1997 Fiscal Year Annual Research Report
サブ0.1ミクロン薄膜SOICMOS LSIデバイスの揺らぎに関する研究
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07555109
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| Research Institution | University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平本 俊郎 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 隆英 (株)日立製作所, デバイス開発センタ, 副技師長(研究職)
斎藤 敏夫 国際産学協同研究センター, 助手 (90170513)
平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097)
藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
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| Keywords | 薄膜SOI MOSFET / 特性ばらつき / しきい値電圧 / サブ0.1ミクロンMOSFET / 完全空乏型SOI MOSFET / 不純物数の統計的揺らぎ / VLSIデバイス |
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| Research Abstract |
薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めているが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討することにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスを実現することである.
今年度は,実際に試作したサブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスの特性を詳細に評価するとともに,その特性ばらつきについて実測データとシミュレーションにより検討を行った.具体的には,昨年度に確立した完全空乏型SOI MOSデバイスの新しいスケーリングに基づいて,デバイス微細化した場合の特性揺らぎを定量的に議論した.まず,プロセス起因によるしきい値電圧等の特性ばらつきに関して検討を行い,特にSOI膜厚が揺らいだ場合,完全空乏型SOI MOSFETデバイスのしきい値電圧が大きく変動することが明らかとなった.しかし,SOI膜厚はプロセス技術の進歩により改善が可能であり,将来的にはプロセス起因のばらつきは本質的な問題でないことを示した.次に,不純物数の統計的揺らぎによるしきい値電圧ばらつきについて検討した.この揺らぎは本質的な問題となりうるが,完全空乏型SOI MOSFETでは,チャネル不純物濃度を低く抑えたまま短チャネル効果等を抑制できるので,不純物数の統計的揺らぎによる特性揺らぎが,通常のバルクMOSFETに比べて格段に小さいことを明らかにした.
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[Publications] 高宮真: "極薄膜SOI層を有する超低消費電力用ディープサブ0.1μm MOSFET" 電子情報通信学会論文誌. J81-C-II,3(発行予定). (1998)
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[Publications] Makoto Takamiya: "Deep Sub-0.1 μm Fully Depleted SOI MOSFET's with Ultra-Thin Silicon Film and Thick Buried Oxide for Low-Power Applications" Proceedings of 1997 International Semiconductor Device Research Symposium. 215-218 (1997)
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[Publications] 高宮真: "低消費電力用完全空乏型SOI MOSFETのスケーリング指針とBulk MOSFETとの比較" 電子情報通信学会技術研究報告. SDM97,115. 87-94 (1998)
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[Publications] T.Saraya: "New Measurement Technique of Sub-Bandgap Impact Ionization Current by Transient Characteristics of Partially Depleted SOI MOSFETs" Japanese Journal of Applied Physics. 37,3B(発表予定). (1998)
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[Publications] T.Saraya: "New Measurement Technique of Sub-Bandgap Impact Ionization Current by Transient Characteristics of Partially Depleted SOI MOSFETs" Extended Abstracts of 1997 International Conference on Solid State Devices ond Materials. 554-555 (1997)
