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人工IV族半導体極微細構造を用いた超高速光・電子デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11232201
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
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, 教授 (70182144)

研究分担者 土屋 敏章  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20304248)
栗野 浩之  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70282093)
小柳 光正  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60205531)
杉山 直治  (株)東芝, 基礎研究所, 研究主務
小野 昭一  アルプス電気(株), 最高技術顧問(常勤研究職)
松浦 孝  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60181690)
研究期間 (年度) 1999 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
190,800千円 (直接経費: 190,800千円)
2003年度: 21,400千円 (直接経費: 21,400千円)
2002年度: 30,600千円 (直接経費: 30,600千円)
2001年度: 32,000千円 (直接経費: 32,000千円)
2000年度: 54,600千円 (直接経費: 54,600千円)
1999年度: 52,200千円 (直接経費: 52,200千円)
キーワードSiGe / SiGeC / MOS / HBT / CVD / 選択成長 / 不純物ドーピング / 高精度エッチング / CVD低温選択成長 / in-situ不純物ドーピング / 不純物拡散 / 高選択異方性エッチング
研究概要

本研究では、人工IV族半導体超高速光・電子デバイスを開発することを目指し、Si-Ge(-C)系のIV族半導体極微細構造をデバイスに搭載した極微細MOSFET、ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)、Si/SiGe/Si-SOI構造の新デバイス等による低電圧・低消費電力・超高速・新機能付集積回路を設計し、それを表面・界面構造劣化の生じない低温高清浄プロセスを駆使して製作する技術を構築し、デバイス試作とその評価・デバイス物理の検討を通して極微細化・超高速化の最適方法を明らかにしようとしている。本年度は5年計画の第5年目として、新高精度要素プロセスの標準デバイス製作プロセスへの導入と、新構造原子制御半導体の応用による新物性・新機能のデバイス搭載について研究した。具体的には、マルチステップアニール法による選択成長SiGeの低抵抗Niシリサイド形成技術をElvatedソース・ドレイン構造に適用し、高性能完全空乏型SOI-MOSFETを実現した。また、SiGe選択エッチングによるマルチチャネルMOS構造を提案し、超高電流駆動能力化に有効であることを示した。酸化濃縮により形成した高品質SiGe-On-Insulator(SGOI)基板上に成長させた歪Siをチャネルに適用したMOSデバイスは高電流駆動力化と同時に基板浮遊効果が抑制されるごとを明らかにした。さらに、SiGeヘテロチャネルpMOSFETにおける低周波雑音強度は界面捕獲準位密度にほぼ比例して増加することを見いだすとともに、BドープSiGe薄膜からのSi/SiGe/Siヘテロ構造へのB拡散工程において、SiGe中でのB拡散抑制・偏析現象によるB拡散層の極浅化・低抵抗化現象を見いだし、短チャネルSiGeヘテロチャネルMOSFETの高性能化に有効であることを実証した。このようにデバイス主要部分へのSi-Ge(-C)系IV族半導体薄膜適用は、デバイスの極微細化・超高速化に有効であることを示した。

報告書

(5件)
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (134件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (134件)

  • [文献書誌] K.Takahashi et al.: "Si Epitaxial Growth on SiH_3CH_3 Reacted Ge(1 0 0) and Intermixing between Si and Ge during Heat Treatment"Appl.Surf.Sci.. Vol.212-213. 193-196 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shim et al.: "Work Function of Impurity-Doped Polycrystalline Si_<1-x-y>Ge_xC_y Film Deposited by Ultraclean Low-Pressure CVD"Appl.Surf.Sci.. Vol.212-213. 209-212 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Noh et al.: "Contact Resistivity between Tungsten and Impurity (P and B)-Doped Si_<1-x-y>Ge_xC_y Epitaxial Layer"Appl.Surf.Sci.. Vol.212-213. 679-683 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanaya et al.: "W Delta Doping in Si(1 0 0) Using Ultraclean Low-Pressure CVD"Appl.Surf.Sci.. Vol.212-213. 684-688 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya et al.: "Direct Measurements of Trap Density in a SiGe/Si Hetero-Interface and Correlation Between the Trap Density and Low-Frequency Noise in SiGe-Channel pMOSFETs"IEEE Trans.Electron Devices. Vol.50,No.12. 2507-2512 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Noh et al.: "Relationship between Impurity (B or P) and Carrier Concentration in SiGe(C) Epitaxial Film Produced by Thermal Treatment"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 77-81 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Usuda et al.: "Strain relaxation of strained-Si layers on SiGe-on-insulator (SGOI) structures after mesa isolation"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 113-116 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Sugiyama et al.: "Kinetics of epitaxial growth of Si and SiGe films on (1 1 0) Si substrates"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 188-192 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al.: "Formation of Heavily P Doped Si Epitaxial Film on Si(1 0 0) by Multiple Atomic-Layer Doping Technique"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 202-205 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujiu et al.: "Effect of Carbon on the Thermal Stability of a Si Atomic Layer on Ge(1 0 0)"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 206-209 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takagi et al.: "Fabrication and device characteristics of strained-Si-on-insulator (strained-SOI) CMOS"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 241-247 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.Lee et al.: "Fabrication of 0.12-μm SiGe-Channel MOSFET Containing High Ge Fraction with Ultrashallow Source/Drain Formed by Selective B-Doped SiGe CVD"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 254-259 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.C.Shim et al.: "SiGe elevated source/drain structure and nickel silicide contact layer for sub 0.1μm MOSFET fabrication"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 260-264 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.Sasaki et al.: "Proposal of a multi-layer channel MOSFET : the application of selective etching for Si/SiGe stacked layers"Appl.Surf.Sci.. Vol.224. 270-273 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "Atomically controlled processing for group IV semiconductors"Surf Interface Anal.. Vol.34. 423-431 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] O.Jintsugawa et al.: "Thermal nitridation of ultrathin SiO_2 on Si by NH_3"Surf. Interface Anal.. Vol.34. 456-459 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 栗野浩之 他: "ウェーハレベル3次元集積化技術"表面技術. 第53巻 第4号. 228-232 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.C.Jeong et al.: "Atomic-Layer Doping of N in Si Epitaxial Growth on Si(100) and its Thermal Stability"Proceedings of the 19th International Symposium on Silicon Material Science and Technology, 201th Meeting of the Electrochemical Society. 287-296 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mori et al.: "Si Epitaxial Growth on Atomic-Order Nitrided Si(100) Using an ECR Plasma"201st Meeting of The Electrochemical Society. Abs.No.402 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamazaki et al.: "Double-Polysilicon Self-Aligned HBT with Non-Selective Epitaxial SiGe : C Base Layer"2nd Int. Workshop on New Group IV (Si-Ge-C) Semiconductors : Control of Properties and Applications to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic Devices. (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "Atomically Controlled Heterostructure Growth of Group IV Semiconductors"3rd "Trends in NanoTechnology" International Conference (TNT2002). 377 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "SiGe Epitaxial CVD Technology for Si-Based Ultrasmall Devices (Invited Paper)"Meeting Abstracts of International Semiconductor Technology Conference (ISTC 2002), The Electrochemical Society. Abs.No.53 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] D.Lee et al.: "0.1μm pMOSFETs with SiGe-Channel and B-Doped SiGe Source/Drain Layers"Extended Abstracts of the 2002 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials (SSDM 2002). 764-765 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] JeoungChill Shim et al.: "Novel Nickel Silicide Formation Technique For Sub-50nm MOS Device Application"Extended Abstracts of the 2002 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2002). 434-435 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamada et al.: "Silicon-On-Low-K Substrate (SOLK) Technology For High-Speed And Low-Power Devices"Extended Abstracts of the 2002 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2002). 794-795 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya et al.: "Evaluation of Interface-Trap Density in a SiGe/Si Heterostructure Using a Charge Pumping Technique and Correlation between the Trap Density and Low Frequency Noise in SiGe-Channel pMOSFETs"32nd European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC 2002). 239-242 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] D.Lee et al.: "Fabrication of 0.12-μm SiGe-Channel MOSFET Containing High Ge Fraction with Ultrashallow Source/Drain Formed by Selective B-Doped SiGe CVD"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 17-18 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sakai et al.: "A Proposal of Multi-Layer Channel MOSFET : The Application of Selective Etching for Si/SiGe Stacked Layers"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 31-32 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takagi et al.: "Fabrication and Device Characteristics of Strained-Si-On-Insulator (Strained-SOI) CMOS"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 269-270 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kanno et al.: "Ge dependent morphological change in poly-SiGe formed by Ni-mediated crystallization"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 183-185 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Noh et al.: "Relationship between Total Impurity (B or P) and Carrier Concentrations in SiGe Epitaxial Film Produced by the Thermal Treatment"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 165-166 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.-S.Cho et al.: "Etching Characteristics of Impurity-Doped Si_<1-x>Ge_x Epitaxial Films Using Electron-Cyclotron-Resonance Chlorine Plasma"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 181-182 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.C.Jeong et al.: "Epitaxial Growth of N Delta Doped Si Films on Si(100) by Alternately Supplied NH_3 and SiH_4"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 243-244 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al.: "Formation of Heavily P Doped Si Epitaxial Film on Si(100) by Multiple Atomic-Layer Doping Technique"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 247-248 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujiu et al.: "Carbon Effect on Thermal Stability of Si Atomic Layer on Ge(100)"First International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2003). 249-250 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takehiro et al.: "Characterization of High Ge Fraction SiGe-Channel MOSFET with Ultrashallow Source/Drain Formation by Selective B-Doped SiGe CVD"3rd Int. Conf. on SiGe(C) Epitaxy and Heterostructures (ICSI3). 179-181 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe et al.: "Atomic-Order Thermal Nitridation of Si (100) and Subsequent Growth of Si"J. Vac. Sci. Technol. A.. Vol.19, No.4, Part II. 1907-1911 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] D.Lee et al.: "Phosphorus Doping in Si_<1-x-y>Ge_xC_y Epitaxial Growth by Low-Pressure Chemical Vapor Deposition Using a SiH_4-GeH_4-CH_3SiH_3-PH_3-H_2 Gas System"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.40, Part 1. 2697-2700 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanetsuna et al.: "Surface Adsorption and Reaction of Chlorine on Impurity-Doped Single Crystalline Si Using Electron Cyclotron Resonance Plasma"J. Electrochem. Soc.. Vol.148, No.8. G420-G423 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 室田淳一 他.: "CVD法によるSi_<1-x-y>Ge_xC_yエピタキシャル成長とドーピング制御"応用物理学会誌. 第70巻,第9号. 1082-1086 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al.: "Epitaxial Growth of Heavily P-doped Si Films at 450℃ by Alternately Supplied PH3 and SiH_4"J. Phys. IV France.. Vol.11, Pr3. 255-260 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya et al.: "Low-Frequency Noise in Si_<1-x>Ge_x p-Channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.40, Part 1. 5290-5293 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamashiro et al.: "Super Self-Aligned Technology of Ultra-Shallow Junction in MOSFETs Using Selective Si_<1-x>Ge_x CVD"Materials Science and Engineering B.. Vol.89, Issues 1-3. 120-124 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sadoh et al.: "Thermal stability of B in poly-SiGe on SiON"Materials Science and Engineering B. Vol.89. 129-132 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sadoh et al.: "Mechanism of Improved Thermal Stability of B in Poly-SiGe Gate on SiON"Jpn. J. Appl. Phys.. (to be published). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al.: "Doping and Electrical Characteristics of Si Films Eptaxially Grown at 450℃ by Allernaick Supplied PH_3 and SiH_4"2001 Spring Meeting, The European Materials Research Society, Strasbourg, France. D-X,3 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] F.Fujiu et al.: "Influence of Carbon on Thermal Stability of Silicon Atomic Layer Formed on Ge(100)"2001 Spring Meeting, The European Materials Research Society. D-VIII/P9 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamashiro et al.: "Super Self-Aligned Technology of Ultra-Shallow Junction MOSFETs Using Selective Si_<1-x>Ge_x"2001 Spring Meeting, The European Materials Research Society. DV/P20 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.Tobioka et al.: "Study on Solid Phase Reaction in Ti/p^+-Si_<1-x>Ge_xC_y/Si Contacts"2001 Spring Meeting, The European Materials Research Society. D-XIII/P1 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "Atomically Precise Control of Heterointer faces for High-Performance SiGe-Based Heterodevices"2001 Advanced Research Workshop, Future Trends in Microelectronics. 51 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "Atomically Controlled Processing for Group IV Semiconductors (Keynote Lecture)"9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis (SIA). 20 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Seino: "Atomic-Order Nitridation of SiO_2 by a Nitrogen Plasma"9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis (SIA). 193 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] O.Jintsugawa et al.: "Thermal Nitridation of Ulirathin SiO_2 on Si by NH_3"9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis (SIA). 194 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.Murota et al.: "CVD SiGe(C) Epitaxial Growth and Its Application to MOS Devices (Invited Paper)"The Sixth International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology. 525-530 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya et al.: "Exploration of SiGe/Si Heterostructure Interface in SiGe-Channel MOSFETs (Invited Paper)"The Sixth International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology. 575-579 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Seino et al.: "Atomic-Order Plasma Nitridation of Ultrathin Silicon Dioxide Films"AVS 48th International Symposium. 53 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hashiba: "Growth Characteristics of Si_<1-x>Ge_xC_y on Si(100) and SiO_2 in Ultraclean Low-Temperature LPCVD"AVS 48th International Symposium. 135 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] D.Muto et al.: "Self-Limited Layer-by-Layer Growth of Si by Alternated SiH_4 Supply and Ar Plasma Exposure"AVS 48th International Symposium. 179 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Matsuura et al.: "Application of Photosensitive Methylsilsesquiazane(MSZ) to Lithographic Fabrication of Three Dimensional Periodic Structures"AVS 48th International Symposium. 229 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.C.jeong et al.: "Si Epitaxial Growth on the Atomic-Order Nitrided Si(100) Surface in SiH_4 Reaction"2001 International Conference on Rapid Thermal Processing for Future Semiconductor Devices. Abs.8.3 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al.: "Heavy Doping Characteristics of Si Films Epitaxially Grown at 450℃ by Alternately Supplied PH_3 and SiH_4"2001 International Conference on Rapid Thermal Processing for Future Semiconductor Devices. Abs.8.4 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sadoh et al.: "Thermal stability of B in poly-SiGe on SiON"E-MRS Spring Meeting. D-V/P22 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Miyao et al.: "Post-annealing behavior of in-situ doped Poly-SiGe on SiON"The 13th International Conference on Crystal Growth (ICCG13). 31p-S13-04 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sadoh et al.: "Mechanism of Improved Thermal Stability of B in Poly-SiGe Gate on SiON"International Conference on Solid State Devices and Materials. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Choi et al.: "New SOI Flash Memory with Side Channel and Side Floating Gate"Extended Abstracts of the 2001 International Conference on Solid State Devices and Materials. 246-247 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Oh et al.: "Ultra-Shallow Junction Formed Using Laser Annealing for Sub-50nm MOS"Extended Abstracts of the Second International Workshop on Junction Technology. 95-98 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 栗野浩之 他: "レーザーアニールを用いた原子層吸着拡散"応用物理学会分科会シリコンテクノロジー. 8-31 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Koh et al.: "Ultra-shallow Junction of SOI MOSFET with In-situ Elevated SiGe Source/Drain"Abstract model E-MRS 2001 Spring Meeting. D.27 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya et al.: "Noise Characteristics in Floating-Body SOI MOSFETs"International Conf. on Solid State Devices and Materials. 272-273 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Seino et al: "Contribution of Radicals and Ions in Atomic-Order Plasma Nitridation of Si"Appl.Phys.Lett.. Vol.76,No.3. 342-344 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] P.Han et al: "Observation of Sharp Current Peaks in Resonant Tunneling Diode with Strained Si_<0.6>Ge_<0.4>/Si(100) Grown by Low-Temperature Low-Pressure CVD"J.Crystal Growth. Vol.209,No.2-3. 315-320 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takatsuka et al: "Surface Reaction of CH_3SiH_3 on Ge(100) and Si(100)"Appl.Surf.Sci.. Vol.162-163. 156-160 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimamune et al: "Atomic-Layer Adsorption of P on Si(100) and Ge(100) by PH_3 Using an Ultraclean Low-Pressure Chemical Vapor Deposition"Appl.Surf.Sci.. Vol.162-163. 390-394 (2000)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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