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2009 年度 実績報告書

CVD原子層積層による高キヤリア濃度・高移動度IV旌竍導体人工結晶の創成

研究課題

研究課題/領域番号 19206032
研究機関東北大学

研究代表者

室田 淳一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70182144)

研究分担者 櫻庭 政夫  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (30271993)
キーワード化学気相成長(CVD) / IV族半導体 / 原子層積層 / 原子層ドーピング / 人工結晶
研究概要

本基盤研究では、異種原子層配列制御と同時に非平衡原子層ドーピングを極限まで高度化して、高キャリア濃度・高移動度IV族半導体人工結晶を創成し、Si-Ge系混晶、不純物ドープSiやGe結晶等でのランダムな異種原子配列に起因する局所的な構造・物性のばらつきを抑制する技術を確立しようとするものである。本年度は、熱CVDプロセスによるSi-Ge系ヘテロ構造へのC原子層ドーピングについて研究を進めた結果、4nm厚の歪Si_<0.55>Ge_<0.45>とSiとのヘテロ界面にC原子層ドーピングすることにより、熱処理時のSiとGeの相互拡散や歪緩和を効果的に抑制できることを見いだした。また、熱CVDプロセスによる歪Si_<0.3>Ge_<0.7>上に形成したP原子層表面へのSiキャップ層エピタキシャル成長において、従来のSiH_4より高反応性のSi_2H_6を用いてSi堆積を低温化・高速化させる研究を進めた結果、4×10^<14>cm^<-2>(約0.5原子層)までP原子層ドーピングを超高濃度化することに成功した。また、4×10^<14>cm^<-2>を超えた分の表面P原子はヘテロ界面には取り込まれず、表面偏析していく傾向にあることを見いだした。さらに、Si_<0.5>Ge_<0.5>混晶やBドープSiのエピタキシャル薄膜形成について研究を進めた結果、IV族半導体中の歪が表面反応・偏析・固溶限界・不純物電気的活性化に大きな影響を与えることも明らかにした。以上のように、化学気相成長原子層積層技術による高キャリア濃度・高移動度IV族半導体人工結晶の創成のために重要な成果を得た。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Heavy Atomic-Layer Doping of Nitrogen in Si_<1-x>Ge_x Film Epitaxially Grown on Si(100) by Ultraclean Low-Pressure CVD2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kawashima
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 518 ページ: S62-S64

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heavy Carbon Atomic-Layer Doping at Si_<1-x>Ge_x/Si Heterointerface2010

    • 著者名/発表者名
      T.Hirano
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 518 ページ: S222-S225

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Si Cap Layer Growth on Surface Segregation of P Incorporated by Atomic Layer Donine2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Chiba
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 518 ページ: S231-S233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heavy B Atomic-Layer Doping Characteristics in Si Epitaxial Growth on B Adsorbed Si(100) by Ultraclean Low-Pressure CVD System2009

    • 著者名/発表者名
      H.Tanno
    • 雑誌名

      Solid-State Electron.

      巻: 53 ページ: 877-879

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement in Negative Differential Conductance Characteristics of Hole Resonant-Tunneling Diodes with High Ge Fraction Si/Strained Si_<1-x>Ge_x/Si(100) Heterostructure2009

    • 著者名/発表者名
      T.Seo
    • 雑誌名

      Solid-State Electron.

      巻: 53 ページ: 912-915

    • 査読あり
  • [学会発表] Atomically controlled processing in strained Si-based CVD epitaxial growth" (Invited Paper)2010

    • 著者名/発表者名
      J.Murota
    • 学会等名
      3rd French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials (FRONTIER 2010)
    • 発表場所
      Albi, France
    • 年月日
      20101207-20101211
  • [学会発表] Atomically Controlled Processing in Strained Si-Based CVD Epitaxial Growth" (Invited Paper)2010

    • 著者名/発表者名
      J.Murota
    • 学会等名
      10th IEEE Int. Conf. on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT-2010)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20101101-20101104
  • [学会発表] Evolution of the Hydrogen Terminated Structure of the Si(100) Surface and Its Interaction with H_2 at 20-800℃2010

    • 著者名/発表者名
      A.Uto
    • 学会等名
      5th Int.SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM2010)
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20100524-20100526
  • [学会発表] In-Situ Heavy B-Doped Si Epitaxial Growth on Tensile-Strained Si(100)by Ultraclean Low-Pressure CVD Using SiH_4 and B_2H_62010

    • 著者名/発表者名
      M.Nagato
    • 学会等名
      5th Int.SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM2010)
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20100524-20100526
  • [学会発表] Influence of Strain on P Atomic-Layer Doping Characteristics in Strained Si_<0.3>Ge_<0.7>/Si(100) Heterostructures2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Chiba
    • 学会等名
      5th Int. SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM2010)
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20100524-20100526
  • [学会発表] Adsorption and Desorption of Hydrogen on Si(100) in H_2, or Ar Heat Treatment2010

    • 著者名/発表者名
      A.Uto
    • 学会等名
      5th Int. Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20100129-20100130
  • [学会発表] Heavy P Atomic-Layer Doping between Si and Si_<0.3>Ge_<0.7>(100) by Ultraclean Low Pressure CVD2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Chiba
    • 学会等名
      5th Int. Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20100129-20100130
  • [学会発表] Effect of Heavy Carbon Atomic-Layer Doping upon Intermixing and Strain at Si_<1-x>Ge_x/Si(100) Heterointerface2010

    • 著者名/発表者名
      T.Hirano
    • 学会等名
      5th Int.Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20100129-20100130
  • [学会発表] N Atomic-Layer Doping in Si/Si_<1-x>Ge_x/Si(100) Heterostructure Growth by Low-Pressure CVD2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kawashima
    • 学会等名
      5th Int. Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20100129-20100130
  • [学会発表] Atomically Controlled Processing for Future Si-Based Devices (Invited Paper)2009

    • 著者名/発表者名
      J.Murota
    • 学会等名
      2nd French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshon on Frontier Materials
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20091129-20091203
  • [学会発表] Atomically Controlled CVD Processing for Doping of Si-Based Group IV Semiconductors (Invited Paper)2009

    • 著者名/発表者名
      J.Murota
    • 学会等名
      Symp.E10 : ULSI Process Integration 6(216th Meeting of the Electrochem. Soc.)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      20091004-20091009
  • [学会発表] Atomically Controlled Processing for Group-IV Semiconductors (Invited Paper)2009

    • 著者名/発表者名
      J.Murota
    • 学会等名
      2009 Int.Conf.on Semiconductor Technology for Ultra Large Scale Integrated Circuits and Thin Film Transistors
    • 発表場所
      Xi'an, China
    • 年月日
      20090705-20090710
  • [学会発表] Heavy Nitrogen Atomic-Layer Doping of Si<1-x>Ge_x Epitaxially Grown on Si(100) by Ultraclean Low-Pressure CVD2009

    • 著者名/発表者名
      T.Kawashima
    • 学会等名
      6th Int.Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructures
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20090517-20090522
  • [学会発表] Heavy Carbon Atomic-Layer Doping at Si,_<1-x>Ge_<x>/Si Heterointerface2009

    • 著者名/発表者名
      T.Hirano
    • 学会等名
      6th Int.Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructures
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20090517-20090522
  • [学会発表] Impact of Si Cap Layer Growth on Surface Segregation of P Incorporated by Atomic-Layer Doping of Strained Si_<1-x>Ge_x2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Chiba
    • 学会等名
      6th Int.Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructures
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20090517-20090522

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公開日: 2012-07-19  

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