絶縁体上SiGe仮想基板の形成機構の解明と高機能電子デバイスへの応用

绝缘体上SiGe虚拟衬底的形成机理及其在高性能电子器件中的应用

• 批准号: 15686013
• 负责人: 宇佐美 徳隆
• 金额: $ 16.56万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15686013/
• 关键词: 歪みSi; SOI; MOSFET; SGOI; SiGe; 顕微ラマン; 歪み分布; 状態図

SOI技術と歪みSi技術を組み合わせた歪みSOI-MOSFETは次々世代のデバイスとして期待されている。そのための基盤材料として、絶縁体上にSiGe単結晶を有するSiGe-on-insulator(SGOI;絶縁体上SiGe仮想基板)の作製技術の確立が極めて重要である。昨年度の研究において、SOI基板上へのGe膜の成長と熱処理に基づく簡便な手法を提案し、均一な組成を有し、かつ歪み緩和率が高い良質なSGOIの作製条件として、Si-Ge状態図の固相線を超えない範囲のなるべく高い温度で、長時間熱処理することが有効であるという知見が得られた。本年度は、ガスソースMBE装置を利用して、SGOI上に、歪みSi薄膜の成長を試みた。具体的には、熱処理時のキャップ層であるSiO_2膜を溶液により除去した後、MBE装置に導入し、高温下で原料ガスのジシランを供給することにより歪みSi薄膜を成長した。比較試料として、従来のSi基板上の厚膜成長によるSiGe仮想基板上のSi薄膜成長も行い、顕微ラマン分光により歪み分布の評価を行った。その結果、従来の仮想基板上の歪みSi薄膜中には、SiGe/Si界面におけるミスフィット転位に起因するクロスハッチパターン状の歪み分布が存在するのに対し、SGOI上では、歪み揺らぎが大幅に抑制されていることがわかった。ラマンスペクトルのピーク位置の解析から、歪みSi薄膜中の歪み揺らぎの起源が、SGOI上では、SGOIにおける組成揺らぎであり、SiGe仮想基板上では、SiGe中の歪み揺らぎであることが明らかになった。SGOIにおける組成揺らぎは、成長条件により、更なる抑制が可能であると予想され、本手法で提案するSGOI基板は、高移動度歪みSOI-MOSFET作製に有用であることが示唆された。

SOI technology and Si technology are integrated into the next generation of SOI-MOSFETs. It is very important to establish the fabrication technology of SiGe-on-insulator(SGOI), which is used to fabricate SiGe-on-insulator(SiGe) substrates. In the past year's research, the growth and heat treatment of Ge films on SOI substrates have been simple and simple, and the composition has been uniform, and the temperature has been high. The production conditions of SGOI have been improved. The solid phase line of Si-Ge has been improved. The temperature has been increased. The heat treatment for a long time has been improved. This year, we will try to grow Si thin films by using SGOI. Specifically, the SiO_2 film solution is removed during heat treatment, and then the Si film is grown by introducing the raw material into the MBE apparatus at high temperature. Comparison of thick film growth on Si substrate, SiGe thin film growth on Si substrate, and evaluation of optical distribution As a result, in the future, the SiGe/Si interface in the Si thin film on the desired substrate will be greatly suppressed due to the existence of a misshapen distribution on the SGOI. The analysis of the position of the silicon film, the origin of the silicon film, the composition of the silicon film, the SiGe film. SGOI substrate composition, growth conditions, and suppression are possible, and this method is useful for SOI-MOSFET fabrication with high mobility.

项目成果

A.Alguno, N.Usami, T.Ujihara, K.Fujiwara, 他: "Enhanced quantum efficiency of solar cells with self-assembled Ge dots stacked in multilayer structure"Applied Physics Letters. 83. 1258-1260 (2003)

A.Alguno、N.Usami、T.Ujihara、K.Fujiwara 等人：“采用多层结构堆叠的自组装 Ge 点增强太阳能电池的量子效率”《应用物理快报》83. 1258-1260 (2003)。

K.Sawano, S.Koh, Y.Shiraki, N.Usami, K.Nakagawa: "In-plane strain fluctuation in strained-Si/SiGe heterostructures"Applied Physics Letters. 83. 4339-4341 (2003)

K.Sawano、S.Koh、Y.Shiraki、N.Usami、K.Nakakawa：“应变 Si/SiGe 异质结构中的面内应变波动”应用物理快报。

K.Kutsukake, N.Usami, K.Fujiwara, T.Ujihara, G.Sazaki, 他: "Fabrication of homogeneous SiGe-on-insulator through thermal diffusion of Ge on Si-on-insulator substrate"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L232-L234 (2003)

K.Kutsukake、N.Usami、K.Fujiwara、T.Ujihara、G.Sazaki 等人：“通过 Ge 在 Si-on-insulator 衬底上的热扩散制造均质 SiGe-on-insulator”日本应用杂志物理学。42.L232-L234（2003）

On the origin of strain fluctuation in strained-Si grown on SiGe-on-insulator and SiGe virtual substrates

绝缘体上硅锗和硅锗虚拟衬底上生长的应变硅应变波动的起源

• 发表时间: 2004
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 85
• 作者: N.Usami;K.Arimoto;K.Sawano;K.Kutsukake
• 通讯作者: K.Kutsukake

Observation of strain field fluctuation in SiGe-relaxed buffer layers and its influence on overgrown structures

• DOI: 10.1016/j.mssp.2004.09.100
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Materials Science in Semiconductor Processing
• 影响因子: 4.1
• 作者: K. Sawano;N. Usami;K. Arimoto;S. Koh;K. Nakagawa;Y. Shiraki