3次元縦型構造MOSFETのボディチャネル動作のデバイス設計に関する研究
| Project/Area Number |
12J08055
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Electron device/Electronic equipment
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今本 拓也 東北大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2012 – 2014
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ボディチャネル / 3次元縦型構造 / MOSFET / Floating Body / 基板バイアス効果 / 1/fノイズ / Field Effect Diode / キャパシタレスメモリ / Self-Heating Effect / DRAM / Capacitor-less DRAM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特別研究員の最終年度である3年目の計画を、“実測による3次元縦型MOSFETのデバイス特性の解明”とした。本年度ではまず初めに、自動測定め環境の立ち上げを行った。立ち上げた自動測定環境を用いて、300mmウェハ面内のデバイス特性を評価し、3次元縦型MOSFETの優れたデバイス特性(高駆動電流能力、理想値に近いサブスレッショルド特性)を実験的に示した。また、3次元縦型MOSFETのボディ領域であるシリコンピラー内部のチャネル不純物濃度の制御によって、300mmウェハ面内でしきい値電圧を調整できることを示した。これらの結果より、3次元縦型MOSFETの高いゲート制御性とチャネル不純物濃度によるしきい値電圧制御の両立が実現できることを実験的に示した。本結果は、現在主流となりつつある金属ゲートの仕事関数制御によるしきい値電圧調整手法と、従来のチャネル不純物濃度手法を組み合わせることで、より細粒度かつ広範囲にしきい値電圧を設計できる可能性を示した。さらに、3次元縦型MOSFETの低周波ノイズ特性(1/fノイズ)について評価を行いその優位性及び課題を示した。従来報告されてきた他MOSFET構造と同様に、Carrier Number Fluctuation with Correlated Mobility Fluctuationモデル(CNF+CMFモデル)を用いて3次元縦型MOSFETのノイズ特性を説明できることを示した。また強反転領域において、3次元縦型MOSFETの低周波ノイズ特性がチャネル不純物濃度に依存せずSource/Drain寄生抵抗成分で発生するノイズに律速されることを示し、更なる低ノイズ化への課題を明らかにした。また、従来報告されてきた平面構造型及び他立体構造型MOSFETと比較して、3次元縦型MOSFETはドレイン電流の揺らぎを1～2桁程抑制できることを示した。次に、3次元縦型MOSFETの浮遊ボディ構造による基板バイアス効果の完全抑制を実験的に示した。3次元縦型MOSFETは、ボディ領域が下部拡散層によって基板から電気的に分離された構造を持つため、基板バイアス効果の完全抑制が期待される。本研究において、シリコン基板と下部拡散層との間の電位を、順方向および逆方向に電圧印加した場合でも電流・電圧特性および低周波ノイズ特性に影響がない事を実験的に示した。
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| Research Progress Status |
本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
