| 研究実績の概要 |
本研究では、絶縁膜上の指定された位置に高品質な単結晶GeSnを低温形成するプロセス技術を開発し、異種機能を融合した三次元LSIの基盤技術を創成する。本年度は、３年計画の第２年度として、下記研究を行った。
①成長特性のSn濃度依存性の解明
触媒誘起固相成長法によるGeSn結晶の成長プロセスの検討を行った。SnはGeに比べ結合エネルギーが小さい為、GeにSnを添加すると原子間結合力が弱化し、結晶化反応の活性化エネルギーが低下する。その結果、GeSnでは、核発生速度が、純Geより上昇する。核発生速度の上昇に伴う核密度の増加は、GeSn小粒径化の要因となる。一方で、Sn添加により核成長速度が上昇する。これは大粒径化に寄与する。両者の競合により決定される成長層の結晶性(結晶粒径)を電子顕微鏡法などを用いて評価し、その結果を熱処理時間の関数として整理することで核発生および核成長の両プロセスに与えるSn添加効果を解明した。
②大粒径成長プロセスの構築
GeSn結晶の核発生および核成長は、熱処理温度やSn濃度にも依存して変化する。そこで、熱処理条件(温度.時間)や拡散制御層(種類,膜厚)などが成長層の粒径に与える効果を検討した。拡散制御層として、種々の元素の酸化膜を用いて結晶成長実験を行い、膜厚を変えることで制御性良くGe,Sn原子の供給速度が変調できる酸化膜種を検討した。結晶粒径を、熱処理条件および拡散制御層のパラメータの関数として整理することで、結晶粒の大粒径化を実現するためのプロセス指針を明らかにした。
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