ゲルマニウムベース高移動度トランジスタのための表面修飾と絶縁体/界面改善

• 研究課題/領域番号: 20560300
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 金島 岳 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30283732)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 作成・評価技術 / 量子化学計算 / 表面 / Ge / 分子軌道計算 / 表面・界面物性 / High-k / 表面反応 / 表面処理 / 硫化アンモニウム / 作製・評価技術 / HCl

研究概要

GeはSiより移動度が高いことからhigh-kゲート絶縁膜と組み合わせて次世代ULSI向けの材料として期待されているが、Ge MISトランジスタは界面準位密度が高いという問題がある。そこで、界面準位の原因となるGe表面ダングリングボンドを終端し特性の改善を行った。どの元素が効果的に終端できるかをシミュレーションで予測し、実際に実験を行い、F、Cl、Sによる表面処理で界面準位密度を低減させられることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Passivation of Ge(100) and(111) Surfaces by Termination of Nonmetal Elements (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, K. Kubo, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51
  • NAID: 210000072099
• [雑誌論文] Improvement in the Electrical Characteristics of a Fluorinated HfO_2/ Ge Gate Stack by Using a Nitrogen Radical Treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, H. Lee, H. Imajo, Y. Yoshioka, T. kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc 巻: 59 ページ: 2503-2508
• [雑誌論文] Improvement in the Property of Field Effect Transistor Having the HfO_2/ Ge Structure Chemical Vapor Deposition with Fluorine Treatment Fabricated by Photoassisted Metal Organic (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, H. Imajo, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl 巻: 50
• [雑誌論文] Improvement in the Electrical Characteristics of a Fluorinated Hf_2O/Ge Gate Stack by Using a Nitrogen Radical Treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: DongHun Lee, Hyun Lee, Hideto Imajo, Yuichi Yoshioka, Takeshi kanashima, Masanori Okuyama
  • 雑誌名: J.Korean Phys.Soc. 巻: 59 号: 3(1) ページ: 2503-2508
  • DOI: 10.3938/jkps.59.2503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement in the Property of Field Effect Transistor Having the HfO_2/Ge Structure Fabricated by Photoassisted Metal Organic Chemical Vap or Deposition with Fluorine Treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: DongHun Lee, Hideto Imajo, Takeshi Kanashima, Masanori Okuyama
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50 号: 4S ページ: 04DA11-04DA11
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04da11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Analysis of Fluorine-Passivated Germanium Surface for High-k/ Ge Gate Stack by Molecular Orbital Method (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, H. Lee, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 巻: 257 ページ: 917-920
• [雑誌論文] Theoretical Analysis of Fluorine-Passivated Germanium Surface for High-k/Ge Gate Stack by Molecular Orbital Method (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Lee, H.Lee, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 257 ページ: 917-920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Analysis of Fluorine-Passivated Germanium Surface for High-k/Ge Gate Stack by Molecular Orbital Method (2010)
  • 著者名/発表者名: D.H, Lee, H.Lee, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 巻: 257 ページ: 917-920
  • 査読あり
• [雑誌論文] HfO2/Ge MIS構造のF2処理と窒素ラジカル処理による電気的特性の向上 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今庄秀人, Hyun Lee, Dong-Hun Lee, 吉岡祐一, 金島岳, 奥山雅則
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告書 SDM2009 ページ: 43-48
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Hafnium Silicate Dielectric Layers by Photo-Assisted MOCVD Using Mixed Precursor of Hf(O-t-C_4H_9)_4 and Si(O-t-C_4H_9)_4 (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics 巻: 97 ページ: 103-110
• [雑誌論文] Characteristics improvement of HfO_2/ Ge gate stack structure by fluorine treatment of germanium surface (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, D. H. Lee, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 巻: 254 ページ: 6932-6936
• [雑誌論文] Fixed-Oxide-Charge Characterization by Photoreflectance Spectroscopy in HfO_2 on Ge Treated by Fluorine (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Kanashima, H.Lee, Y.Mori, H.Imajo, M.Okuyama.
  • 雑誌名: Proceedings of ECS Transactions(PRiME2008) Volume 16, Issue 10 ページ: 699-705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Hafnium Silicate Dielectric Layers by Photo-Assisted MOCVD Using Mixed Precursor of Hf(O-t-C_4H_9)_4 and Si(O-t-C_4H_9)_4 (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Lee, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics 97 ページ: 103-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics improvement of HfO_2/Ge gate stack structure by fluorinetreatment of germanium surface (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, D. H. Lee, T. Kanashima, M. Okuyama
  • 雑誌名: Applied Surface Sciencet 254 ページ: 6932-6936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Hafnium Silicate Dielectric Layers by Photo-Assisted MOCVD Using Mixed Precursor of Hf(O-t-C_4H_9)_4 and Si(O-t-C_4H_9)_4 (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, T. Kanashima, M. Okuyama
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics 97 ページ: 103-110
  • 査読あり
• [学会発表] HfO_2/Ge MIS構造のHCl表面処理による電気的特性の向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保和樹, Dong Hun Lee, 金島岳
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Passivation of Ge(100) and(111) Surfaces by Termination of Nonmetal Elements (2011)
  • 著者名/発表者名: D. H. Lee, K. Kubo, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Passivation of Ge(100) and (111) Surfaces by Termination of Nonmetal Elements (2011)
  • 著者名/発表者名: D.H.Lee, K.Kubo, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 愛知県産業労働センターウインクあいち(愛知県)
• [学会発表] Characterization of Interface States of HfO_2/Ge with Fluorine Treatment by Using DLTS/ICTS (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanashima, Y.Yoshioka, D.Lee, M.Okuyama
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Las Vegas ; NV, USA
  • 年月日: 2010-10-10
• [学会発表] Improvement of The Property of FET having The HfO_2/Ge Structure Fabricated by Photo-Assisted MOCVD with Fluorine Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D.H.Lee, H.Imajo, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: 2010 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS (SSDM2010)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Post nitridation of fluorinated HfO_2/Ge gate stack by nitrogen radical treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D.H, Lee, H.Lee, H.Imajo, Y.Yoshioka, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE08)
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] F_2添加光MOCVD法により作製したHfO_2/Ge FETの特性向上 (2010)
  • 著者名/発表者名: Donghun Lee, 今庄秀人, 吉岡裕一, 金島岳, 奥山雅則
  • 学会等名: 第57回応用物理学会学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Improvement of The Property of FET Having The HfO_2/ Ge Structure Fabricated by Photo-Assisted MOCVD with Fluorine Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, H. Imajo, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 学会等名: 2010 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Post nitridation of fluorinated HfO_2/ Ge gate stack by nitrogen radical treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D. H. Lee, H. Lee, H. Imajo, Y. Yoshioka, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics
  • 発表場所: Himeji, Japan,
• [学会発表] Characterization of Interface States of HfO_2/ Ge with Fluorine Treatment by Using DLTS/ ICTS (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kanashima, Y. Yoshioka, D. H. Lee and M. Okuyama
  • 学会等名: ECS Transactions
• [学会発表] Characterization of Interface States of HfO_2/Ge with Fluorine Treatment by Using DLTS/ICTS (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanashima, Y.Yoshioka, D.Lee, M.Okuyama
  • 学会等名: 218th ECS Meeting, p.1879.
  • 発表場所: Las Vegas, NV
• [学会発表] Improvement of The Property of FET Having The HfO_2/Ge Structure Fabricated by Photo-Assisted MOCVD with Fluorine Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Lee, H.Imajo, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: 2010 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS, P-1-12.
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Post nitridation of fluorinated HfO2/Ge gate stack by nitrogen radical treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: D.H.Lee, H.Lee, H.Imajo, Y.Yoshioka, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics(JKC-FE08)P1-026.
  • 発表場所: Himeji, Japan
• [学会発表] Ge(100)表面と元素の反応の分子軌道解析と結合の安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: Donghun Lee, 金島岳, 奥山雅則
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] DLTSおよびICTS法によるHfO□/GeのMIS構造の界面状態評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉岡祐一, Donghun Lee, 今庄秀人, 金島岳, 奥山雅則
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] HfO_2/ Ge MIS構造のF_2処理と窒素ラジカル処理による電気的特性の向上 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今庄秀人, H. Lee, D.-H. Lee, 吉岡祐一, 金島岳, 奥山雅則
  • 学会等名: シリコンテクノロジー(共催: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: 応用物理学会分科会,東京大学
• [学会発表] F_2表面処理したHfO_2/ Ge MIS構造の電気的特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今庄秀人, H. Lee, 吉岡祐一, 金島岳, 奥山雅則
  • 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: 京都大学,桂キャンパス,
• [学会発表] Theoretical analysis of fluorine-passivated germanium surface for high-k/ Ge gate stack by molecular orbital method (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, D. H. Lee, T. Kanashima and M. Okuyama
  • 学会等名: The 7th Korea-Japan Conference on Ferroelectricity
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Fixed-Oxide-Charge Characterization by Photoreflectance Spectroscopy in HfO_2 on Ge Treated by Fluorine (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kanashima, H. Lee, Y. Mori, H. Imajo and M. Okuyama
  • 学会等名: Proceedings of ECS Transactions(PRiME2008)
• [学会発表] Fixed-Oxide-Charge Characterization by Photoreflectance Spectroscopy in HfO_2 on Ge Treated by Fluorine (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Kanashima, H.Lee, Y.Mori, H.Imajo, M.Okuyama.
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science, PRiME2008, p.2451.
  • 発表場所: Honolulu
• [学会発表] Theoretical analysis of fluorine-passivated germanium surface for high-k/Ge gate stack by molecular orbital method (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Lee, D.H.Lee, T.Kanashima, M.Okuyama
  • 学会等名: The 7th Korea-Japan Conference on Ferroelectricity(KJC-FE07)P-08-27.
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Theoretical analysis of fluorine-passivated germanium surface for high-k/Ge gate stack by molecular orbital method (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Lee, D. H. Lee, T. Kanashima, M. Okuyama
  • 学会等名: The 7th Korea-Japan Conference on Ferroelectric-ity
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [備考]
  • URL: http://www.semi.ee.es.osaka-u.ac.jp/shiraishilab/