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2018 年度 実績報告書

Ge及びSiGeの酸化機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02331
研究機関東京大学

研究代表者

鳥海 明  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50323530)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードゲルマニウム / 酸化 / シリコン・ゲルマニウム / 高圧酸化
研究実績の概要

本基盤研究Aはこの3年間を通して、GeおよびSiGeの酸化機構に関して圧倒的に新しい結果を生み出すことができた。また高圧酸化によって何故酸化レートが減速されるかに関しては高圧の酸素同位体ガス酸化を行い、酸素の拡散が酸素圧力とともに抑制されていることを初めて明らかにした。ここからGeの酸化に対する反応形式をモデル化し、今のところ定性的ではあるがGeの酸化に対する一般的理解まで到達することができたと言える。さらにそのようにして形成されたGeO2/Geを超高真空中で熱処理をすることでGeOが脱離しGeO2膜は結晶化することはすでにわかっていたが、それを抑えるために表面に脱離障壁層を設けても、結晶化は進み、脱離と結晶化は直接的関係ではなく、界面反応そのものが結晶化を促していることが実験的に明らかになった。
SiGeに関しては、SiGeとGeO2の反応を調べる熱処理実験から、SiGe中のSiがGeO2を還元して自らがSiOxとなることによってGeを析出させるというプロセスになっていることを昇温脱離実験から初めて明らかにした.この事実はSiGeゲートスタックのプロセスを構築していく上で極めて重要な結果である.つまり,SiGeを酸化すると,最初はSiおよびGeが酸化されるが,酸化とともに界面の酸素濃度が下がりGeO2はSiGeのSiを酸化し,Siが優先酸化されるようになり,そして一度SiO2で覆われるようになるとGeは酸化されずに界面に析出されていく.このプロセスがSiGeゲートスタック界面を劣化させていることになる.これを防ぐにはできる限りSiGeの酸化時間を短くするか酸化の際の実効的酸素圧を下げることである.

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Rigidity Enhancement of GeO2 by Y-Doping for Reliable Ge Gate Stacks2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, X. Tang, C. Lu, T. Yajima, A, Toriumi
    • 雑誌名

      IEEE J. Elec. Dev. Soc.

      巻: 6 ページ: 1212-1217

    • DOI

      doi.org/10.1109/JEDS.2018.2875927

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] アモルファスネットワーク構造の安定性から見たGeO2の脆弱性2019

    • 著者名/発表者名
      謝 敏, 西村 知紀, 矢嶋 赳彬, 鳥海 明
    • 学会等名
      第24回電子デバイス界面テクノロジー研究会
  • [学会発表] Geの酸化機構はSiと何が異なるのだろうか?2019

    • 著者名/発表者名
      王 旭, 西村 知紀, 鳥海 明
    • 学会等名
      第24回電子デバイス界面テクノロジー研究会
  • [学会発表] Germaniumの高圧酸素熱酸化機構と形成されたGeO2膜の性質2019

    • 著者名/発表者名
      王 旭、西村 知紀、鳥海 明
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Recent Achievements and Challenges in Ge-MOSFETs2018

    • 著者名/発表者名
      A. Toriumi
    • 学会等名
      1st Joint ISTDM / ICSI 2018 Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Network reinforcement of amorphous GeO2 by Y doping for highly reliable Ge gate stacks2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, X. Tang, C. Lu, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      20th Workshop on Dielectrics in Microelectronics (W0DIM 2018)
  • [学会発表] Interface Reaction, Bulk Crystallization and Electrical Degradation of GeO2 on Ge2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takemura, T. Nishimura, A. Toriumi
    • 学会等名
      IEEE SILICON NANOELECTRONICS WORKSHOP 2018(SNW2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomically flat interface formation on Ge(111) in oxidation process2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, S. Takemura, X. Wang, S. Shibayama, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      SSDM2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of “struggle for oxygen” at oxidized interface on SiGe gate stacks2018

    • 著者名/発表者名
      X. Li, Y. Noma, W. Song, T. Nishimura, and A. Toriumi
    • 学会等名
      SSDM2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal oxidation kinetics of Ge under high pressure O22018

    • 著者名/発表者名
      X. Wang, T. Nishimura, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      SSDSM2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent achievements and remaining challenges in Ge-MOSFETs from interface2018

    • 著者名/発表者名
      A. Toriumi
    • 学会等名
      ICSICT 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Opportunities and Challengies in Ge CMOS2018

    • 著者名/発表者名
      A. Toriumi
    • 学会等名
      ENGE 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Why GeO2 growth on Ge is suppressed and GeO2/Ge stack is much improved in high pressure O2 oxidation?2018

    • 著者名/発表者名
      X. Wang and A. Toriumi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] How Ge atoms behave in thermal oxidation of SiGe?2018

    • 著者名/発表者名
      X. Li、Y. Noma、W. Song、T. Nishimura、A. Toriumi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Thermal oxidation kinetics of Ge under high O2 pressure2018

    • 著者名/発表者名
      X. Wang、T. Nishimura、T. Yajima、A. Toriumi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] SiGeの熱酸化機構2018

    • 著者名/発表者名
      宋 宇振, 李 秀妍, 野間 勇助, 西村 知紀, 鳥海 明
    • 学会等名
      第24回電子デバイス界面テクノロジー研究会
  • [学会発表] Is crystallization of GeO2 on Ge really triggered by GeO desorption?2018

    • 著者名/発表者名
      Min Xie, Tomonori Nishimura, Takeaki Yajima, Akira Toriumi
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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