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ナノメータ制御されたヘテロ層を有するSi-Ge系超微細デバイスに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 04452167
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

室田 淳一  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (70182144)

研究分担者 松浦 孝  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60181690)
小野 昭一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)
研究期間 (年度) 1992 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
1993年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1992年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
キーワードシリコン / シリコン-ゲルマニウム / ヘテロ構造 / ヘテロデバイス / 超微細デバイス / CVD / MOSFET
研究概要

本研究の目的は、短チャネル効果の低減とチャネル部の移動度の向上を同時に満足させるために、深さ方向の不純物濃度をnmオーダで制御でき、かつ、移動度向上のための量子井戸となるSi_<1-X>Ge_Xのデルタヘテロ層を含む低温Siエピタキシャル成長法を確立し、それを用いて超微細MOSFETを実現することである。本研究で得られた主な成果について、以下にまとめて示す。
(1)高品質Si/Si_<1-X>Ge_X/Siヘテロ構造の製作:SiH_4-GeH_4系の高清浄減圧CVD法により、表面及び界面が平担でかつミスフィット転位がないSi/Si_<1-X>Ge_X/Siヘテロ構造の形成条件を見いだした。Si_<1-X>Ge_X膜の島状成長を防ぐには、Ge比率xが高いほど堆積温度を下げ、x=0.2,0.5,0.7のSi_<1-X>Ge_X膜の堆積温度をそれぞれ550,500,450℃にすれば基板表面と同程度の表面粗さになることを明らかにした。
(2)Si_<1-X>Ge_XチャネルMOSFETの製作:プロセス温度を700℃以下にし、高品質Si/Si_<1-X>Ge_X/Siヘテロ構造表面にSiゲートpMOSFETを製作した。Ge比率x=0.5の試料で、従来報告されていない最も高い電界効果移動度が得られた。Si_<1-X>Ge_Xチャネルなしの場合に比べ、300Kで70%、77Kで150%高い値である。
(3)不純物制御:Si_<1-X>Ge_X膜形成時にB_2H_6を添加し、Si_<1-X>Ge_X膜中B濃度を3x10^<17>〜2x10^<20>cm^<-3>の範囲で制御可能にした。またBドープSi_<1-X>Ge_X膜のホール移動度はGe比率0.25で最小値を持つことを明らかにした。
(4)極浅pn接合の形成:BドープSi_<1-X>Ge_Xの選択エピタキシャル成長を550℃という低温で実現し、熱処理なしで逆方向電流が10^<-10>A/cm^2オーダと極めて低い自己整合型極浅接合形成法を確立した。これにより、微細MOS素子製作で問題となるゲートとソース・ドレイン間の位置のオフセットを制御し、かつ短チャネル効果の低減が図れることになる。

報告書

(3件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (65件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (65件)

  • [文献書誌] Takahiro Maeda: "Low-temperature Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure growth by ultraclean low-pressure CVD" Proceedings of 11th Symposium on Alloy Semiconductor Physics and Electronics. 439-444 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kinya Goto: "Fabrication of a SiGe-channel MOSFET containing high Ge fraction layer by low-pressure chemical vapor deposition" Extended Abstracts of the 1992 International Conference on Solid State Devices and Materials. 449-451 (1992)

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  • [文献書誌] 後藤欣哉: "SiGeチャネルMOSFETの製作" 電子情報通信学会技術報告. ED92-81. 19-24 (1992)

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  • [文献書誌] 室田淳一: "CVDシリコンエピタキシー技術" 応用物理学会結晶工学分科会第19回講習会テキスト. 71-85 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Reiner Schutz: "Low-temperature Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure growth at high Ge fractions by low-pressure chemical vapor deposition" Applied Physics Letters. 61. 2674-2676 (1992)

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  • [文献書誌] Reiner Schutz: "Si/SiGe/Si heterostructure growth without interface roughness at high Ge-mole fractions by low-temperature low-pressure chemical vapour deposition" Thin Solid Films. 222. 38-41 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kinya Goto: "Electrical characteristics of B doped Ge films epitaxially grown on Si using Ultraclean chemical vapor deposition" Material Science Forum. 117-118. 153-158 (1992)

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  • [文献書誌] Kinya Goto: "Fabrication of a Si_<1-X>Ge_X-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistor(MOSFET) containing high Ge fraction layer by low-pressure chemical vapor deposition" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 438-441 (1993)

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  • [文献書誌] Takahiro Maeda: "Growth of Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure by low-temperature LPCVD" Proceedings of the 12th International Symposium on Chemical Vapor Deposition. 93-2. 127-133 (1993)

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  • [文献書誌] Fumitaka Honma: "In-situ B doping of Si_<1-X>Ge_X film epitaxially grown on Si using ultraclean LPCVD" Proceedings of the 12th International Symposium on Chemical Vapor Deposition. 171-177 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure growth by ultraclean low-temperature LPCVD for the fabrication of novel devices" Journal de Physique IV. 3. C3-403-C3-410 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Low-temperature epitaxial growth of in-situ B doped Si_<1-X>Ge_X films" Journal de Physique IV. 3. C3-427-C3-432 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Low-temperature epitaxial growth of Si/SiGe/Si heterostrueture by CVD(Invited)" Extended Abstracts of the 1993 International Conference on Solid State Devices and Materials. 240-242 (1993)

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  • [文献書誌] Fumitake Honma: "Ultrashallow junction formation using low-temperature selective Si_<1-X>Ge_X CVD" Extended Abstracts of the 1993 International Conference on Solid State Devices and Materials. 380-382 (1993)

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  • [文献書誌] 本間文孝: "高清浄CVD法によるBドープSi_<1-X>Ge_X薄膜の形成" 電子情報通信学会技術報告. ED93-106. 7-12 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Ultraclean low-pressure CVD for Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostrueture growth" Proceedings of the International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 221-228 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenji Sakamoto: "Diffusion of Ge atoms in Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure observed by Raman scattering" Proceedings of the International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 449-452 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kinya Goto: "A Si_<1-X>Ge_X-channel MOSFET fabricated by low-pressure chemical vapor deposition" Proceedings of the International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 475-479 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumitake Honma: "Low-temperature selective epitaxy of in-situ B doped Si_<1-X>Ge_X film for ultrashallow junction formation" Proceedings of the International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 461-465 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumitake Honma: "Ultrashallow junction formation using low-temperature selective Si_<1-X>Ge_X chemical vapor deposition" Japanese Journal of Applied Physics. 33 (発表予定). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 室田淳一: "「湿度・水分計測と環境のモニタ」の第2編第2章2.4項「半導体産業における問題点」" 技報堂出版, 7 (1992)

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  • [文献書誌] 室田淳一: "「超高純度ガスの科学」の第1分冊第3編第7章「ウルトラクリーンCVD技術」" リアライズ社, 15 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Maeda, J.Murota, R.Shutz, R.Kircher, K.Yokoo, and S.Ono: ""Low-temperature Si/Si_<1-x>Ge_x/Si heterostructure growth by ultraclean low-pressure CVD"" 11th Record of Alloy Semiconductor Physics and Electronics Symposium (ASPEcs-11), Kyoto. pp.439-444 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Goto, J.Murota, T.Maeda, R.Schutz, K.Aizawa, R.Kircher, K.Yokoo, and S.Ono: ""Fabricaiton of a SiGe-channel MOSFET containing high Ge fraction layr by low-pressure chemical vapor deposition"" Ext. Abstr. Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, Tsukuba. pp.449-451 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Shutz, J.Murota, T.Maeda, R.Kircher, K.Yokoo, and S.Ono: ""Low-temperature Si/Si_<1-x>Ge_x/Si heterostructure growth at high Ge fractions by low-pressure chemical vaper deposition"" Applied Physics Letters. Vol. 61, No. 22. pp.2674-2676 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Shutz, J.Murota, T.Maeda, R.Kircher, K.Yokoo, S.Ono, and H.L.Hartnagel: ""Si/SiGe/Si heterostructure growth without interface roughness at high germanium mole fractions by low temperature low pressure chemical vapor deposition"" Thin Solid Films. Vol.222 Nos.1-2. pp.38-41 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Goto, J.Murota, and S.Ono: ""Electrical characteristics of B doped Ge film epitaxially grown on Si using ultraclean chemical vapor deposition"" Material Science Forum. Vols. 117-118. pp.153-158 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Goto, J.Murota, T.Maeda, R.Schutz, K.Aizawa, R.Kilcher, K.Yokoo, and S.Ono: ""Fabrication of a Si_<1-x>Ge_x-channel metal-oxide-semiconductor field effect transister (MOSFET) containing high Ge fraction layr by low-pressure chemical vaper deposition"" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.32, Part 1, No. 1B. p.438-441 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Maeda, J.Murota, K.Sakamoto, K.Aizawa, S.Ushioda, and S.Ono: ""Growth of Si/Si_<1-x>Ge_x/Si heterostructure by ultraclean low-temperature LPCVD"" Proc. 12th Int. Symp. on Chemical Vapor Deposition (CVD-XII), (The Electrochemical Society, Pennington, NJ, 1993). PV93-2. pp.127-133 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Honma, J.Murota, T.Yoshida, K.Goto, T.Maeda, K.Aizawa, and S.Sawada: ""In-situ B doping of Si_<1-x>Ge_x film epitaxially grown on Si using ultraclean LPCVD"" Proc. 12th Int. Symp. on Chemical Vapor Deposition (CVD-XII), (The Electrochemical Society, Pennington, NJ, 1993). PV93-2. pp.127-133 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Murota, T.Maeda, K.Goto, K.Sakamoto, K.Aizawa, S.Ushioda, and S.Ono: ""Si/Si_<1-x>Ge_x/Si heterostructure growth by ultraclean low-temperature LPCVD for the fabrication of novel heterodevice"" Journal de Physique IV. Vol.3, Colloque C3. pp.403-410 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Murota, F.Honma, T.Yoshida, K.Goto, T.Maeda, K.Aizawa, and Y.Sawada: ""Low-temperature epitaxial growth of in-situ B doped Si_<1-x>Ge_x films"" Journal de Physique IV. Vol.3 Colloque C3. pp.427-432 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Murota, Y.Sawada, and S.Ono: ""Low-temperature epitaxial growth of Si/SiGe/Si heterostructure by CVD" (Invited)" Ext. Abstr. Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, Makuhari, August 29-September 1. pp.240-242 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Honma, J.Murota, K.Goto, T.Maeda, and Y.Sawada: ""Ultrashallow junction formation using low-temperature selective Si_<1-x>Ge_x CVD"" Ext. Abstr. Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, Makuhari, August 29-September 1. pp.380-382 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Murota, Y.Sawada and S.Ono: ""Ultraclean low-pressure CVD for Si/Si_<1-x>Ge_x/Si heterostrucure growth"" Proc. Int. Conf. on Advanced Microelectronic Devices and Processing, Sendai. pp.221-228 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sakamoto, J.Murota, T.Maeda, K.Goto, S.Ushioda and S.Ono: ""Diffusion of Ge atoms in Si/Si_<1-x>Ge_x/Si(100) hetero-structures observed by Raman scattering"" Proc. Int. Conf. on Advanced Microelectronic Devices and Processing, Sendai. pp.449-452 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Honma, J.Murota, K.Goto, T.Maeda and Y.Sawada: ""Low-temperature selective epitaxy of in-situ B doped Si_<1-x>Ge_x film for ultrashallow junction formation"" Proc. Int. Conf. on Advanced Microelectronic Devices and Processing, Sendai. pp.461-465 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Goto, J.Murota, T.Maeda, Y.Sawada and S.Ono: ""A Si_<1-x>Ge_x-channel MOSFET fabricated by low-pressure chemical vapor deposition"" Proc. Int. Conf. on Advanced Microelectronic Devices and Processing, Sendai. pp.475-479 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Honma, J.Murota, K.Goto, T.Maeda, and Y.Sawada: ""Ultrashallow junction formation using low-temperature selective Si_<1-x>Ge_x chemical vapor deposition"" Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 33, Part 1, No. 4B (in press). (1944)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Maeda: "Growth of Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure by ultraclean low-temperature LPCVD" Proceedings of the 12th International Symposium on Chemical Vapor Deposition. 93-2. 127-133 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Fumitaka Honma: "In-situ B doping of Si_<1-X>Ge_X film epitaxially grown on Si using ultraclean LPCVD" Proceedings of the 12th International Symposium on Chemical Vapor Deposition. 93-2. 171-177 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Si/Si_<1-X>Ge_X/Si heterostructure growth by ultraclean low-temperature LPCVD for the fabrication of novel heterodevices" Journal de Physique IV. 3. C3-403-C3-410 (1993)

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  • [文献書誌] Junichi Murota: "Low-temperature epitaxial growth of in-situ B doped Si_<1-X>Ge_X films" Journal de Physique IV. 3. C3-427-C3-432 (1993)

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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