2015 Fiscal Year Annual Research Report
省電力ＵＬＳＩ実現に向けたゲルマニウムスズ薄膜の電子物性制御および移動度実証
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14J10698
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
浅野 孝典 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 半導体 / エピタキシャル成長 / ゲルマニウム / スズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GeSnチャネルトランジスタの実現のためには、Ge(1－x)Sn(x)(エピタキシャル)層の均一な結晶形成と欠陥制御が重要である。
高Sn組成と結晶性とを両立したGeSn層の形成に向けて、成長中における水素導入の効果を詳細に調べた。水素導入によって、Sn組成5%のGeSn層においても表面平坦性を維持して成長でき、3次元島成長に由来する面内方向の面間隔のゆらぎを抑制して均一な結晶を形成できることが明らかとなった。この様な結晶性の向上は、窒素およびヘリウムを導入した場合には観察されず、成長中の水素の効果が裏付けられた。
また、低温成長した非ドープのGeおよびGeSn層中に形成された欠陥への成長雰囲気、Sn組成、および熱処理の影響を、MOSキャパシタの容量-電圧特性を用いて電気的特性を調べた。窒素およびヘリウム雰囲気において成長したSn組成5%のGeSn層中には、多量のアクセプタ準位の欠陥が形成される一方、水素（H2）雰囲気中においては、欠陥密度の小さいGeSn層を形成できる。一方、Sn組成0%から6%の増大は、欠陥密度を2.1E16から2.9E17 cm－3まで増大させる。見積もられた欠陥のエネルギー準位（210および170 meV）より、欠陥構造としてGe中の空孔対および空孔-Sn欠陥との対応が考えられ、Snの導入がそれらの欠陥形成を促進すると考えられる。Sn組成5%のGeSn層中の欠陥密度は400 °Cの熱処理によって3.1E16 cm－3まで低減できるが、450 °Cの熱処理後に8.4E16 cm－3に増大した。450 °Cの熱処理後におけるGeSn層の歪緩和との対応から、膜中の貫通転位もまたアクセプタとして働く可能性が示唆される。このため、転位を導入しない熱処理条件の設計が重要である。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(28 results)
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[Presentation] Formation of GeSn layer sandwiched with strain-controlled GeSiSn layers2016
Author(s)
Masahiro Fukuda, Takashi Yamaha, Takanori Asano, Syunsuke Fujinami, Yosuke Shimura, Masashi Kurosawa, Osamu Nakatsuka, and Shigeaki Zaima
Organizer
9th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics and JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar “Atomically Controlled Processing for Ultralarge Scale Integration”
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
2016-01-11 – 2016-01-12
Int'l Joint Research
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