2016 Fiscal Year Annual Research Report
超高速ＭＯＳＦＥＴ実現に向けたゲルマニウムスズ選択成長および局所歪技術の確立
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14J10705
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
池 進一 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | IV族半導体 / Ge / GeSn / 有機金属原料 / 化学気相成長法 / n型ドーピング / マイクロ回折 / 局所ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では次世代集積回路の創成に向けて、従来のシリコン(Si)プロセスとの親和性が高いゲルマニウム(Ge)をベースとしたIV族混晶半導体の高品質形成および局所歪制御技術の確立を目指す。最終年度は、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)を用いたin situ リン(P)ドーピングによるGeおよびゲルマニウム-スズ(GeSn)層の不純物制御を検討した。高濃度n型GeおよびGeSnエピタキシャル層を形成し、その結晶性および電気的特性について詳細に調べた。
400度以下の低温成長において、Si基板上に高濃度PドープGeエピタキシャル層の形成を実現した。P原料の供給量増加とともに膜中P濃度は増大し、Ge中のPの固溶限の10倍に相当する1E20 atoms/cm3のP濃度が得られた。一方、Ge層のHall電子密度は、成長温度での平衡固溶限と一致する2E19 cm-3程度で飽和する傾向がみられた。また、Ge層の膜中P濃度は、成長温度の低減とともに減少する傾向がみられた。GeおよびPの堆積速度に対する活性化エネルギーはそれぞれ1.0 eV、2.1 eVと見積もられ、Geに比べてPの方が2倍ほど大きな値を示すことが明らかになった。この活性化エネルギー差に起因して、低温化とともに導入P濃度が減少したと考えられるため、MOCVD法におけるGeおよびP原料の組み合わせにはまだ議論の余地があることを示した。
さらに、PドープGeSn層のエピタキシャル成長へ展開した。Sn組成1.7%のGeSn層において、Hall電子密度1.3E19 cm-3を有し、また、膜中Pがほとんどすべて電気的に活性化していることがわかった。これらの結果は、MOCVD法を用いた高濃度n型GeおよびGeSn層のエピタキシャル成長を実証するものであり、歪GeチャネルMOSFET実現に向けた不純物制御技術の構築に直結する研究成果である。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(14 results)
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[Presentation] Growth and applications of GeSn-related group-IV semiconductor materials2016
Author(s)
S. Zaima, O. Nakatsuka, T. Asano, T. Yamaha, S. Ike, A. Suzuki, K. Takahashi, Y. Nagae, M. Kurosawa, W. Takeuchi, Y. Shimura, and M. Sakashita
Organizer
IEEE photonics Society 2016 SUMMER TOPICALS MEETING SERIES
Place of Presentation
California (USA)
Year and Date
2016-07-11 – 2016-07-13
Int'l Joint Research / Invited
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