極薄Ｇｅチャネルにおけるキャリア輸送機構の理解と制御

理解和控制超薄Ge通道中的载流子传输机制

• 批准号: 13F03058
• 负责人: 鳥海 明
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03058/
• 关键词: ゲルマニウム; FET; 移動度; 水素アニール; 酸素不純物; GeOI; n-MOSFET

ここ数年間でGe FETにおける電子移動度の散乱機構に関する研究をすすめ，本研究において，次の三点について極めて大きな展開があった。１）従来GeO2がGe上絶縁膜としてベスト材料と報告されてきたが，熱力学的にはGeO2は不安定材料である。そこで酸化物の安定性という観点から，酸化物の生成エネルギーとGeとの反応性という観点から考えたところ，もっとも安定なゲートスタック形成のための絶縁膜としてY2O3，特にGeO2中へのY2O3の導入が極めて安定な界面を実現することがわかった。２）n-チャネルGe FETにおいては電子濃度が高くなると移動度が急激に劣化することがわかってきた。電子濃度が高い領域における散乱機構は界面での凹凸散乱が主に効いていると理論的に報告されている。そこで徹底的にGe表面の原子レベル平坦化を狙い，100%水素ガス中で熱処理をした結果，サブミクロン領域にわたって原子レベル平坦性が確認された。その基板上にFETを作製し移動度を評価したところ，高電子濃度領域における移動度が大幅に向上した。３）同一プロセスを用いてもGe基板の種類によって移動度が異なることが見つけられた。その起源を明らかにすべく基板の詳細を調べた。MIS構造におけるC-V特性には違いがない。つまり界面の差ではなく基板中の散乱機構の違いである。基板を水素アニールすることによって移動度が低い方の基板の移動度が向上することも明らかになった。さらに水素アニール条件の違いによる基板の変化をSIMSで観測したところ，基板中の酸素濃度が大きく異なることがわかった。そこでチャネル領域における酸素濃度を下げることがきわめて重要であると結論することができる。上記の様に，散乱機構という観点からきわめて決定的に重要な結果が得られたと言える。

こ こ years で Ge FET に お け る electronic mobile degrees の scattered institutions に masato す る research を す す め, this study に お い て, at three times の に つ い て extremely め て big き な expand が あ っ た. 1) 従 to GeO2 が Ge never try on membrane と し て ベ ス ト material と report さ れ て き た が, thermodynamic に は GeO2 は unrest material で あ る. そ こ で acidification content の stability と い う 観 point か ら, acidification content の generated エ ネ ル ギ ー と Ge と の anti 応 sex と い う 観 point か ら exam え た と こ ろ, も っ と も settle な ゲ ー ト ス タ ッ ク form の た め の never try membrane と し て Y2O3, trevor に in GeO2 へ の Y2O3 の import が extremely め て settle な interface を be presently す る こ と が わ か っ た. 2) n - チ ャ ネ ル Ge FET に お い て は high electron concentration が く な る と degradation degree of mobile が nasty shock に す る こ と が わ か っ て き た. High electron concentration が い field に お け る scattered institutions は interface で の is concave and convex scattered が main に unseen い て い る と theory に report さ れ て い る. の そ こ で thorough に Ge surface atomic レ ベ ル wafer を previously い, 100% water element ガ ス of で hot 処 を し た results, サ ブ ミ ク ロ ン field に わ た っ て atomic レ ベ ル flatness が confirm さ れ た. そ の substrate に FET を を evaluation system し mobile degrees to 価 し た と こ ろ, high electron concentration field に お け る mobile degrees が に sharply upward し た. 3) For the same プロセスを, the によって mobility が of the same type of プロセスを て base plate is different in なる とが とが とが とが とが can be found in けられた けられた. Youdaoplaceholder0 そ origin を description ら にすべく にすべく substrate <e:1> details を tone べた. The MIS construction におけるC-V feature に に violation <s:1> がな. The interface of ま ま なく is <s:1> poor and で なく なく なく the base board has <s:1> scattered structures and <s:1> violations of である である. Substrate を water element ア ニ ー ル す る こ と に よ っ て low degree of mobile が い party の substrate の が mobile degrees upward す る こ と も Ming ら か に な っ た. さ ら に water element ア ニ ー ル conditions の violations い に よ る substrate の variations change を SIMS で 観 measuring し た と こ ろ, substrate concentration が の acid in big き く different な る こ と が わ か っ た. そ こ で チ ャ ネ ル field に お け る acid under the element concentration を げ る こ と が き わ め て important で あ る と conclusion す る こ と が で き る. Written の others に, scattered と い う 観 point か ら き わ め decided て に important な results が ら れ た と said え る.

项目成果

「Critical Roles of Doped-Metal Cation in GeO2 for Gate Stack Formation on Ge」

“GeO2 中掺杂金属阳离子对于 Ge 上栅极堆叠形成的关键作用”

• 发表时间: 2015
• 作者: Cimang Lu;Choong Hyun Lee;Tomonori Nishimura;Akira Toriumi
• 通讯作者: Akira Toriumi

"Significant enhancement of High-Ns Electron Mobility in Ge n-MOSFETs with Atomically Flat Ge/GeO2 Interface."

“具有原子平坦的 Ge/GeO2 界面的 Ge n-MOSFET 中的高 Ns 电子迁移率显着增强。”

• DOI: 10.1149/06103.0147ecst
• 发表时间: 2014
• 期刊: ECS Transactions
• 作者: C. H. Lee;T. Nishimura;C. Lu;W. Zhang;K. Nagashio;and A. Toriumi
• 通讯作者: and A. Toriumi

Significant Enhancement of High-N s electron mobility in Ge n-MOSFETs

• 发表时间: 2013
• 作者: C. Lu;T. Tabata;T. Nishimura;K. Nagashio;A. Toriumi

Enhancement of thermal stability and water resistance in yttrium-doped GeO2/Ge gate stack

• DOI: 10.1063/1.4868032
• 发表时间: 2014-03
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Cimang Lu;C. Lee;Wenfeng Zhang;T. Nishimura;K. Nagashio;A. Toriumi

"High performance Ge n- and p-MOSFETs for advanced CMOS"

“用于先进 CMOS 的高性能 Gen n- 和 p-MOSFET”

• 发表时间: 2013
• 作者: A. Toriumi;C. H. Lee;T. Tabata;and T. Nishimura
• 通讯作者: and T. Nishimura