2015 Fiscal Year Annual Research Report
原子レベル平坦界面トランジスタによる電気的特性ばらつき・ノイズの極小化
Project/Area Number |
26820121
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
黒田 理人 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40581294)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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Keywords | 電子デバイス・機器 / 電子デバイス・集積回路 / しきい値ばらつき / ランダムテレグラフノイズ / 原子レベル平坦化 |
Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度にはゲート絶縁膜/Si界面の原子レベル平坦化技術を大規模集積回路製造工程に導入するために2種類の方針に基づくプロセス技術を開発した。平成27年度には、本プロセス技術を従来の半導体生産工場へ適用する際に新規に導入する工程数が少ない、Si表面の原子レベル平坦化プロセスをゲート絶縁膜形成直前に導入する方針において、最小加工寸法0.22umのプロセステクノロジをベースとしてSi表面原子レベル平坦化のための高純度アルゴン雰囲気下における熱処理プロセスの温度・ガス流量等のプロセス条件の最適化を行った。その結果、熱処理温度を800℃とすることで、直径200mm全面において平坦化の効果の1つであるゲート絶縁膜の破壊耐圧・寿命の向上がばらつき少なく得られることを明らかにした。また、製造後の微細トランジスタのゲート絶縁膜/Si界面の平坦性を原子間力顕微鏡を用いて測定した結果、原子ステップ・テラスから構成される原子レベル平坦性が得られていることを確認した。以上から、大口径ウェハ用いた大規模集積回路製造工程に原子レベル平坦化技術を導入することが出来たことを実証した。さらに大規模アレイテスト回路を用いて100万個を超える測定対象トランジスタ郡のランダムテレグラフノイズを統計的に測定・解析した結果、従来の平坦性を有する素子と比べて原子レベル平坦性を有する素子においては、ゲート絶縁膜中のトラップによるキャリアの捕獲・放出に起因するノイズ振幅が小さいことが明らかになった。この結果は平坦性の向上によりMOSトランジスタのゲート絶縁膜/Si界面のポテンシャルのばらつきが抑制された効果を示すものであり、平坦化によるノイズ抑制の効果を実験的に実証すると共に、低減メカニズムを理論的に明らかにすることができた。
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[Journal Article] Low Temperature Atomically Flattening of Si Surface of Shallow Trench Isolation Pattern2015
Author(s)
T. Goto, R. Kuroda, T. Suwa, A. Teramoto, N. Akagawa, D. Kimoto, S. Sugawa, T. Ohmi, Y. Kamata, Y. Kumagai, and K. Shibusawa
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Journal Title
ECS Transactions
Volume: 66
Pages: 285-292
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Introduction of Atomically Flattening of Si Surface to Large-Scale Integration Process Employing Shallow Trench Isolation2015
Author(s)
Tetsuya Goto, Rihito Kuroda, Naoya Akagawa, Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Xiang Li, Toshiki Obara, Daiki Kimoto, Shigetoshi Sugawa, Yutaka Kamata, Yuki Kumagai, and Katsuhiko Shibusawa
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Journal Title
ECS Journal of Solid State Science and Technology
Volume: 5
Pages: P67-P72
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Low Temperature Atomically Flattening of Si Surface of Shallow Trench Isolation Pattern2015
Author(s)
Tetsuya Goto, Rihito Kuroda, Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Naoya Akagawa, Daiki Kimoto, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi, Yutaka Kamata, Yuki Kumagai and Katsuhiko Shibusawa
Organizer
227th Meeting of The Electrochemical Society
Place of Presentation
Chicago, USA
Year and Date
2015-05-24 – 2015-05-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of Process Temperature of Al2O3 Atomic Layer Deposition Using Accurate Process Gasses Supply System2015
Author(s)
Hisaya Sugita, Yasukasa Koda, Tomoyuki Suwa, Rihito Kuroda, Tetsuya Goto, Hidekazu Ishii, Satoru Yamashita, Akinobu Teramoto, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
Organizer
227th Meeting of The Electrochemical Society
Place of Presentation
Chicago, USA
Year and Date
2015-05-24 – 2015-05-28
Int'l Joint Research
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