積層半導体基板におけるキャリア輸送特性の高精度抽出法に関する研究
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21K04160
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
佐藤 伸吾 関西大学, システム理工学部, 准教授 (60709137)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 積層半導体基板 / 伝送線路モデル / チャネル伝導 / 低電界移動度 / シート抵抗 / 移動度 / 界面電荷密度 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、新規材料や積層構造化により半導体素子能力の向上を模索する研究・開発が活発化しており、積層構造の界面品質に起因する電気物性の評価技術が求められている。
本研究は半導体素子形成工程を経ることなく、積層構造を有する半導体基板のキャリアの輸送特性・積層構造界面の電気的品質を、高精度に評価する手法を開発することを目的としている。様々な積層基板に適用可能な電気物性評価手法を開発することにより、半導体素子の開発速度の向上、半導体素子能力の向上に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は半導体素子の形成工程を経ることなく、積層構造を有する半導体基板の電気物性・界面品質を、高精度に評価する手法を開発することを目的とする。積層基板向けの電気物性の評価手法であるPseudo-MOS法を交流法に拡張し、積層薄膜界面の電気的品質を評価する手法を開発する。
2022年度は2021度に構築した交流信号伝搬モデルと測定結果の差異を検証する実験を実施した。具体的には交流Pseudo-MOS法にKelvin法を適用して得られたインピーダンス特性において、半導体基板の裏面に存在する自然酸化膜起因の抵抗と推定される特性が観測された。自然酸化膜起因であることを実験的に検証するために、半導体基板の化学洗浄後に再測定したところ、インピーダンス特性上において抵抗成分の減少を確認したが、酸化膜除去後の裏面と測定試料台の間に依然として解析に影響を与える水準で抵抗成分が残存することが判明した。そのため、裏面に金属を堆積することで解析への影響を抑制した。その結果、小面積の測定結果において、交流信号のチャネル上伝搬を示す位相特性が観測され、2021度に構築した解析モデルと対応する結果を得た。本結果をまとめた内容を論文誌に投稿中である。
一方、インピーダンス特性の面積依存性を確認したところ、大面積の測定結果において構築した解析モデルに対応しない新たな抵抗成分が観測された。現状、本抵抗成分を上層半導体層中を流れるキャリアの伝導成分であると推定しており、2023度以降に特性解析を実施するとともに、本効果を解析モデル化し、積層半導体基板の高精度物性値抽出を実現する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
積層半導体基板の裏面と測定試料台間の抵抗成分を考慮に入れた交流信号伝搬モデルを構築したことに加え、実験的に裏面抵抗の影響を確認し除去したことにより、構築した信号伝搬解析モデルとの対応付けが可能となったこと、また面積依存性の評価結果から、上層半導体中を流れるキャリア伝導と推定される結果が初めて観測されたことからおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は積層半導体基板の上層膜の膜厚依存性の実験的な評価と並行して、上層膜中を流れるキャリアの伝導を考慮したモデルを構築することにより、構築した信号伝搬モデルの高精度モデル化を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
