省電力/超高速ナノCMOSのための電子物性設計と高移動度チャネル技術の創生

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22000011
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 財満 鎭明 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70158947)
• 研究分担者: 竹中 充 (20451792) ; 坂下 満男 (30225792) ; 田中 信夫 (40126876) ; 竹内 和歌奈 (90569386)
• 連携研究者: 中塚 理 (20334998) ; 高木 信一 (30372402)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2013
• キーワード: ゲルマニウム / 錫 / 歪 / エピタキシャル成長 / CMOS / 表面・界面

研究概要

CMOSデバイスの省電力、高速化に向けて、高キャリア移動度歪GeおよびGeSn層の結晶成長と電子物性制御に関する研究を推進した。基板構造の制御、低温成長、歪構造制御技術を駆使して、27%にまで達する超高Sn組成GeSn層成長やGeエピタキシャル層の双晶・積層欠陥低減を実現した。さらに、GeSn層の点欠陥、キャリア物性やMOS界面構造制御技術を構築するとともに、GOIおよびSGOI基板を作製し、その高キャリア移動度を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Importance of Control of Oxidant Partial Pressure on Structural and Electrical Properties of Pr-oxide Films (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kato, M. Sakashita, W. Takeuchi, N. Taoka, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 30 ページ: 276-281
  • DOI: DOI:10.1016/j.tsf.2013.10.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of plasma postoxidation temperature on the electrical properties of Al_2O_3/GeO_x/Ge pMOSFETs and nMOSFETs (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Zhang, J.-C. Lin, X. Yu, M. Takenaka, and S. Takagi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Electron Dev 巻: 61 ページ: 416-422
  • DOI: DOI:10.1109/TED.2013.2295822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of epitaxial growth technology for Ge_<1-x>Sn_x alloy and study of its properties for Ge nanoelectronics (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, Y. Shimura, W. Takeuchi, N. Taoka, and S. Zaima
  • 雑誌名: Solid-State Electron 巻: 83 ページ: 82-86
  • DOI: DOI:10.1016/j.sse.2013.01.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Technology Evolution for Silicon Nanoelectronics : Postscaling Technology (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 52 ページ: 030001
  • DOI: DOI:10.7567/JJAP.52.030001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding of interface structures and reaction mechanisms induced by Ge or GeO diffusion in Al2O3/Ge structure (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Shibayama, K. Kato, M. Sakashita, W. Takeuchi, N. Taoka, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 103 ページ: 082114
  • DOI: DOI:10.1063/1.4819127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heteroepitaxial Growth of Sn-Related Group-IV Materials on Si Platform for Microelectronic and Optoelectronic Applications : Challenges and Opportunities (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, N. Taoka, T. Asano, T. Yamaha, M. Kurosawa, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 雑誌名: ECS Trans 巻: 58 ページ: 149-155
  • DOI: DOI:10.1149/05809.0149ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of the precision of lattice parameter determination by nano-beam electron diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Saitoh, H. Nakahara, and N. Tanaka
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 62 ページ: 533-539
  • DOI: DOI:10.1093/jmicro/dft023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Ge_<1-x>Sn_x heteroepitaxial layers with very high Sn contents on InP(001) substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura, Y. Shimura, S. Takeuchi, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 3201-3205
  • DOI: DOI:10.1016/j.tsf.2011.10.153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature formation of Si_<1-x-y>Ge_xSn_y-on-insulator structures by using solid-phase mixing of Ge_<1-z>Sn_z/Si-on-insulator substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, K. Mochizuki, Y. Shimura, T. Yamaha, and S. Zaima
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 3288-3292
  • DOI: DOI:10.1016/j.tsf.2011.10.120
  • 査読あり
• [雑誌論文] GeSn Technology : Impact of Sn on Ge CMOS Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, Y. Shimura, S. Takeuchi, B. Vincent, F. Gencarelli, T. Clarysse, J. Demeulemeester, K. Temst, A. Vantomme, M. Caymax, and R. Loo
  • 雑誌名: ECS Trans 巻: 41 ページ: 231-238
  • DOI: DOI:10.1149/1.3633303
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Ge_<1-x>Sn_x and Ge_<1-x-y>Si_xSn_y Thin Film Materials for Future Electronic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, N. Taoka, T. Asano, T. Yamaha, M. Kurosawa, K. Kato, W. Takeuchi, M. Sakashita, and S. Zaima
  • 学会等名: International Conference on THERMEC'2013
  • 発表場所: Las Vegas, USA(招待講演)
  • 年月日: 20131202-06
• [学会発表] Heteroepitaxial Growth of Sn-Related Group-IV Materials on Si Platform for Microelectronic and Optoelectronic Applications : Challenges and Opportunities (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, N. Taoka, T. Asano, T. Yamaha, M. Kurosawa, M. Sakashita, S. Zaima
  • 学会等名: 224th The Electrochemical Society (ECS) Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA(招待講演)
  • 年月日: 20131027-1101
• [学会発表] MOS interface engineering for high-mobility Ge CMOS (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takenaka, R. Zhang, S. Takagi
  • 学会等名: IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS'13)
  • 発表場所: Monterey, USA(招待講演)
  • 年月日: 2013-04-17
• [学会発表] Growth and Optical Properties of Ge_<1-x>Sn_x Alloy Thin Films with a High Sn Content (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, M. Nakamura, W. Takeuchi, Y. Shimura, and N. Taoka
  • 学会等名: The PRiME 2012 Joint International (222nd) ECS Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA(招待講演)
  • 年月日: 20121008-12
• [学会発表] Potential of GeSn Alloys for Application to Si Nanoelectronics (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, Y. Shimura, M. Nakamura, W. Takeuchi, M. Sakashita, O. Nakatsuka
  • 学会等名: 2012 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD2012)
  • 発表場所: Naha, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20120627-29
• [学会発表] Material properties and applications of Ge_<1-x>Sn_x alloys for Ge Nanoelectronics (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Nakatsuka, Y. Shimura, W. Takeuchi, and S. Zaima
  • 学会等名: The 6th International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM2012), No. 12.1
  • 発表場所: Barkeley, USA(招待講演)
  • 年月日: 20120604-06
• [学会発表] Materials Innovation in Si Nanoelectronics (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima and O. Nakatsuka
  • 学会等名: 2011 Tsukuba Nanotechnology Symposium (TNS'11)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20111215-17
• [学会発表] GeSn Technology : Impact of Sn on Ge CMOS Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, Y. Shimura, S. Takeuchi, B. Vincent, F. Gencarelli, T. Clarysse, J. Demeulemeester, K. Temst, A. Vantomme, M. Caymax, and R. Loo
  • 学会等名: 220th Electro Chemical Society Meeting
  • 発表場所: Boston, USA(招待講演)
  • 年月日: 20111009-14
• [学会発表] Tensile-Strained Ge and Ge_<1-x.>Sn_x Layers for High-Mobility Channels in Future CMOS Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Zaima, O. Nakatsuka, Y. Shimura, S. Takeuchi
  • 学会等名: International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology
  • 発表場所: Shanghai, China(招待講演)
  • 年月日: 20101101-04
• [学会発表] Assessment of Ge_<1-x>Sn_x Alloys for Strained Ge CMOS Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, Y. Shimura, T. Nishimura, B. Vincent, G. Eneman, T. Clarysse, J. Demeulemeester, K. Temst, A. Vantomme, J. Dekoster, M. Caymax, R. Loo, O. Nakatsuka, A. Sakai, and S. Zaima
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA(招待講演)
  • 年月日: 20101010-15
• [図書] ポストシリコン半導体-ナノ成膜ダイナミクスと基板・界面効果- (2013)
  • 著者名/発表者名: 財満鎭明、中塚理、高木信一(全執筆者57名)
  • 総ページ数: 510(3-11,160-167)
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エヌ
• [備考] 科学研究費・特別推進研究ウェブサイト
  • URL: http://alice.xtal.nagoya-u.ac.jp/nano_cmos/index.html
• [備考] 財満研究室ウェブサイト
  • URL: http://alice.xtal.nagoya-u.ac.jp/zaimalab/
• [備考] 財満鎭明,日本表面科学会・フェロー, 2011年5月23日.
• [備考] 財満鎭明,第35回応用物理学会論文賞,解説論文『ポストスケーリング技術の現状と期待される新展開』,2013年9月16日.
• [産業財産権] 多層膜構造体及びその形成方法 (2011)
  • 発明者名: 中塚理、財満鎭明、望月健太、志村洋介
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特許公開2012-244069
  • 出願年月日: 2011-05-23