2015 Fiscal Year Research-status Report
転位形成の抑制による歪みSi/SiGe/Si(110)ヘテロ構造の超高移動度化
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15K04661
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
有元 圭介 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (30345699)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 歪みシリコン / 結晶欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
集積回路の消費電力を抑えつつ更なる高集積化・高性能化を実現するためには、高移動度材料の開発が必須である。同時に、低価格で安定した供給量が得られる材料系であることも求められる。低コストで高正孔移動度を実現できる材料系として、(110)面を表面に有する歪みシリコン（Si）が注目されており、これまでに、370 cm2/Vs という、Si デバイスとしては極めて高い正孔移動度が達成されている。歪み技術はSiの移動度を向上させる上で有効であるが、格子定数を変化させるために何らかの形で結晶欠陥を導入する必要があり、それによる特性劣化を上回る特性向上を実現する必要がある。我々は、結晶欠陥の形態を制御することにより、上記の370 cm2/Vsを上回る高正孔移動度を実現してきた。これまではマイクロ双晶の形成プロセスについて研究を行い、その電気伝導特性への影響を調べてきた。また研究の過程で、マイクロ双晶とは形態が異なる結晶欠陥を確認している。本課題では、これらの結晶欠陥の構造や発生メカニズムを明らかにし、それらを制御する方法を開発することにより、更なる電気伝導特性の向上を目指している。
平成２７年度の研究においては、結晶成長中に膜表面に形成される微細構造（Feather状構造と呼ぶことにする）の形成条件を調べた。Feather状構造の発生箇所がマイクロ双晶起因の凹凸と相関を持つこと、成長速度とFeather状構造の発現に関連性があることが分かった。また、基板表面を(110)面から傾斜させるとFeather状構造が発生しないことを突き止めた。また、電気伝導特性評価を行い、Feather状構造が移動度の低下要因となっていることを確認した。以上の状況であるが、Feather状構造の形成メカニズムを明らかにするために、更に実験を進める予定である。
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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
平成２７年度の研究においては、Feather状構造の形成条件を調べ、現在も実験を継続しているところである。その形成メカニズムについては解明には至っていない。傾斜基板を用いることにより、表面形状が大きく変化することが分かったため、傾斜角度を変える等の研究を行い、またこれまでに行った実験の再現性も確認しながら、Feather状構造の形成メカニズムについて研究を進める予定である。電気伝導特性評価用のMOS型トランジスタの作製において、一部のプロセスに問題があり、評価できた試料は一部に留まっている。このため計画に対して遅れを生じているが、既に結晶成長のやり直しを行い、現在トランジスタの作製を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
基板表面を（110）からずらすことで表面形状が大きく変わることが分かったため、傾斜角度を変化させて結晶成長を行うなど、昨年度の成果をベースに表面形状の最適化を図る。そのための基板を購入し、結晶成長の準備を進めているところである。また、これまでの研究の過程で、マイクロ双晶起因の凹凸の中に特にラフネスが大きい箇所が確認されており、その形成過程についての研究を開始している。この大きな凹凸はFeather状構造とともに電気伝導特性に悪影響を及ぼしていると考えられる。これまでに高い移動度を得られた試料でも、この大きな凹凸とFeather状構造は観察されており、これらの結晶欠陥の形成を抑制することにより、更なる特性の向上を期待できる。
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| Causes of Carryover |
シリコン基板の購入枚数が予定数を下回ったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２８年度の研究でのシリコン基板の購入費に充てる予定である。
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Research Products
(6 results)
