2015 Fiscal Year Annual Research Report
フェルミレベルピニング軽減による金属／ゲルマニウム系材料低抵抗コンタクト
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15H03565
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中塚 理 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20334998)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 界面 / 集積回路 / ゲルマニウム / コンタクト / ショットキー障壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲルマニウム（Ge）電子デバイス高性能化のために必要不可欠である、金属/Ge界面におけるコンタクト抵抗の低減技術を開発している。さらに、ゲルマニウム錫（GeSn）やゲルマニウムシリコン錫（GeSiSn）等の新たに注目されるGe系混晶半導体の実用化に向けて、その金属/半導体コンタクトにおける界面物性の解明、電気伝導特性の制御技術の構築を進めている。本研究によって、金属/半導体界面物性に関する理解を深め、Ge(Sn)系エレクトロニクス応用に資するプロセス、デバイス技術の確立を目指す。本年度得られた主要な成果を以下に記す。
(1) 金属/n型Ge界面への膜厚3nmの極薄GeSn界面層の挿入によって、Sn組成の増大に伴ってSchottky障壁高さ（SBH）を0.62eVから0.41eVにまで低減できることを実証した。
(2) 前項の成果を達成するため、高Sn組成GeSn薄膜層のエピタキシャル成長技術を構築し、Ge中のSnの熱平衡固溶限界1%の数十倍にあたる46%に達する高Sn組成GeSnエピタキシャル層の形成に成功した。
(3) 金属/n型Ge(Sn)界面抵抗低減のために、GeおよびGeSnエピタキシャル層へのアンチモン（Sb）in situドーピング技術を構築した。低温分子線エピタキシー技術とSbのサーファクタント効果の活用によって、Sbの固溶限界（1E19/立方cm）を一桁以上超える1.5E20/立方cmの高電子濃度、かつ均一平坦なGe（Sn）エピタキシャル層の形成を実証した。
(4) これまでに開発したNiGe/Ge界面結晶構造の制御技術を活用し、様々なエピタキシャル界面を有するNiGe/n型Geコンタクトの電気伝導特性を評価し、界面の結晶構造とSBHとの相関を明らかにした。その結果、従来の多結晶NiGe/n-GeコンタクトにおけるSBH、0.56eVから、エピタキシャルNiGe(100)/n-Ge(110)界面の形成により、0.42eVにまで低減できることを実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目論見であったエピタキシャル界面構造とエネルギーバンド構造の制御によって、金属/n型Ge界面においてもSBH低減が可能であることを実証できた。また、コンタクト抵抗低減に必要な高電子濃度n型Ge層の形成にも成功し、初年度の目標は順調に達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度において開発したGeSn界面層を用いた金属/Ge界面のSBH制御技術、および高電子濃度n型Ge層の形成技術を組み合わせることで、金属/n型Geコンタクトのコンタクト抵抗率低減の実証を進める。また、金属/Ge界面のエネルギーバンド構造、電気伝導機構の詳細を解明するために、金属/p型Geコンタクトにおける界面バンド構造、電気伝導特性やSBHについても分析を進めていく。
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[Presentation] Reduction of Schottky barrier height with Sn/Ge contact2015
Author(s)
A. Suzuki, O. Nakatsuka, S. Shibayama, M. Sakashita, W. Takeuchi, M. Kurosawa, and S. Zaima
Organizer
JSPS International Workshop Core-to-Core Program Atomically Controlled Processing for Ultra-large Scale Integration
Place of Presentation
Marseille, France
Year and Date
2015-07-09 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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