局所酸化濃縮による歪みGe-On-Insulator基板の形成

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。

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。