Creation of Artificial Crystal with Atomically-Controlled Group-IV Semiconductor Heterostructures

用原子控制的 IV 族半导体异质结构制造人造晶体

基本信息

  • 批准号:
    15206031
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.87万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Purpose of this project is development of atomic layer-by-layer growth process for various kinds of hetero materials (e.g. Si, Ge, C and etc.) and creation of artificial crystal with atomically-controlled group-IV semiconductor heterostructures by using our established techniques of Langmuir-type adsorption and reaction control in chemical vapor deposition. It is found that atomic-order ultrathin film of C and N on Si-Ge group-IV semiconductor surface and subsequent Si epitaxial film on the surface at low temperature can be formed. This result enables to realize an atomic-layer doped group-IV semiconductor heterostructure. It is also found that, by C introduction, thermal stability of a Si atomic layer on Ge surface is improved and critical thickness of strained Si_<1-x>Ge_x epitaxial film on Si(100) is increased. In the case of Si epitaxial growth on the P atomic layer formed on strained Si_<1-x>Ge_x/Si(100), surface segregation phenomenon is effectively suppressed by use of Si_2H_6 instead of SiH_4 as a reactant gas, and maximum P atom concentration exceeds far above 10^<21>cm^<-3> at the heterointerface of Si_<1-x>Ge_x/Si. By using surface reaction enhancement under low-energy ECR Ar plasma irradiation, high quality epitaxial growth of atomic-order flat Si and strained Ge films without substrate heating is realized. Atomic-order nitridation control and subsequent Si epitaxial growth on the nitrided surface are also realized by the plasma process, and maximum N atom concentration reaches about 2x10^<21>cm^<-3> (atomic ratio of 4%) in the 2nm-thick ultrathin buried region. It is found that highly strained 1nm-thick Ge films can be epitaxially grown on Si(100). These results are very useful for realization of the high quality multilayer film with atomically-controlled group-IV semiconductor heterostructures.
该项目的目的是开发各种异质材料(如Si、Ge、C等)的原子逐层生长工艺,并利用我们已建立的IV族半导体异质结构制造具有原子控制的IV族半导体异质结构的人造晶体。化学气相沉积中朗缪尔型吸附和反应控制技术。发现可以在低温下在Si-Ge IV族半导体表面形成C和N的原子级超薄膜以及随后在表面形成的Si外延薄膜。这一结果使得能够实现原子层掺杂的IV族半导体异质结构。还发现,通过C的引入,提高了Ge表面Si原子层的热稳定性,并增加了Si(100)上应变Si_<1-x>Ge_x外延膜的临界厚度。在应变Si_<1-x>Ge_x/Si(100)上形成的P原子层上进行Si外延生长时,采用Si_2H_6代替SiH_4作为反应气体,有效抑制了表面偏析现象,且最大的P原子Si_<1-x>Ge_x/Si异质界面处的浓度远超过10^21cm^-3>。利用低能ECR Ar等离子体辐照下的表面反应增强,实现了无需衬底加热的原子级平坦Si和应变Ge薄膜的高质量外延生长。原子级氮化控制和后续氮化表面Si外延生长也通过等离子体工艺实现,2nm时最大N原子浓度达到约2x10^<21>cm^<-3>(原子比为4%) -厚超薄掩埋区域。研究发现,可以在Si(100)上外延生长高应变的1nm厚的Ge薄膜。这些结果对于实现具有原子控制的IV族半导体异质结构的高质量多层薄膜非常有用。

项目成果

期刊论文数量(214)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Epitaxial Growth of SiGe Alloy and Its Atomic Layer Control (Technical Review Paper)(in Japanese)
SiGe合金的外延生长及其原子层控制(技术评论论文)(日文)
Atomic-Layer Doping in Si by Alternately Supplied NH_3 and SiH_4
交替供应NH_3和SiH_4对Si进行原子层掺杂
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y.Jeong et al.
  • 通讯作者:
    Y.Jeong et al.
Fabrication of 0.12-μm SiGe-Channel MOSFET Containing High Ge Fraction with Ultrashallow Source/Drain Formed by Selective B-Doped SiGe CVD
采用选择性 B 掺杂 SiGe CVD 形成超浅源极/漏极的高 Ge 含量 0.12μm SiGe 沟道 MOSFET 的制造
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S.Watanabe;A.B.M.H.Rashid;T.Kikkawa;Takaaki Manaka 他4名;D.Lee et al.
  • 通讯作者:
    D.Lee et al.
Photo detection characteristics of Si/Si_<1-x>Ge_x/Si p-i-n diodes integrated with optical waveguides
光波导集成Si/Si_<1-x>Ge_x/Si p-i-n二极管的光探测特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A.Kaneta;M.Funato;G.Marutuki;Y.Narukawa;T.Mukai;Y.Kawakami;A.Yamada et al.
  • 通讯作者:
    A.Yamada et al.
SiGe系エピタキシャル成長とその原子層制御
SiGe外延生长及其原子层控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    室田淳一;櫻庭政夫
  • 通讯作者:
    櫻庭政夫
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  • 资助金额:
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