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Study of all nitride gate stack with Metal and Insulator HfNx for high mobility channel

Research Project

Project/Area Number 24560390
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

MAEDA Tatsuro  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (40357984)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YASUDA Tetsuji  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 研究部門長 (90220152)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) TANAKA Masatoshi  国立大学法人横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (90130400)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords高移動度チャネル / ゲルマニウム / ゲートスタック / 窒化物 / 非酸化物 / 高移動度チャネル材料 / 窒化膜 / スパッタリング / 窒化ハフニウム / 窒化膜ゲートスタック / ハフニウム窒化物
Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigate the material potential of HfNx films as a gate material as well as a metal gate for germanium metal-insulator-semiconductor (Ge-MIS) structure. We demonstrate the capabilities of reactive DC magnetron sputtering to control the electrical behavior of HfNx films from metal (~349uΩcm) to insulator only by changing nitrogen flow rate. To investigate the electrical properties of all nitride Ge gate stacks, we fabricate Ge MIS structures straightforwardly by sequential deposition of insulator-HfNx and metal-HfNx on Ge substrate. It is found that insulating HfNx film shows a high-k value of 15~20 with the bandgap of 2.9 eV and the insulator-HfNx/Ge interface shows an excellent interface quality with low interface trap of 4E12cm-2eV-1. We therefore address that insulating and metallic HfNx films have a high potential as gate insulator and metal in non-oxide Ge MIS structures.

Report

(4 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Solid phase epitaxy of GeSn alloys on silicon and integration in MOSFET devices2014

    • Author(s)
      Ruben R. Lieten, Tatsuro Maeda, Jin Won Seo, Wipakorn Jevasuwan, Hiroyuki Hattori, Noriyuki Uchida, Shu Miura, Masatoshi Tanaka, Claudia Fleischmanna, Andre Vantomme, Brett C. Johnson, Jean-Pierre Locquet
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 64 Pages: 149-160

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 金属性HfN/絶縁性HfNxによる全窒化膜Geゲートスタックの研究2014

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Journal Title

      第19回ゲートスタック研究会(主催 応用物理学会薄膜・表面物理分科会,シリコンテクノロジー分科会)

      Volume: 19 Pages: 163-166

    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 窒素組成制御による 金属性HfN/絶縁性HfNx/Ge MIS構造の研究2013

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Journal Title

      第18回ゲートスタック研究会

      Volume: 18 Pages: 159-162

    • Related Report
      2012 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Metal and Insulator HfNx films for Ge MIS structure by controlling nitrogen composition

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Organizer
      European Materials Research Society, 2013 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Center - Strasbourg, France
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 窒素組成制御によるGe向け金属性HfN/絶縁性HfNx/半導体MIS構造の研究

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Organizer
      第74回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府)
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 金属性HfN/絶縁性HfNxによる全窒化膜Geゲートスタックの研究

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Organizer
      第19回ゲートスタック研究会
    • Place of Presentation
      ニューウェルシティー湯河原(静岡県)
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 窒素組成制御による高移動度チャネル材料向け金属HfN/絶縁性HfNx/半導体MIS構造の研究

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県)
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  • [Presentation] 窒素組成制御による 金属性HfN/絶縁性HfNx/Ge MIS構造の研究

    • Author(s)
      三浦 脩, 田中 正俊, 安田 哲二, 前田 辰郎
    • Organizer
      第18回ゲートスタック研究会(主催 応用物理学会薄膜・表面物理分科会,シリコンテクノロジー分科会)
    • Place of Presentation
      ニューウェルシティー湯河原(静岡県)
    • Related Report
      2012 Research-status Report

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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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