絶縁膜上におけるGeSn結晶の低温成長と三次元LSI超高速トランジスタへの応用

• 研究課題/領域番号: 15H03976
• 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: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 佐道 泰造 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (20274491)
• 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: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 電子・電気材料 / IV族系ヘテロ半導体 / IV族系ヘテロ材料 / Ⅳ族系ヘテロ材料 / 電気・電子材料 / Ⅳ族系ヘテロ半導体

研究成果の概要

集積回路は、それを構成するトランジスタの微細化により、性能を向上してきたが、短チャネル効果の顕在化、金属配線の寄生抵抗・寄生容量による配線遅延の増加などにより、さらなる微細化による集積回路の性能向上が困難となっている。集積回路のさらなる性能向上には、従来材料(Si)で構成される大規模集積回路の上に、Siよりも高性能な新材料GeSnで構成される高速トランジスタや光配線を融合し、三次元集積回路を構築することが有効である。その実現を目指し、本研究では、絶縁膜上に高品質なGeSnを低温形成するプロセス技術の開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Novel growth techniques of group-IV based semiconductors on insulator for next-generation electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Miyao and Taizoh Sadoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 5S1 ページ: 05DA06-05DA06
  • DOI: 10.7567/jjap.56.05da06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature (<200 oC) solid-phase crystallization of high substitutional Sn concentration (>10%) GeSn on insulator enhanced by weak laser irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Moto Kenta、Sugino Takayuki、Matsumura Ryo、Ikenoue Hiroshi、Miyao Masanobu、Sadoh Taizoh
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 7 ページ: 075204-075204
  • DOI: 10.1063/1.4993220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-temperature (≦300℃) formation of orientation-controlled large-grain (≧10μm) Ge-rich SiGe on insulator by gold-induced crystallization (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, J.-H. Park, R. Aoki, M.Miyao
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 602 ページ: 3-6
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2015.10.057
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pulse number controlled laser annealing for GeSn on insulator structure with high substitutional Sn concentration (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Moto, R. Matsumura, T. Sadoh, H. Ikenoue, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108 号: 26
  • DOI: 10.1063/1.4955059
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Growth of Orientation-Controlled Large-Grain Ge-Rich SiGe on Insulator at Controlled-Position for Flexible Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, R. Aoki, T. Tanaka, J.-H. Park, and M. Miyao
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 75 号: 10 ページ: 95-103
  • DOI: 10.1149/07510.0095ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] High carrier mobility of Sn-doped polycrystalline-Ge films on insulators by thickness- dependent low-temperature solid-phase crystallization (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, Y. Kai, R. Matsumura, K. Moto, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 109 号: 23
  • DOI: 10.1063/1.4971825
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quasi-single crystal SiGe on insulator by Au-induced crystallization for flexible electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, Jong-Hyeok Park, R. Aoki, and M. Miyao
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 3S1 ページ: 03CB01-03CB01
  • DOI: 10.7567/jjap.55.03cb01
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Formation of Large-Grain (≧10μm) Ge at Controlled-Position on Insulator by Gold-Induced Crystallization Combined with Diffusion-Barrier Patterning (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Aoki, Jong-Hyeok Park, M. Miyao, and T. Sadoh
  • 雑誌名: ECS Journal of Solid State Science and Technology 巻: 5 号: 3 ページ: P179-P182
  • DOI: 10.1149/2.0161603jss
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Seeding Effects of Sn/a-Ge Island Structures for Low-Temperature Lateral-Growth of a-GeSn on Insulator (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kai, H. Chikita, R. Matsumura, T. Sadoh and M. Miyao
  • 雑誌名: ECS Journal of Solid State Science and Technology 巻: 5 号: 2 ページ: 76-79
  • DOI: 10.1149/2.0241602jss
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-temperature (～180 ℃) position-controlled lateral solid-phase crystallization of GeSn with laser-anneal seeding (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, H. Chikita, Y. Kai, T. Sadoh, H. Ikenoue, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 号: 26
  • DOI: 10.1063/1.4939109
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] (Invited) Low-Temperature Crystallization of Group-IV Semiconductors on Insulator Using Catalysis (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, M. Miyao, and I. Tsunoda
  • 学会等名: International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 招待講演
• [学会発表] Weak-Laser-Irradiation-Enhanced Solid-Phase Crystallization of GeSn-on-Insulator at Low-Temperature (180°C) - Thickness-Dependent High Substitutional-Sn-Concentration - (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugino, K. Moto, H. Ikenoue, M. Miyao, and T. Sadoh
  • 学会等名: International Workshop on Junction Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Thickness-Dependent Substitutional-Sn-Concentration in GeSn-on-Insulator by Weak- Laser-Irradiation-Enhanced Solid-Phase Crystallization at Low-Temperature (180°C) (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugino, K. Moto, H. Ikenoue, M. Miyao, and T. Sadoh
  • 学会等名: International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices
  • 国際学会
• [学会発表] High Substitutional-Sn-Concentration GeSn-on-Insulator by Weak-Laser-Irradiation-Enhanced Solid-Phase Crystallization at Low-Temperature (~170°C) (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugino, K. Moto, R. Matsumura, H. Ikenoue, M. Miyao, and T. Sadoh
  • 学会等名: International Conference on Solid-State Devices and Materials
  • 国際学会
• [学会発表] （招待講演）触媒成長法を用いたIV族半導体/絶縁膜の低温形成 － 高性能フレキシブル・エレクトロニクスの創出を目指して － (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐道泰造，宮尾正信，角田功
  • 学会等名: 応用物理学会 秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Low-Temperature Growth of Orientation-Controlled Large-Grain Ge-Rich SiGe on Insulator at Controlled-Position for Flexible Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, R. Aoki, T. Tanaka, J. H. Park, and M. Miyao
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science, PRiME 2016& 230th ECS Meeting
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thickness-Controlled Low-Temperature (~380°C) Solid-Phase Crystallization of Sn-Doped Poly-Ge/Insulator for High Carrier Mobility (~320 cm2/Vs) (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Moto, T. Sadoh, Y. Kai, R. Matsumura, and M. Miyao
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials 2016
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Diffusion-Barrier-Patterning on Formation of Position-Controlled Ge-on- Insulator by Gold-Induced Crystallization at Low Temperatures (≦300℃) (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Aoki, J-H Park, M. Miyao, and T. Sadoh
  • 学会等名: 2015 International Electron Devices and Materials Symposium
  • 発表場所: Tainan
  • 年月日: 2015-11-19
  • 国際学会
• [学会発表] Gold-induced low-temperature (≦300℃) growth of quasi-single crystal SiGe on insulator for advanced flexible electronics (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sadoh, J.-H. Park, R. Aoki, M. Miyao
  • 学会等名: The 228th ECS Meeting
  • 発表場所: Phoenix
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演