縦型共鳴トンネル構造の共鳴/非共鳴条件による動作機能可変SOI量子デバイスの研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450123
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森田 瑞穂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50157905)
• Keywords: 半導体デバイス / 半導体プロセス / シリコン / シリコン酸化膜 / シリコン・オン・インシュレータ

Research Abstract

量子デバイス構造を設計するために、開発したシミュレーションプログラムを用いて、従来より高精度でシミュレーション解析を行い、シリコン/シリコン酸化膜系ダブルバリア構造の電流-電圧特性を明らかにしている。特に、電流-電圧特性の温度依存性を明らかにして室温動作条件での特性を明らかにしている。そして、極めて薄い酸化膜を流れるトンネル電流をダブルバリア構造にすることによりシングルバリア構造より抑制できることを明らかにしている。また、シリコン/シリコン酸化膜系ダブルバリア構造を用いた量子デバイスを製作するため、高絶縁性の極めて薄いシリコン酸化膜を形成する熱酸化プロセスを開発している。すなわち、ウェハ昇温過程でのシリコン表面のエッチングによるマイクロラフネス増加を抑止し、所定の熱酸化温度で形成される酸化膜の厚さに対してウェハ昇温過程で成長する酸化膜の厚さの比率が小さい高絶縁性酸化膜を形成するために、昇温速度と酸素濃度を制御して昇温過程成長酸化膜を必要最小限の1分子層レベルに精密制御する熱酸化プロセスを開発している。さらに、昇温過程成長酸化膜を精密制御した極めて薄いシリコン酸化膜を用いたMOSダイオードを試作し、酸化膜の絶縁性を評価し、昇温過程精密制御によって極めて薄いシリコン酸化膜の絶縁性能が向上することを実証している。そして、デバイス特性の構造依存性を明らかにするため、トンネル電流の酸化膜厚さ依存性を解析し、酸化膜の厚さをかえることによりデバイス動作領域を設定できることを明らかにしている。

Research Products

• [Publications] T.Ushiki, M.-C.Yu., K.Kawai, T.Shinohara, K.Ino, M.Morita, T.Ohmi: "GATE OXIDE RELIABILITY CONCERNS IN GATE-METAL SPUTTERING DEPOSITION PROCESS:AN EFFECT OF LOW-ENERGY LARGE MASS ION BOMBARDMENT"MICROELECTRONICS RELIABILITY. 39・3. 327-332 (1999)
• [Publications] K.Nshimura, S.Urabe, M.Morita: "Oxidation Control of Si(100) Surface in Heating-up Process"Precision Science and Technology for Perfect Surfaces. 421-425 (1999)