2011 Fiscal Year Annual Research Report
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
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22000011
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
財満 鎭明 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70158947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹中 充 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20451792)
坂下 満男 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30225792)
田中 信夫 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (40126876)
竹内 和歌奈 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90569386)
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| Keywords | CMOS / ゲルマニウム / スズ / 歪 / エピタキシャル成長 |
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| Research Abstract |
シリコン超超大規模集積化回路の持続的発展に向けたCMOSの電流駆動力向上に必須となる、高移動度チャネル技術創成のためのひずみゲルマニウム系新規材料開発およびその電子物性設計指針の構築を目指している。平成23年度を中心に得られた主な成果を下記に記す。
（1）InP基板の使用と低温成長によって、従来の固溶限界を10倍以上超える最大27%と高いSn組成を有するGe1-xSnx層の形成に成功した。直接遷移型挟ギャップGe1-xSnx層として、高電子移動度チャネル、光学デバイス応用に期待できる。（2）SOI基板上に形成したGe1-xSnx層への400℃の低温熱処理により、モザイシティのない高結晶品質を有するGe1-x-ySixSny層の形成に成功した。（3）0.1%程度のSn導入と水素雰囲気中熱処理によって、低温成長したGeエピタキシャル層中の正孔濃度が1E16cm-3台と評価され、Snを導入しない非熱処理の場合と比較して、意図しない正孔の生成密度2桁低減することに成功した。（4）通常のSOI上での酸化濃縮結果と比較して、歪SOI基板を用いて酸化濃縮によって形成したGe-on-Insulator層は、得られる最大歪量が増大することがわかった。酸化濃縮で作製した歪SiGe-on-Insulator基板を用いたpMOSFETにおいて、より大きな残留歪を有するSiGe層の形成に成功し、歪SOI基板に比較して最大7倍程度の正孔向上率を実現した。（5）ナノビーム電子回折法を用いた高精度歪み解析法を開発した。電子顕微鏡レンズの歪みを考慮して高次ラウエ帯反射を使うことにより、入射方向に垂直な格子面間隔をHOLZ線解析と同程度の精度で計測でき、界面近傍の格子歪みの高精度計測が可能となった。
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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
当初計画である高Sn組成GeSnの形成やキャリア物性評価、またナノ領域のひずみ評価は順調に進行している。最終目標であるキャリア移動度向上の実証に向けた各種プロセス技術の構築も順調に進められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
MOSFETのキャリ移動度向上の実証に向けたキャリア移動度評価などを推進する。また、デバイス特性改善に向けた結晶欠陥密度の低減技術やキャリア密度制御、MOS界面構造制御になどに関するプロセス、材料開発を推進する。
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[Journal Article] In-situ Ga doping of fully strained Ge1-xSnx heteroepitaxial layers grown on Ge(001) substrates2012
Author(s)
Y. Shimura, S. Takeuchi, O. Nakatsuka, B. Vincent, F. Gencarelli, T. Clarysse, W. Vandervorst, M. Caymax, R. Loo, A. Jensen, D.H. Petersen, and S. Zaima
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Journal Title
Thin Solid Films
Volume: 520
Pages: 3206-3210
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization of GeSn materials for future Ge pMOSFETs source/drain stressors2011
Author(s)
B. Vincent, Y. Shimura, S. Takeuchi, T. Nishimura, G. Eneman, A. Firrincieli, J. Demeulemeester, A. Vantomme, T. Clarysse, O. Nakatsuka, S. Zaima, J. Dekoster, M. Caymax, and R. Loo
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Journal Title
Microelectron. Eng.
Volume: 88
Pages: 342-346
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Ge1-xSnx stressors for strained-Ge CMOS2011
Author(s)
S. Takeuchi, Y. Shimura, T. Nishimura, B. Vincent, G. Eneman, T. Clarysse, A. Vantomme, J. Dekoster, M. Caymax, R. Loo, O. Nakatsuka, and S. Zaima
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Journal Title
Solid-State Electronics
Volume: 60
Pages: 53-57
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular beam deposition of Al2O3 on p-Ge(001)/Ge0.95Sn0.05 heterostructure and impact of a Ge-cap interfacial layer2011
Author(s)
C. Merckling, X. Sun, Y. Shimura, A. Franquet, B. Vincent, S. Takeuchi, W. Vandervorst, O. Nakatsuka, S. Zaima, R. Loo, and M. Caymax
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 98
Pages: 192110, 3pages
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] GeSn Technology: Impact of Sn on Ge CMOS Applications2011
Author(s)
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
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Journal Title
ECS Trans.
Volume: 41
Pages: 231-238
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] ヘテロエピタキシャルGe1-xSnx中のGa活性化に及ぼすSnの効果2012
Author(s)
志村洋介, 中塚理, B. Vincent, G. Federica, T. Clarysse, W. Vandervorst, M. Caymax, R. Loo, A. Jensen, D. Petersen, 財満鎭明
Organizer
第59回応用物理学関係連合講演会
Place of Presentation
東京
Year and Date
20120315-20120318
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[Presentation] GeSn Technology: Impact of Sn on Ge CMOS Applications2011
Author(s)
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
Organizer
220th Electro Chemical Society Meeting
Place of Presentation
Boston, USA
Year and Date
20111009-20111014
Invited
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[Presentation] In-situ Ga Doping to Fully Strained Ge1-xSnx Heteroepitaxial Layers Grown on Ge(001) Substrates2011
Author(s)
Y. Shimura, S. Takeuchi, O. Nakatsuka, B. Vincent, F. Gencarelli, T. Clarysse, W. Vandervorst, M. Caymax, R. Loo, and S. Zaima
Organizer
7th International Conference on Si Epitaxy and Heterostructures
Place of Presentation
Leuven, Belgium
Year and Date
20110828-20110901
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