2010 Fiscal Year Annual Research Report
極微細構造シリコン結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する研究
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19206037
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
遠藤 哲郎 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教授 (00271990)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末光 眞希 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00134057)
知京 豊裕 東北大学, 物質・材料研究機構・半導体材料センター, センター長 (10354333)
中山 隆史 千葉大学, 理学系研究科, 教授 (70189075)
山田 啓作 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (30386734)
品田 賢宏 早稲田大学, 附置研究所, 准教授 (30329099)
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| Keywords | 集積回路 / 電子デバイス / ナノデバイス / 電子輸送 / シリコン / ひずみ / 移動度 / 不純物ドープ |
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| Research Abstract |
極微細構造Si結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する本年度の研究成果を、以下にテーマごとに記載する。
(1)ナノスケールの極微細構造Si結晶に対するナノ電子物性物理の構築について、シリサイドだけにドーピングすることで仕事関数を変調させる方法を理論的に検討した結果、ドーパントの価電子の多寡に応じた、仕事関数変化のマナーを明らかにし、ナノ領域の仕事関数を決定する統一理論の構築のための端緒を得た。
(2)ナノスケールの極微細構造Si結晶に対する材料・プロセス技術の構築について、Si極微細構造のファセット面として重要なSi(110)面上のエピタキシを取り上げ、電界印加により、表面ステップを数ミクロンの長さに直線的に整列可能であることを見出した。さらに、基板バイアスを制御することで、単一イオン注入法の個数制御性を改善し、トランジスタ中にドーパントの規則的な構造を作り込むことで、ばらつきを抑制すると共に、駆動電流が増加することを実証することに初めて成功した。
(3)極微細Siを用いたナノスケールデバイス技術構築の検討として、上述の知見を活かし、Si-SOI基板にて試作したゲート長65nmの極微細トランジスタにおいて、n型トランジスタでは、従来のトランジスタを大きく上回るON電流を得られることを確認し、またp型トランジスタにおいてもソース・ドレインの低抵抗化に対する課題を得た。加えて、開発した極微小信号検出回路を活用し、極微細構造のSi結晶の界面構造揺らぎ、不純物分布揺らぎ、表面ポテンシャル揺らぎ、新奇な電子移動現象がデバイスの諸特性へ与える影響の解明を進めた。
上述の研究成果とこれまでの研究成果を、総合的・定量的に取りまとめた。この総合的解析により、材料レベル及びデバイスレベルでの統計的揺らぎ現象を制御する、今後の極微細構造Siを用いたナノスケール半導体デバイスの構築の端緒を得た。
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[Journal Article] Collective Electron Tunneling Model in Si-Nano Dot Floating Gate MOS Structure2011
Author(s)
M.Muraguchi, Y.Sakurai, Y.Takada, Y.Shigeta, M.Ikeda, K.Makihara, S.Miyazaki, S.Nomura, K.Shiraishi, T.Endoh
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Journal Title
Key Engineering Materials
Volume: 470
Pages: 48,53
Peer Reviewed
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[Presentation] Collective Tunneling Model in Charge Trap Type NVM Cell2010
Author(s)
Masakazu Muraguchi, Yoko Sakurai, Yukihiro Takada, Yasuteru Shigeta, Mitsuhisa Ikeda, Katsunori Makihara, Seiichi Miyazaki, Shintaro Nomura, Kenji Shiraishi, Tetsuo Endoh
Organizer
International Conference on Solid State Devices and Materials
Place of Presentation
東京
Year and Date
20100922-20100924
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[Presentation] Bias Voltage Sweep Speed Dependence of Electron Injection in Si-Nano-Dots Floating Gate MOS Capacitor2010
Author(s)
M.Muraguchi, Y, Sakurai, Y.Takada, S.Nomura, K.Shiraishi, M.Ikeda, K.Makihara, S.Miyazaki, Y.Shigeta, T.Endoh
Organizer
International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai 2010
Place of Presentation
大阪
Year and Date
20100513-20100514
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[Presentation] Theory of Workfunction Control of Silicides by Doping for Future Si-Nano-Devices based on Fundamental Physics of Why Suicides exist in Nature2010
Author(s)
T.Nakayama, K.Kakushima, O.Nakatsuka, Y.Machida, S.Sotome, T.Matsuki, K.Ohmori, H.Iwai, S.Zaima, T.Chikyow, K.Shiraishi, K.Yamada
Organizer
International Electron Device Meeting (IEDM)
Place of Presentation
サンフランシスコ、米国
Year and Date
2010-12-07
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[Presentation] Si Nanowire Device and its Modeling2010
Author(s)
H.Iwai, K.Natori, K.Kakushima, K.Shiraishi, J.Iwata, A.Oshiyama, K.Yamada, K.Ohmori
Organizer
15th International Conference on Simulation of Semicon ductor Processes and Devices
Place of Presentation
ボローニャ、イタリア
Year and Date
2010-09-06
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