| 研究課題/領域番号 |
19K15053
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
|---|
研究代表者 |
CHANG WENHSIN 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30796834)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | 半導体 / Ge / 原子層エッチング / 界面準位 / トランジスタ / MOS |
|---|
| 研究実績の概要 |
Ge 原子層エッチング技術開発に向けて、今年度はGe表面ヨウ素パッシベーションの効果について調べた。Ge表面にヨウ化水素(HI)プラズマ処理に施し、XPS分析にて、表面酸化膜の有無と結合状態を確認した。HIプラズマはGe表面にダメージを与えずに表面酸化膜のみを除去し、同時に、表面のダングリングボンドをヨウ素終端することでGe表面を安定化させることが明らかになった。さらに、安定化されたGe表面を用いてプラズマALD にてAl2O3を成膜し、MOS界面を形成したところ、界面準位密度の大幅な低減が確認された。これはGeチャネル中のキャリア散乱抑制及び移動度向上に効果があると期待できる。
また、Ge基板にプラズマ酸化とエッチングを繰り返すデジタルエッチングによる表面平坦化プロセスを開発し、平坦化によるデバイス性能の面方位依存性をGe nMOSFETsにて検証した。デジタルエッチングによって、(100)面の界面準位は(111)面と同等なレベルまで且つ平坦性が改善した。デジタルエッチングを行うことにより、全ての面方位で、移動度の向上が見られた。特に、(100)面では、移動度の増加が約2倍と顕著であり、最も高いバルク移動度を有する(111)面より上回ることができた。さらに、平坦化はゲートスタックの信頼性向上にも効果があることを確認した、これは界面電界集中効果が低減していることを示唆された。この平坦化処理により、(100)面を有効に使った3次元チャネル構造が有望であることが明らかになった。これらの研究結果について、学術論文1件の発表を行った。
|
| 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
当初の予定通り、Ge表面でのGeとヨウ素の強固な共有結合の形成およびMOS界面の欠陥低減を確認した。現存のRIE装置にHIプラズマによるサイクリックエッチング機能を追加し、原子層エッチング技術の開発環境整備を実施した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後、Ge fin構造に対する原子層エッチングの精密制御を推し進める。断面TEMにてfin構造の原子層単位のエッチングの制御性とステップ形状を評価することで、エッチング技術の精度を上げる。さらに挑戦的な試みとして、作成された三次元fin構造を原子層エッチングで薄膜/微細化し、fin幅/高さがそれぞれ5 nm以下の極微細GeOI n/p FinFETsを作成する。Ge原子層エッチング技術によりナノ構造化に伴う新しい物理現象の観測、さらなる高性能化、多機能化したデバイスの実現を目指す。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルスの影響により国内外学会の参加を中止したため、外注分析費用と旅費分として次年度に使用する計画である。
|
