高移動度半導体薄膜の低温プロセス技術に基づく超高速フレキシブルCMOSの開発

基于高迁移率半导体薄膜低温工艺技术的超高速柔性CMOS的开发

• 批准号: 20J01059
• 负责人: 茂藤 健太
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01059/
• 关键词: ゲルマニウムスズ; 薄膜トランジスタ（TFT）; 固相成長; 薄膜トランジスタ

本研究では、プラスチック上のpチャネル/nチャネル薄膜トランジスタ（TFT）からなるCMOSを構築し、ウェアラブルで高性能な情報端末を実現することを目指して研究を進めてきた。これを実現し得る半導体材料として、GeおよびGeSnに着眼し、前年度までに、pチャネルGeSn-TFTの高性能化とnチャネルTFTに向け必須となる低電子障壁を有する金属/Geコンタクトの形成を実現した。本年度は、金属/Geコンタクトの更なる理解・制御とnチャネルTFTの作製に取り組んだ。前年に形成したp型Ge上ZrNショットキー障壁について、ZrN/多結晶Ge構造の断面構造を詳細に観察したところ、界面に窒素を含む非晶質層が形成されていることが明らかになった。これは、低電子障壁の実現を困難にしていたフェルミレベルピニング（FLP）を界面層の窒素由来のダイポールが緩和していることを示唆している。このZrN/非晶質界面層/多結晶Ge構造について、ZrNを選択エッチングした後、仕事関数の異なる種々の金属を形成する実験を行った。この結果、金属の仕事関数を反映して整流特性の変化が確認でき、多結晶Ge上でショットキー障壁高さの広範な制御が可能であることを示すことができた。本技術は、TFTのみならず、金属コンタクトを持つあらゆる多結晶Geの電子デバイスにも適用可能である。これまでに構築してきた技術を元に、多結晶Ge上ZrNコンタクトをソース/ドレインに用いたnチャネルTFTを作製した。伝達特性、出力特性から典型的なnチャネルトランジスタ動作が確認できた。このnチャネルTFTを前年度までに確立したpチャネルTFTと組み合わせることで、CMOS回路への応用が期待される。

The purpose of this study is to improve the performance of CMOS thin films (TFT). In this study, the results show that the performance of thin films is very high in this study. in this study, we need to improve the performance of thin films. It can be seen that the semi-metallic materials, the Ge GeSn, the previous year, the high performance GeSn-TFT, the high performance TFT, the low power barrier must be protected with metal

项目成果

絶縁膜上におけるSn添加Ge薄膜の固相成長とTFT応用

绝缘膜上固相生长Sn掺杂Ge薄膜及TFT应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 古賀 泰志郎;永野 貴弥;茂藤 健太; 山本 圭介; 佐道 泰造
• 通讯作者: 佐道 泰造

金属/多結晶Ge界面におけるフェルミレベルピニングの緩和とショットキー障壁制御

金属/多晶Ge界面费米能级钉扎的弛豫和肖特基势垒控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 高山 智成;茂藤 健太;都甲 薫;王 冬;山本 圭介
• 通讯作者: 山本 圭介

多結晶Ge 系薄膜における分光感度の初実証

首次展示多晶锗基薄膜的光谱灵敏度

• 发表时间: 2021
• 作者: Tatsuya Inagaki;Katsura Igai;Yuichi Hongoh;Kenji Matsuura;Shimoda Jiro;須田智晴;Shimoda Jiro;溝口拓士，茂藤健太，末益崇，都甲薫
• 通讯作者: 溝口拓士，茂藤健太，末益崇，都甲薫

Interface-Modulated Solid-Phase Crystallization of Sn-Doped Ge Ultra-thin Films for Advanced TFT

用于先进 TFT 的 Sn 掺杂 Ge 超薄膜的界面调制固相结晶

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Sadoh;T. Nagano;T. Koga;K. Moto;and K. Yamamoto
• 通讯作者: and K. Yamamoto

多結晶Ge膜におけるアクセプタ欠陥低減と分光感度実証

多晶Ge薄膜中受主缺陷减少和光谱灵敏度的演示

• 发表时间: 2021
• 作者: 溝口拓士;今城利文;茂藤健太;末益崇;都甲薫
• 通讯作者: 都甲薫