权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

ランタン酸化物をゲート絶縁膜とするGeデバイスのプロセス最適化に関する研究

以氧化镧为栅绝缘膜的Ge器件工艺优化研究

基本信息

批准号：
09J08103
负责人：
宋在烈
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08103/
关键词：
MOSFET ゲルマニウムゲート絶縁膜 High-k La_2O_3 Ge

项目摘要

La_2O_3/Ge構造において熱処理によるLa_2O_3膜へのGeの拡散やGe亜酸化物形成がデバイス特性を悪化させるため、La_2O_3を堆積する前のGe基板表面を極薄のSi層を用いてキャップしGeの拡散や亜酸化物形成抑制及びそれに従う電気特性の改善に関して検討を行った。先ず硬X線光電子分光法により導入したSi層の膜厚が1nm以上であればGeの拡散や亜酸化物の形成が完全に抑制できることがわかった。また導入したSi層により熱処理時にLa-silicateが形成されLa_2O_3膜中の酸素欠損による膜中電荷トラップ密度が低減できることを確認した。一方、導入したSi層が0.5nm程度と薄くSi層導入に関係なくGe亜酸化物が形成される場合、膜中電荷トラップ密度が大きく増加し、MOSFETの特性劣化が見られる。従ってLa_2O_3/Ge-MOSFETにおいてGe亜酸化物形成の抑制は必須であることが明確になった。さらに本研究では導入したSi層の相状態によるGe基板との界面特性に関しても検討を行った。Si層の堆積後高温熱処理によりSi層が結晶化(固相エピタキシャル成長)した場合、SiとGe格子定数のミスマッチによる欠陥発生のため界面準位密度が増加してしまう。それに対し熱処理温度を下げSi層を非晶質に維持した場合、界面準位密度の低減が見られ、La_2O_3/Gep-MOSFETにおいてサブスレッショルド特性の改善や移動度の増加が確認できた。本研究により得られたSi層挿入による高性能La_2O_3/Gep-MOSFETはSiや化合物半導体をベースとするn-MOSFETと融合する形での応用が期待できる。

La_2O_3/Ge structure in the heat treatment of La_2O_3 film Ge dispersion and Ge oxide formation in the heat treatment of La_2O_3 film before the deposition of Ge substrate surface thin Si layer in the heat treatment of Ge dispersion and Ge oxide formation inhibition and other related to the improvement of electrical characteristics. First, hard X-ray photoelectron spectroscopy was used to completely suppress the formation of Ge dispersion and acid in Si layer with film thickness of 1nm or more. The formation of La-silicate in the Si layer during heat treatment and the decrease of the charge density in the La_2O_3 film were confirmed. When the Si layer is 0.5 nm or thinner, the charge density in the film increases and the MOSFET characteristics deteriorate. La_2O_3/Ge-MOSFET must be clearly defined to inhibit the formation of Ge oxide. In this paper, we study the phase state of Si layer and the interface characteristics of Ge substrate. When Si layer is crystallized (solid phase growth) by high temperature heat treatment after deposition, Si and Ge lattice density increases. In addition, the decrease of interface quasi-density and the increase of mobility of La_2O_3/Gep-MOSFET were confirmed when Si layer was kept amorphous under different heat treatment temperatures. In this study, we have obtained high performance La_2O_3/Gep-MOSFET and Si compound semiconductor.