局所酸化濃縮による歪みGe-On-Insulator基板の形成

通过局部氧化富集形成应变Ge-On-Insulator衬底

• 批准号: 09F09271
• 负责人: 中島 寛
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09271/
• 关键词: 半導体物性; 電子・電気材料; 結晶工学; 先端機能デバイス; 絶縁膜

本研究では、SOI上にSiGe結晶薄膜をエピタキシャル成長させ、それを酸化することにより歪みSiGe-On-Insulator(SGOI)基板を作成する手法の確立を目的としている。H23年度は、SGOI層への歪み制御の研究を実施し、以下の成果を得ている。(1)SGOI層への歪み導入のため、初期Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚の異なる基板(初期膜厚:80、160、250、400nm)をGe濃度50%まで濃縮(濃縮後膜厚:11、23、35、56nm)し、歪み率(εc)と正孔移動度(μh)との相関を調べた。その結果、SiGe膜厚が薄い程、高いεcと高いμhを有する基板が形成できることを示した。これは、高い圧縮歪みと高い結晶性に起因する。(2)初期Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚が80nmの基板に対して、酸化濃縮によりGe濃度の異なるSGOI基板を作成し、εcのGe濃度依存性を調べた。その結果、εcはGe濃度が50%以上で急激に低下して歪みが緩和すること、それに伴って積層欠陥や微小な双晶等の欠陥が生成されることを明らかにした。(3)FhのGe濃度依存性は、Ge濃度50%以上でほぼ一定値(μh=570cm^2/Vs)に保たれた。これは、Geの高濃度化による移動度向上、歪み効果の低減による移動度劣化が共存した結果と解釈される。従って、高品質SGOI形成にはGe濃度50%が最適で、その場合のεcとμhはそれぞれ1.7%と570cm^2/Vsである。

This study で は, SOI に crystallization SiGe thin film を エ ピ タ キ シ ャ ル growth さ せ, そ れ を acidification す る こ と に よ り slanting み SiGe - On - Insulator (SGOI substrate を made す る gimmick の establish を purpose と し て い る. In the year H23, を, the research on the み control of み by the へ of the SGOI layer was implemented を, and the following achievements are を and て る る る. Layer (1) SGOI へ の slanting み import の た め, initial Si_ < 0.93 > Ge_ < 0.07 > the film thickness is の different な る substrate (initial film thickness: 80, 160, 250 and 400 nm) を Ge concentration 50% ま で enrichment (film thickness after enrichment: 11, 23, 35, 56 nm) し, slanting み rate (c) epsilon と moving hole degrees (mu h Youdaoplaceholder0 と the key of を is べた. そ の results, SiGe thin film thickness が い range, high い epsilon と high い mu c h を have す る substrate が form で き る こ と を shown し た. Youdaoplaceholder2 れ, high compression distortion みと, high <s:1> crystallinity に cause する. (2) early Si_ < 0.93 > Ge_ < 0.07 > film thickness が 80 nm の substrate に し seaborne て, acidification concentration に よ り Ge concentration の different な る SGOI substrate を made し, epsilon c の Ge concentration dependence を べ た. そ の results more than 50%, concentration of epsilon c は Ge が で nasty shock に low し て slanting み が ease す る こ と, そ れ に with っ て horizon owe 陥 や tiny な twin etc. の owe 陥 が generated さ れ る こ と を Ming ら か に し た. (3) the Fh の, Ge concentration dependence は, more than 50% of the Ge concentration で ほ ぼ must nt (mu h = 570 cm ^ 2 / Vs) に bartender た れ た. <s:1> れ による, Ge <s:1> high concentration による mobility upward, み effect <s:1> low による mobility deterioration が coexistence た た result と dissolving される. 従 っ て, high-quality SGOI form に は Ge concentration 50% が optimal で, そ の occasions の epsilon と mu c h は そ れ ぞ れ 1.7% と 570 cm ^ 2 / Vs で あ る.

项目成果

Defect characterization and control for SiGe-on-insulator (Invited)

绝缘体上 SiGe 的缺陷表征和控制（特邀）

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceeding of 10th International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology (ICSICT2010)
• 作者: D.Wang;H.Yang;H.Nakashima
• 通讯作者: H.Nakashima

"Mobility and strain evaluations of SiGe-on-insulator substrates with different SiGe layer thickness and Ge fraction

“具有不同 SiGe 层厚度和 Ge 含量的绝缘体上 SiGe 衬底的迁移率和应变评估

• 发表时间: 2011
• 作者: H. Yang;D. Wang;H. Nakashima
• 通讯作者: H. Nakashima

Effect of Al2O3 Deposition and Subsequent Annealing on Passivation of Defectsin Ge-rich SiGe-on-Insulator

Al2O3 沉积和后续退火对绝缘体上富Ge SiGe 缺陷钝化的影响

• 发表时间: 2011
• 期刊: Key Engineering Material
• 作者: H.Yang;M.Iyota;S.Ikeura;D.Wang;H.Nakashima
• 通讯作者: H.Nakashima

Optical and Electrical Characterization of Defects in SiGe-on-Insulator

绝缘体上 SiGe 缺陷的光学和电学表征

• 发表时间: 2009
• 期刊: The Electrochemical Society Transactions Vol. 25, No.7
• 作者: H.Nakashima;D.Wang;H.Yang
• 通讯作者: H.Yang

Defect control by Al deposition and the subsequent post-annealing for SiGe-on-insulator substrates with different Ge fractions

• DOI: 10.1016/j.tsf.2009.09.179
• 发表时间: 2010-02
• 期刊: Thin Solid Films
• 影响因子: 2.1
• 作者: Hai-gui Yang;Dong Wang;H. Nakashima;K. Hirayama;Satoshi Kojima;Shogo Ikeura