フェルミレベルピニング軽減による金属／ゲルマニウム系材料低抵抗コンタクト

• 研究課題/領域番号: 15H03565
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 中塚 理 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334998)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: 界面 / 集積回路 / ゲルマニウム / コンタクト / ショットキー障壁 / ゲルマニウム錫 / ドーピング

研究成果の概要

高移動度半導体であるGeデバイス実用化のために、金属/Ge界面におけるコンタクト抵抗の低減技術を開発した。GeSnやSiGeSn等も含む新規Ge系混晶材料のエレクトロニクス応用に向けて、金属/Ge(Sn)コンタクトにおける界面物性解明と電気伝導特性の制御技術構築を目的とした。その結果、GeSnやSiGeSn界面層の導入あるいは金属ジャーマナイドエピタキシャル層/Ge接合の形成によって、Schottky障壁の適切な制御を実証した。また、超高濃度アンチモンSbドープGe(Sn)エピタキシャル層の形成技術を開発し、3E-8Ωcm2以下の低コンタクト抵抗率金属/n-Ge(Sn)接合の形成を実証した。

研究成果

• [国際共同研究] Stanford University(米国)
• [雑誌論文] Alleviation of Fermi level pinning at metal/n-Ge interface with lattice-matched Si x Ge1? x ? y Sn y ternary alloy interlayer on Ge (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akihiro、Nakatsuka Osamu、Sakashita Mitsuo、Zaima Shigeaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 6 ページ: 060304-060304
  • DOI: 10.7567/jjap.57.060304
  • NAID: 210000149097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of epitaxial Hf digermanide/Ge(001) contact and its crystalline properties (2018)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, A. Suzuki, J. McVittie, Y. Nishi, and S. Zaima
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 印刷中
  • NAID: 210000149378
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modulation of Fermi level pining position at metal/n-Ge interface by semimetal Ge1-xSnx and Sn interlayers (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Suzukia, O. Nakatsuka, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 雑誌名: Mater. Sci. Semicond. Proc. 巻: 印刷中 ページ: 162-166
  • DOI: 10.1016/j.mssp.2016.12.028
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金属/Ge接合へのSixGe1-x-ySny 界面層導入がショットキー障壁高さに及ぼす効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 戸田祥太, 中塚理, 坂下満男, 財満鎭明
  • 雑誌名: 特別研究会「電子デバイス界面テク ノロジー研究会―材料・プロセス・デバイス特性の物理―」 （第22回）報告書 巻: - ページ: 63-66
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] [招待講演] 低温プロセスに向けたマイクロ波加熱処理によるNiGe/Ge接合の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中塚理, 渡部佳優, 鈴木陽洋, 西義雄, 財満鎭明
  • 雑誌名: 信学技報 巻: 116 ページ: 11-15
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth of ultra-high Sn content Ge1-xSnx epitaxial layer and its impact on controlling Schottky barrier height at metal/Ge interface (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 4S ページ: 04EB12-04EB12
  • DOI: 10.7567/jjap.55.04eb12
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of in situ Sb doping on crystalline and electrical characteristics of n-type Ge1-xSnx epitaxial layer (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, T. Asano, Y. Shimura, W. Takeuchi, M. Kurosawa, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 4S ページ: 04EB13-04EB13
  • DOI: 10.7567/jjap.55.04eb13
  • NAID: 120005898483
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of Interface Structure on Electrical Properties of NiGe/Ge Contacts (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Deng, O. Nakatsuka, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 5S ページ: 05EA01-05EA01
  • DOI: 10.7567/jjap.54.05ea01
  • NAID: 210000145166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of Schottky barrier height at metal/n-Ge interface by introducing an ultra-high Sn content Ge1-xSnx interlayer (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 107 号: 21
  • DOI: 10.1063/1.4936275
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金属/Ge界面への超高Sn組成SnxGe1-x層導入による界面電気伝導特性の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 柴山茂久, 坂下満男, 竹内和歌奈, 中塚理, 財満鎭明
  • 雑誌名: 信学技報 巻: 115 ページ: 57-61
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Heterostructure Engineering of GeSn and SiGeSn Group-IV Alloy Semiconductor Layers (2018)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, M. Kurosawa, W. Takeuchi, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: 11th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electrical Conduction Property at Metal/Heavily Sb-doped n-Ge1-xSnx Contact (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, A. Suzuki, K. Takahashi, O. Nakatsuka, S. Zaima
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演
• [学会発表] Development of in-situ Sb-Doped Ge1-xSnx Epitaxial Layers for Source/Drain Stressor of Strained Ge Transistors (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, A. Suzuki, K. Takahashi, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 学会等名: Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM 2017)
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] 低温プロセスに向けたマイクロ波加熱処理によるNiGe/Ge接合の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中塚理, 渡部佳優, 鈴木陽洋, 西義雄, 財満鎭明
  • 学会等名: 応用物理学会 シリコンテクノロジー分科会第198回研究集会
  • 発表場所: 東京, 日本
  • 年月日: 2017-02-06
  • 招待講演
• [学会発表] 金属/Ge接合へのSixGe1-x-ySny界面層導入がショットキー障壁高さに及ぼす効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 戸田祥太, 中塚理, 坂下満男, 財満鎭明
  • 学会等名: 応用物理学会 薄膜・表面物理分科会・シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会「電子デバイス界面テクノロジー研究会―材料・プロセス・デバイス特性の物理―」（第22回）
  • 発表場所: 三島, 日本
  • 年月日: 2017-01-20
• [学会発表] Alleviation of Fermi level pinning at metal/Ge interface using lattice-matching group-IV ternary alloy interlayer (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Toda, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: The 10th International Conference on Silicon Epitaxy and heterostructures (ICSI-10)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of GeSn and related semiconductor thin films for next generation optoelectronic applications (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, M. Kurosawa, W. Takeuchi, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: 2017 Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Formation of Epitaxial Hf Germanide/Ge Contacts for Schottky Barrier Height Engineering (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, A. Suzuki, J. McVittie, Y. Nishi, and S. Zaima
  • 学会等名: 17th International Workshop on Junction Technology 2017 (IWJT2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of GeSn-related thin-film semiconductors for nanoelectronic and optoelectronic applications (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, M. Kurosawa, W. Takeuchi, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: Frontiers in Materials Processing Applications, Research and Technology (FiMPart)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal Stability Study of in-situ Sb-Doped n-Ge1-xSnx Epitaxial Layers for Source/Drain Stressor of Strained Ge Transistors (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, A. Suzuki, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMaSS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Control of Electrical Property at Metal/Ge Interface with Group-IV Alloy Interlayer (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMaSS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Crystalline and electrical properties of epitaxial HfGe2/Ge contact for lowering Schottky barrier height (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, A. Suzuki, J. McVittie, Y. Nishi, and S. Zaima O. Nakatsuka, A. Suzuki, J. McVittie, Y. Nishi, and S. Zaima
  • 学会等名: Advanced Metallization Conference 2017: 27th Asian Session (ADMETA2017)
  • 国際学会
• [学会発表] GeSn and related group-IV alloy thin films for future Si nanoelectronics (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, M. Kurosawa, W. Takeuchi, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: The Tenth International Conference on High-Performance Ceramics (CICC-10)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高濃度SbドーピングGe1-xSnxエピタキシャル層の熱的安定性 (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, 鈴木陽洋, 髙橋恒太, 中塚理, 財満鎭明
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 金属/SixGe1-x-ySny/Ge接合の電気伝導特性に対する電極材料の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 中塚理 , 坂下満男, 財満鎭明
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] GeSn系IV族混晶薄膜の結晶成長および物性制御技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中塚理
  • 学会等名: (公財)科学技術交流財団 第5回「次世代デバイス実現に向けた先端二次元物質の物理と化学」研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 金属/Ge界面へのIV 族混晶半導体層挿入によるショットキー障壁高さの低減 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 中塚理, 戸田祥太, 坂下満男, 財満鎭明
  • 学会等名: 2016年真空・表面科学合同講演会(公益社団法人 日本表面科学会 第36回表面科学学術講演会ならびに一般社団法人 日本真空学会 第57回真空に関する連合講演会)
  • 発表場所: 名古屋、日本
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Control of Schottky barrier height of metal/Ge contact using group-IV alloy interlayers (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Toda, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: JSPS Meeting 2016: Workshop on "Atomically Controlled Processing for Ultra-large Scale Integration"
  • 発表場所: Julich, Germany
  • 年月日: 2016-11-24
  • 国際学会
• [学会発表] Microwave Annealing for Low-Thermal Budget Process of Nickel Monogermanide/Germanium Contact Formation (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, Y. Watanabe”, A. Suzuki, Y. Nishi, and S. Zaima
  • 学会等名: Advanced Metallization Conference 2016: 26th Asian Session (ADMETA Plus 2016)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of SixGe1-x-ySny interlayer on reduction in Schottky barrier height of metal/n-Ge contact (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, S. Toda, O. Nakatsuka, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2016)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 金属/n-Ge接合へのSixGe1-x-ySny層挿入によるショットキー障壁高さの低減 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 戸田祥太, 中塚理, 坂下満男, 財満鎭明
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ, 新潟, 日本
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Growth and applications of GeSn-related group-IV semiconductor materials (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, T. Asano, T. Yamaha, S. Ike, A. Suzuki, K. Takahashi, Y. Nagae, M. Kurosawa, W. Takeuchi, Y. Shimura, and M. Sakashita
  • 学会等名: IEEE 2016 Summer Topicals Meeting Series
  • 発表場所: NewPort Beach, USA
  • 年月日: 2016-07-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of the Fermi level pinning position at metal/Ge interface by using Ge1-xSnx interlayer (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: 7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-VII) and International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2016)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2016-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] 金属/Ge界面へのGe1-xSnx層挿入によるフェルミレベルピニング位置のシフト (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋,中塚理, 坂下満男, 財満鎭明
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Control of Schottky barrier height at metal/Ge interface by insertion of Ge1-xSnx layer (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 学会等名: 9th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics and JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar "Atomically Controlled Processing for Ultralarge Scale Integration"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-01-11
  • 国際学会
• [学会発表] Crystalline and Electrical Properties of in-situ Sb-Doped Ge1-xSnx Epitaxial Layers (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, T. Asano, Y. Shimura, W. Takeuchi, M. Kurosawa, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 学会等名: 9th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics and JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar "Atomically Controlled Processing for Ultralarge Scale Integration"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-01-11
  • 国際学会
• [学会発表] Control of Schottky Barrier Height at Metal/Ge Interface by SnxGe1-x Interlayer (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2015 (ISETS '15)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Schottky Barrier Engineering by Epitaxial Metal Germanide / Germanium Contacts (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, Y. Deng, A. Suzuki, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2015 (ISETS '15)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Crystalline and Electrical Properties of Ge1-xSnx Epitaxial Layers with in-situ Sb-Doping (2015)
  • 著者名/発表者名: 全智禧, 浅野孝典, 志村洋介, 竹内和歌奈, 黒澤昌志, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] 超高Sn 組成SnxGe1－xエピタキシャル層の形成および金属/SnxGe1-x/Ge コンタクトの電気伝導特性の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 中塚理, 柴山茂久, 坂下満男, 竹内和歌奈,黒澤昌志, 財満鎭明
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] Ge基板上への超高Sn組成Ge1-xSnxエピタキシャル層の形成およびGe1－xSnx界面層が金属/Geコンタクトのショットキー障壁高さに及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 中塚理, 柴山茂久, 坂下満男, 竹内和歌奈, 黒澤昌志, 財満鎭明
  • 学会等名: 第4回結晶工学未来塾
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] Challenges of Energy Band Engineering with New Sn-Related Group IV Semiconductor Materials for Future Integrated Circuits (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, T. Yamaha, T. Asano, S. Ike, A. Suzuki, M. Kurosawa, W. Takeuchi, and M. Sakashita
  • 学会等名: The 228th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impact of ultra-high Sn content SnxGe1-x interlayer on reducing Schottky barrier height at metal/n-Ge interface (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2015)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of in-situ Sb-Doping on Crystalline and Electrical Characteristics of n-type Ge1-xSnx Epitaxial Layer (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, T. Asano, W. Takeuchi, M. Kurosawa, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2015)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Crystal Growth of GeSn-related Group-IV Thin Films for Integrating on Si Nanoelectronics Platform (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, T. Asano, T. Yamaha, S. Ike, A. Suzuki, M. Kurosawa, W. Takeuchi, and M. Sakashita
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2015)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of in-situ Sb-Doping on Crystalline and Electrical Characteristics of Ge1-xSnx Epitaxial Layer (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Jeon, T. Asano, W. Takeuchi, M. Kurosawa, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] Reduction of Schottky barrier height with Sn/Ge contact (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
  • 学会等名: JSPS International Workshop Core-to-Core Program Atomically Controlled Processing for Ultra-large Scale Integration
  • 発表場所: Marseille, France
  • 年月日: 2015-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] 金属/Ge界面への超高Sn組成SnxGe1-x層導入による界面電気伝導特性の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木陽洋, 柴山茂久, 坂下満男, 竹内和歌奈, 中塚理, 財満鎭明
  • 学会等名: 電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究会（SDM）
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-06-19
• [備考] 名古屋大学 財満・中塚研究室ウェブサイト
  • URL: http://alice.xtal.nagoya-u.ac.jp/zaimalab/index.html
• [備考] 研究室ウェブサイト
  • URL: http://alice.xtal.nagoya-u.ac.jp/zaimalab/
• [備考] 名古屋大学・ナノ電子デバイス工学研究グループウェブサイト
  • URL: http://alice.xtal.nagoya-u.ac.jp/zaimalab/
• [産業財産権] 電子素子およびその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 中塚理、鈴木陽洋、戸田祥太、坂下満男、財満鎭明
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-162977
  • 出願年月日: 2016-08-23