化)に頼らない新たな指導原理の開発、即ち材料/デバイス構造の革新が不可欠である。本研究では、シリコン(Si)よりも高いキャリア移動度を持つゲルマニウム(Ge)に着目すると共に、Si集積回路に混載可能なGeナノワイヤ・トランジスタのプロセス技術開発を目指す。本年度においては、Geナノワイヤをシリコン酸化膜(SiO2)上に高品質形成する手法を検討した。
Geナノワイヤの形成は、金(Au)コロイド粒子(40 nm径)をシードとし、原料ガスにGeH4を用いた化学気相成長(CVD:Chemical-Vapor-Deposition)により行った。SiO2上に直接Geナノワイヤを成長しようとした場合、Ge原子がSiO2に付着しにくいことから、Au粒子の数に対してナノワイヤの成長率は1割程度となった。また、成長したナノワイヤの方向はランダムとなった。
GeとAuの界面は(111)面で最も安定となるため、ナノワイヤは<111>方向にVLS成長することが知られている。そこで、金属誘起層交換成長法を用い、結晶方位が(111)面に制御されたGe薄膜(50 nm厚)をSiO2上に形成し、シード(種結晶)層とした。その結果、Geナノワイヤがシード層からエピタキシャル成長し、基板垂直方向に優先的に配向することが判った。特にCVD中の基板温度を変化させて成長を行った結果、400℃で最も均一なGeナノワイヤ・アレイが得られた。結晶方位を持たない非晶質体の上に、方向の揃ったGeナノワイヤを形成したのはこれが初めての例である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画では絶縁体上にGeナノワイヤをリソグラフィー法で形成することを検討していた。今回、絶縁体上の結晶方位制御技術と気相―液相―固相成長法を重畳することによって、自己組織的に均一なGeナノワイヤ群を形成することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

今回形成したGeナノワイヤについて、結晶評価および電気的特性評価を進めていく。

Causes of Carryover

実験消耗品の一部を別予算で賄うことができたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

物品費の一部として充てる。

  • Research Products

    (1 results)

All 2015

All Presentation (1 results)

  • [Presentation] Ge(111)薄膜を利用したガラス上Geナノワイヤの均一合成2015

    • Author(s)
      中田 充紀、都甲 薫、Jevasuwan Wipakorn、深田 直樹、末益 崇
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川)
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-11

URL: 

Published: 2016-05-27  

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