• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2014 年度 実績報告書

極薄Geチャネルにおけるキャリア輸送機構の理解と制御

研究課題

研究課題/領域番号 13F03058
研究機関東京大学

研究代表者

鳥海 明  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50323530)

研究分担者 LEE Choong Hyun  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードゲルマニウム / FET / 移動度
研究実績の概要

ここ数年間でGe FETにおける電子移動度の散乱機構に関する研究をすすめ,本研究において,次の三点について極めて大きな展開があった。
1)従来GeO2がGe上絶縁膜としてベスト材料と報告されてきたが,熱力学的にはGeO2は不安定材料である。そこで酸化物の安定性という観点から,酸化物の生成エネルギーとGeとの反応性という観点から考えたところ,もっとも安定なゲートスタック形成のための絶縁膜としてY2O3,特にGeO2中へのY2O3の導入が極めて安定な界面を実現することがわかった。
2)n-チャネルGe FETにおいては電子濃度が高くなると移動度が急激に劣化することがわかってきた。電子濃度が高い領域における散乱機構は界面での凹凸散乱が主に効いていると理論的に報告されている。そこで徹底的にGe表面の原子レベル平坦化を狙い,100%水素ガス中で熱処理をした結果,サブミクロン領域にわたって原子レベル平坦性が確認された。その基板上にFETを作製し移動度を評価したところ,高電子濃度領域における移動度が大幅に向上した。
3)同一プロセスを用いてもGe基板の種類によって移動度が異なることが見つけられた。その起源を明らかにすべく基板の詳細を調べた。MIS構造におけるC-V特性には違いがない。つまり界面の差ではなく基板中の散乱機構の違いである。基板を水素アニールすることによって移動度が低い方の基板の移動度が向上することも明らかになった。さらに水素アニール条件の違いによる基板の変化をSIMSで観測したところ,基板中の酸素濃度が大きく異なることがわかった。そこでチャネル領域における酸素濃度を下げることがきわめて重要であると結論することができる。
上記の様に,散乱機構という観点からきわめて決定的に重要な結果が得られたと言える。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] "Reliability assessment of germanium gate stacks with promising initial characteristics. "2015

    • 著者名/発表者名
      Cimang Lu, Choong Hyun Lee, Tomonori Nishimura, Kosuke Nagashio, and Akira Toriumi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 ページ: 021301 -1, 4

    • DOI

      doi:10.7567/APEX.8.021301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Structural and thermodynamic consideration of metal oxide doped GeO2 for gate stack formation on germanium."2014

    • 著者名/発表者名
      Cimang Lu, Choong Hyun Lee, Wenfeng Zhang, Tomonori Nishimura, Kosuke Nagashio, and Akira Toriumi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 116 ページ: 174103-1, 8

    • DOI

      doi: 10.1063/1.4901205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Significant enhancement of High-Ns Electron Mobility in Ge n-MOSFETs with Atomically Flat Ge/GeO2 Interface."2014

    • 著者名/発表者名
      C. H. Lee, T. Nishimura, C. Lu, W. Zhang, K. Nagashio, and A. Toriumi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 61(3) ページ: 147, 156

    • DOI

      doi: 10.1149/06103.0147ecst

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Atomically flat planarization of Ge(100), (110), and (111) surfaces in H2 annealing. "2014

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Nishimura, Shoichi Kabuyanagi, Wenfeng Zhang, Choong Hyun Lee, Takeaki Yajima, Kosuke Nagashio, and Akira Toriumi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 ページ: 051301-1, 3

    • DOI

      doi:10.7567/APEX.7.051301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Enhancement of thermal stability and water resistance in yttrium-doped GeO2/Ge gate stack. "2014

    • 著者名/発表者名
      C. Lu, C. H. Lee, W. Zhang, T. Nishimura, K. Nagashio, and A. Toriumi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 ページ: 092909-1, 4

    • DOI

      doi: 10.1063/1.4868032

    • 査読あり
  • [学会発表] 「Reliability-aware Germanium Gate Stack Formation by GeO2 Network Modification」2015

    • 著者名/発表者名
      Cimang Lu, Choong Hyun Lee, Tomonori Nishimura, Kosuke Nagashio, Akira Toriumi
    • 学会等名
      2015 第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県・平塚市)
    • 年月日
      2015-03-14
  • [学会発表] 「Design of High-k and Interfacial Layer on Germanium for 0.5nm EOT」2015

    • 著者名/発表者名
      Cimang Lu, Choong Hyun Lee, Tomonori Nishimura, Kosuke Nagashio, Akira Toriumi
    • 学会等名
      2015 第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県・平塚市)
    • 年月日
      2015-03-14
  • [学会発表] 「Critical Roles of Doped-Metal Cation in GeO2 for Gate Stack Formation on Ge」2015

    • 著者名/発表者名
      Cimang Lu, Choong Hyun Lee, Tomonori Nishimura, Akira Toriumi
    • 学会等名
      第20回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      東レ研修センター(静岡県・三島市)
    • 年月日
      2015-01-31
  • [学会発表] "Impact of Hydrogen-induced Out-diffusion of Oxygen from Ge Surface on Junction Leakage and Electron Mobility in Ge n-MOSFETs. "2015

    • 著者名/発表者名
      C. H. Lee, T. Nishimura, C. Lu, S. Kabuyanagi, and A. Toriumi
    • 学会等名
      8th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics and JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar
    • 発表場所
      Tohoku University (Sendai, Miyagi)
    • 年月日
      2015-01-29
  • [学会発表] "Dramatic Effects of Hydrogen-induced Out-diffusion of Oxygen from Ge Surface on Junction Leakage as well as Electron Mobility in n-channel Ge MOSFETs. "2014

    • 著者名/発表者名
      C. H. Lee, T. Nishimura, C. Lu, S. Kabuyanagi and A. Toriumi
    • 学会等名
      IEDM 2014
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2014-12-17
  • [学会発表] "Interface Friendly High-k Dielectrics for Sub-nm EOT Gate Stacks Formation on Germanium. "2014

    • 著者名/発表者名
      C. Lu, C. H. Lee, T. Nishimura, and A. Toriumi
    • 学会等名
      2014 IEEE 45th SISC
    • 発表場所
      San Diego (USA)
    • 年月日
      2014-12-13
  • [学会発表] "Merits and demerits of H2-annealing in GeO2/Ge gate stacks. "2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, S. Kabuyanagi, C. H. Lee, T. Yajima, K. Nagashio, and A. Toriumi
    • 学会等名
      JSPS International Core-to-Core Program Workshop on Atomically Controlled Processing for Ultra-large Scale Integration
    • 発表場所
      Leuven (Belgium)
    • 年月日
      2014-11-13
  • [学会発表] "Impact of YScO3 on Ge Gate Stack in Terms of EOT Reduction as Well as Interface. "2014

    • 著者名/発表者名
      C. Lu, C.H. Lee, T. Nishimura1,2, K. Nagashio and A. Toriumi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(Tsukuba, Ibaraki)
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] "Origin of Self-limiting Oxidation of Ge in High-Pressure O2 at Low Temperature. "2014

    • 著者名/発表者名
      C.H. Lee, T. Nishimura1,2, K. Nagashio and A. Toriumi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(Tsukuba, Ibaraki)
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] " Thermally Robust CMOS-aware Ge MOSFETs with High Mobility at High-carrier Densities on a Single Orientation Ge Substrate"2014

    • 著者名/発表者名
      C. H. Lee, C. Lu, T. Nishimura, K. Nagashio, and A. Toriumi
    • 学会等名
      Symposium on VLSI Technology (VLSI)
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2014-06-11
  • [学会発表] " Significant enhancement of High-Ns Electron Mobility in Ge n-MOSFETs with Atomically Flat Ge/GeO2 Interface"2014

    • 著者名/発表者名
      C. H. Lee, T. Nishimura, C. Lu, W. Zhang, K. Nagashio, and A. Toriumi
    • 学会等名
      The 225th Electrochemical Society Meeting (ECS)
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2014-05-13
    • 招待講演
  • [備考] 鳥海研究室ホームページ

    • URL

      http://www.adam.t.u-tokyo.ac.jp/publication.html

URL: 

公開日: 2016-06-01  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi