2021 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物半導体と強誘電体HfO2の融合による三次元集積デバイスとその応用技術の創出
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21H04549
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
小林 正治 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40740147)
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Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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Keywords | 酸化物半導体 / 原子層堆積法 / 強誘電体 / メモリ |
Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、原子層堆積法による単元素酸化物半導体であるIn2O3, Ga2O3, ZnO, SnO2の成膜条件を確立し、特に、In2O3を三次元トレンチ構造に均一に成膜することに成功した。これまでの研究で、酸化物半導体チャネルの強誘電体トランジスタでは、weak eraseの問題を解決するために短チャネルでかつ極薄の酸化物半導体チャネルである必要がある、という設計指針をシミュレーションによって得ている。この設計に基づき、HfO2系強誘電体であるHfZrO2をゲート絶縁膜としてIn2O3をチャネル材料とする、三次元垂直チャネル型強誘電体トランジスタメモリを試作し、>1.5Vの良好なメモリウィンドウと10^3回以上の書き換え耐性と10^3秒以上の保持特性が得られる高信頼性を実現することに成功した。さらに、反強誘電体のハーフループヒステリシスを用いることで、強誘電体トランジスタメモリ特有の、weak erase問題を解決できることを提案し、シミュレーションによって動作可能であることを示し、実際にデバイス試作を行って実際に動作実証に成功した。発表論文:Zhuo Li, Jixuan Wu, Xiaoran Mei, Xingyu Huang, Takuya Saraya, Toshiro Hiramoto, Takanori Takahashi, Mutsunori Uenuma, Yukiharu Uraoka, and Masaharu Kobayashi, "A 3D Vertical-Channel Ferroelectric/Anti-Ferroelectric FET with Indium Oxide", IEEE Electron Device Letters, Vol. 43, No. 8, pp. 1227-1230, June, 20, 2022.
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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
現在のところ、酸化物半導体のナノ薄膜を低温で均一に成膜できる原子層堆積法を確立し、これを用いて三次元構造型メモリの実証に成功しており、研究を順調に進められている。
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Strategy for Future Research Activity |
今後は、高集積化に向けてナノ薄膜酸化物半導体を用いたトランジスタの微細化可能性について追及していく。電子線描画による微細加工技術を立ち上げつつあり、今年度の研究も順調に遂行できると考えている。
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Research Products
(15 results)