伸張歪ゲルマニウム層形成のためのゲルマニウムスズバッファ層成長

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高正孔移動度が期待される一軸圧縮歪Geのために、MOSFETのソースドレイン(S/D)にGeより格子定数の大きなGeSnをストレッサーとして用いることが有効である。このとき、S/D部の低抵抗化のためにGeSnへ高濃度に不純物をドーピングしなければならない。一方で、Ge中のSnの平衡固溶限は非常に小さく、大きな一軸圧縮歪をGeチャネルに印加するために固溶限を超えて導入されたSnの析出を抑制しなければならない。これらを両立するため、また、Geデバイス作製プロセスへの適合のためには、不純物の低温活性化プロセスの確立が不可欠である。そこで本研究では、p形不純物のうち、低温におけるGeへの固溶限が最も大きなGaを、GeSn成長中に同時照射するin-situドーピングに着目した。一方で、GaはGeの成長中にサーファクタントとして表面に偏析することが知られており、均一なドーピング領域の形成が困難であると考えられる。様々なSn組成を有するGeSnのGa深さ方向プロファイルおよびその電気的特性を調べた。その結果、Snを導入することで、均一なGa深さ方向プロファイルが実現できることが明らかになった。これは、原子半径の大きなSnが成長中常に表面に存在するために、Ga原子は表面で安定でなくなった結果、Gaのサーファクタント効果が抑制されたことを示唆している。また、Snを導入することで、150℃という低温成長中に5.5×10^<19>/cm^3のGaが完全に活性化することを明らかにした。これは、Gaと結合して活性化を妨げると考えられている膜中の原子空孔とSnがより安定に結合したためと示唆される。さらに、GeSnにドープされたGaは、200℃から600℃の範囲において安定であり、Geチャネルデバイスプロセスへの親和性が高く、低温で活性化可能な均一GaドーピングにSn導入が有効であることを明らかにした。