| 研究課題/領域番号 |
14J10705
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
池 進一 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | IV族半導体 / Ge / GeSn / 有機金属原料 / 化学気相成長法 / 選択成長 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、次世代集積回路の創成に向けて、従来のシリコン(Si)プロセスとの親和性が高いゲルマニウム(Ge)をベースとしたIV族混晶半導体の高品質形成および歪制御技術の確立を目指す。本年度は、有機金属原料を用いた化学気相成長法によるGeおよびゲルマニウム-スズ(GeSn)単結晶薄膜の結晶成長・結晶性の評価について研究を実施した。本年度に得られた成果を以下に示す。
1. GeSn混晶の高品質形成に向けて、SnのGe中への低い平衡固溶限(~1%)に起因する膜中へのSn析出による結晶性の悪化を抑制しなければならない。300℃程度の低温領域での結晶成長に適した有機金属原料の組み合わせを見出し、Sn析出を抑制しながらのエピタキシャル成長を実現した。また、成長温度によってGe中へのSn導入量を制御可能であり、平衡固溶限の4倍に迫るSn組成を有するエピタキシャルGeSn薄膜の形成に成功した。更に、分子線エピタキシー法で作製したGeSn薄膜と比較しても、高い表面平坦性と膜中の均一な結晶性を有するGeSn薄膜を実現した。一方で、有機系原料の使用で懸念される、膜中への残留不純物は検出限界以下(1%以下)であった。
2. 酸化膜とSi単結晶領域の混在するパターン基板上へのGe膜の選択成長についても調査した。成長条件の最適化によって、エッチングガスを必要としないエピタキシャルGe膜の選択成長が可能であることを見出した。
以上、原料の安全性の観点から無機系原料に比べて優位に立つ有機系原料を用いたIV族混晶材料の結晶成長技術の確立に直結する研究成果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画であった、GeおよびGeSn薄膜のエピタキシャル成長技術の開発は順調に進展しており、単結晶/絶縁膜上の選択成長についても知見が蓄積されてきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに開発を進めてきたエピタキシャルGeSn膜の結晶成長技術をもとに、Geをベースとした省電力トランジスタあるいはオプティクス応用に向けた歪印加技術、不純物ドーピング技術の開発などを推進する。
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