通过使用超薄单晶锗薄膜显着提高电子迁移率

– 有助于高速、低功耗集成电路–

研究员：Wen Hsin Chang，AIST 研究员，纳米电子研究所，Toshifumi Irisawa，该研究所 3D 集成系统组高级研究员，Tatsuro Maeda，该研究所研究经理

摘要

研究人员开发了一种在两个绝缘层之间制造均匀的锗 (Ge) 超薄膜的方法。他们还发现，当均匀的超薄Ge薄膜的厚度减薄到10 nm以下时，电子迁移率显着提高。

Ge超薄膜的横截面TEM图像（左）和Ge薄膜中电子迁移率的片状电子密度依赖性（右）

研究人员开发了一种半导体转移技术，用于制造厚度低于10纳米的Ge单晶薄膜。晶格匹配外延生长和选择性蚀刻得到了完善和利用。与半导体的常识相反，随着Ge单晶膜厚度的减薄，电子迁移率显着增加。这可能归因于Ge能带结构的调制。

为了降低功耗，已经推动了Ge晶体管的研发。由于Ge晶体管具有比硅更高的电子和空穴迁移率，因此可以降低Ge晶体管的工作电压。然而，由于缺乏高质量的Ge单晶薄膜，高性能Ge晶体管仍无法实现量产。

为了实现高性能超低功耗Ge-LSI，研究人员将建立更精确的薄膜形成工艺，以提高迁移率并阐明新发现现象背后的机制。