1987 Fiscal Year Annual Research Report
コールドエレクトロニクス技術を用いた半導体集積回路の研究
| Project/Area Number |
62420032
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
御子柴 宣夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70006279)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
益 一哉 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20157192)
坪内 和夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (30006283)
|
|---|
| Keywords | コールドエレクトロニクス / 半導体集積回路 |
|---|
| Research Abstract |
半導体集積回路は, 超高速, 超高密度の要求の従って年とともに集積化が進行している. すでに現在において, 高速動作のため消費電力を必要とする論理集積回路の集積度は, 放熱限界で制限されつつある. 本研究は, 従来研究開発の行われてきたジョゼフソン論理回路を使うクライオエレクトロニクスではなく, シリコン半導体集積回路の延長線上に, 超放熱/超冷却(〜80K)構造型デバイスの開発によって, コールドエレクトロニクス集積回路の基礎を拓くことを目的としている.
本年度は, 超放熱構造型の常温動作MOS型及びバイポーラ型集積回路の基本設計を行うために, MOS型及びバイポーラ型トランジスタの動作時の三次元過渡温度シミュレータの開発, さらに低温動作(〜80K)MOS型デバイスの最適化を行うための二次元デバイスシミュレータの開発を行った.
過渡温度シミュレーションの結果, MOS型トランジスタでは, ゲート直下の厚さわずか100A程度のチャネルにおいて, クロックパルスに従って4℃もの温度変化が生ずること, 発生した熱は主にSi基板に逃げることが明らかになッた. 特に熱伝導の悪いSOIを用いた場合. チャネル部では約10℃もの温度変化が生じること, 又ソース・ドレインにつながっているAI配線及びゲート電極が放熱径路になっていることが判明した.
デバイスシミュレーションの結果, MOS型デバイスは, 80K程度で低温動作させるとチャネル厚さが室温の1/4程度になることから, 電流はデバイス表面に集中することが明らかになっている. 低温動作MOS型デバイスの最適設計, スケーリング則を決定するためのデータが蓄積されつつある.
以上述べたように, 研究計画に沿って研究は進展しており, 次年度以降の研究の見通しは立っている.
|
-
[Publications] 松本尚,岡部一弘,坪内和夫,御子柴宣夫: 昭和62年 秋季応用物理学学術講演会 講演予稿集. 18P-N-18 (1987)
-
[Publications] 岡部一弘,松本尚,坪内和夫,御子柴宣夫: 昭和63年春季 応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 29P-ZD-11 (1988)
-
[Publications] 易幼丈,益一哉,坪内和夫,御子柴宣夫: 昭和63年春季 応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 29P-ZD-10 (1988)
