面方位混載型・歪みゲルマニウム超薄膜の創製と超高速トランジスタへの応用

混合表面取向超薄应变锗薄膜的制备及其在超高速晶体管中的应用

• 批准号: 12J04434
• 负责人: 黒澤 昌志
• 金额: $ 2.53万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04434/
• 关键词: IV族半導体; 低温結晶化; ゲルマニウム; スズ; シリコン; ショット・キー障壁高さ; GeSn; 金属誘起固相成長; レーザーアニール

本研究では、次世代集積回路に向けた絶縁膜上におけるGe系IV族半導体の高品質形成およびデバイス実証を目標としている。本年度得られた主な成果を以下にまとめる。(1) Geとの共晶反応する金属群（Ag、Al、Au、Sn）の中で、Geとの共晶温度が最も低いSn（共晶温度: 231℃）を用いた金属誘起結晶化法を提案し、非晶質Geの結晶化温度を500℃から150℃に低温化できることを明らかにした。加えて、本手法が非晶質Siの低温結晶化に対しても有効なことを見出した。(2) 絶縁膜上におけるGe系IV族半導体の更なる高品質形成を目指し、被結晶化膜の極表面のみを局所的に溶融させる水中レーザ結晶化法をGeSn混晶系へと展開した。非晶質Geに2%程度のSnを添加すれば、レーザ照射時に発生するGe膜の損傷/凝集が抑制できることを発見した。強いエネルギーでのレーザ照射が可能となった結果、GeSnの結晶粒径は約0.01μm（Sn添加なし）から約1μm（Sn=2%添加）に増大した。素子サイズに匹敵する大粒径GeSnの低温・高品位形成の同時実現である。大粒径化したGeSn膜は、２軸伸張歪み（約1%）が導入されていること、比較的良好なHall正孔移動度（100 cm2/Vs）を有することも判明した。(3) 多結晶GeSnの有用性を実証すべく、多結晶GeSnを用いて，ジャンクションレスタイプのFinFETを試作した。Finの幅17 nmの素子でドレイン電流のON/OFF比=５桁を達成した。狭バンドギャップのGeSnで、確実なオフ動作を初めて実証した重要な成果である。

This research aims to demonstrate the high-quality formation of Ge-based Group IV semiconductors on insulated films for next-generation integrated circuits. This year's main achievements are as follows: (1) Ge and eutectic reaction metal group (Ag, Al, Au, Sn) is the middle one, Ge and eutectic temperature is the lowest and Sn (eutectic temperature: 231℃), a metal-induced crystallization method was proposed, and the crystallization temperature of amorphous Ge was 500℃ and 150℃, and the low temperature was reduced to 150℃. This method is effective in low-temperature crystallization of amorphous Si. (2) High-quality electrodes are formed on the insulating film of Ge-based Group IV semiconductors, and the electrodes are crystallized films. The crystallization method of melting and water in the surface is a GeSn mixed crystal system and the development of the GeSn mixed crystal system. Amorphous Ge has been added to Sn at a level of 2%, and the damage/aggregation of the Ge film caused by irradiation has been suppressed. The result of strong irradiation is possible, and the crystal particle size of GeSn is about 0.01μm (Sn added) and about 1μm (Sn=2% added), which makes it larger. The low-temperature and high-grade formation of GeSn's large particle size is comparable to that of GeSn. The GeSn film has a larger particle size, the 2-axis stretching distortion (approximately 1%) has been introduced, and the comparatively good Hall positive hole mobility (100 cm2/Vs) has been confirmed. (3) The usefulness of polycrystalline GeSn has been proved, the utility of polycrystalline GeSn has been proved, and the trial production of FinFET has been carried out. Fin's width is 17 nm, and the current ON/OFF ratio = 5 桁を is achieved. The narrow バンドギャップのGeSnで, the confirmed なオフaction をInitial めて実证したimportant なachievement である.

项目成果

半導体結晶の製造方法、半導体結晶および半導体デバイス

半导体晶体的制造方法、半导体晶体以及半导体装置

• 发表时间: 2014

Atomically-Coherent-Coalescence of Two Growth-Fronts in Ge Stripes on Insulator by Rapid-Melting Lateral- Crystallization

通过快速熔化横向结晶实现绝缘体上 Ge 条带中两个生长前沿的原子相干聚结

• DOI: 10.1149/2.005303jss
• 发表时间: 2013
• 期刊: ECS Journal of Solid State Science and Technology
• 影响因子: 2.2
• 作者: M. Kurosawa;K. Toko;T. Sadoh;I. Mizushima;and M. Miyao
• 通讯作者: and M. Miyao

Hybrid-Formation of Single-Crystalline Ge(Si,Sn)-on-Insulator Structures by Self-Organized Melting-Growth

自组织熔融生长杂化形成绝缘体上单晶Ge(Si,Sn)结构

• 发表时间: 2013
• 作者: M. Miyao;R. Matsumura;M. Kurosawa;K. Toko;and T. Sadoh
• 通讯作者: and T. Sadoh

半導体薄膜の形成方法

半导体薄膜的形成方法

• 发表时间: 2013

Liquid-Sn-driven lateral growth of poly-GeSn on insulator assisted by surface oxide laver

表面氧化层辅助的绝缘体上液体锡驱动的多GeSn横向生长

• 发表时间: 2013
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: M. Kurosawa;et al.
• 通讯作者: et al.