人工IV族半導体の形成と光・電子物性制御

人造 IV 族半导体的形成以及光学和电子特性的控制

基本信息

批准号：
11232202
负责人：
白木靖寛
金额：
$ 160.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11232202/
关键词：
人工IV族半導体シリコンゲルマニウム光エレクトロニクス電子物性光物性電界効果型トランジスタ電界効果型トランジス発光ダイオード CMP 低温Si層 SiGe 変調ドーピング電界効果トランジスタ島状成長自己触媒リン吸着デジタル制御初期酸化

项目摘要

平成15年度の研究成果は、大きく分けて次の3つの項目に分けられる。(1)良質な緩和SiGe疑似基板作製に関する研究、(2)歪みSiおよびGeチャネルトランジスタの試作と評価、(3)SiGe量子構造の発光特性の評価、(4)Si中のN原子原子層ドーピング、である。(1)においては、イオン打ちこみを行ったSi基板上のSiGe薄膜エピタキシャル成長について評価し、イオン打ち込みによって、平坦でありながら、薄くかつ緩和率の高いSiGe疑似基板を作製できる技術の確立に成功した。(2)では、歪みSiチャネル素子は高移動度を有しているが、チャネル端の自由表面による応力緩和が素子を微細化することによりチャネル全体に及ぶと考えられるため、微細素子では歪みSi薄膜が示す高キャリア移動度が達成されない懸念がある。我々は、実験的に、メサ構造の両端部近傍では歪み緩和が起こっていること、またメサ構造の歪み分布が素子サイズに大きく依存すること、さらにシミュレーションにより、バンド構造が大きく変化することを見出し、今後の素子設計の基礎データを得た。(3)では、SiGe量子構造と並んでSiベース発光材料として期待されている鉄シリサイドの発光とSiGe量子構造の発光との比較を行った。両者の発光強度および温度特性はほぼ同じであり、化合物半導体の発光強度に比べると3桁から4桁低いことがわかった。実用化を考えた場合、SiGe量子構造および鉄シリサイド材料の更なる改善が必要であることが示された。(4)では、N原子層形成si(100)表面上において、500℃という低温でのCVD法によりSi薄膜がエピタキシャル成長することを見いだし、3nm間隔の多層N原子層ドーピング構造を実現した。また、Si(100)基板非加熱下での低エネルギーECR Arプラズマ支援により、原子層オーダでのSiエピタキシャル成長制御を実現するとともに、Si薄膜の結晶性劣化要因はArイオン打ち込みによるダメージであることを見いだし、Siエピタキシャル薄膜の高品質化を実現した。本研究で得られた成果については、平成16年度の「成果とりまとめ」において、ワークショップおよび成果報告冊子の作成を通してまとめる予定である。

2003年的研究结果可以广泛分为三类：（1）关于制造高质量放松的Sige伪伪底物的研究，（2）原型和应变的SI和GE通道晶体管的评估，（3）评估SIGE量子结构的发射特性，以及（4）对（4）对n- n-at-at-Atamic astom atom atom at s si si si si si si si si si si si。在（1）中，评估了SIGE薄膜在离子植入的Si底物上的外延生长，并成功地确定了该技术，可以通过离子植入物产生扁平，薄且高的松弛速率SIGE伪底物。在（2）中，尽管紧张的Si通道元件具有较高的迁移率，但人们认为，通过小型化元件，通道边缘的自由表面延伸到整个通道引起的应力松弛，因此人们担心在细元素中无法实现受紧张的Si薄膜表现出的高载体迁移率。我们通过实验发现，应变松弛发生在台面结构的两端附近，台面结构的失真分布在很大程度上取决于设备的尺寸，并且频带结构通过模拟急剧变化，并获得了未来设备设计的基本数据。在（3）中，我们比较了铁硅硅的发射，预计将是一种基于SI的发光材料以及SIGE量子结构，以及SIGE量子结构的发射。两者的发射强度和温度特性几乎相同，发现比化合物半导体的发射强度低三到四个数量级。在考虑实际应用时，已经表明需要进一步改善SIGE量子结构和铁硅材料。在（4）中，发现使用CVD方法在500°C的低温下使用CVD方法在N-ATOM层形成Si（100）的表面上外恋生长，导致多层N-原子层掺杂结构具有3 nm的间隔。 Furthermore, by supporting low-energy ECR Ar plasma under non-heating of Si(100) substrates, Si epitaxial growth control was realized on the order of atomic layers, and we found that the reason for the deterioration of the crystallinity of Si thin films was damage caused by Ar ion implantation, resulting in high quality of Si epitaxial thin films.从这项研究中获得的结果将通过创建研讨会和报告结果的小册子在2004年的“结果摘要”中汇编。