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高移動度チャネル材料MOSFETのMOS界面とキャリア輸送特性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 08F08069
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京大学

研究代表者

高木 信一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授

研究分担者 ZHAO Yi  東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2009年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2008年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードMOSFET / ひずみSi / 移動度 / クーロン散乱 / 表面ラフネス散乱
研究概要

二軸引っ張りひずみをもつバルクSi MOSFETの移動度において、特に、表面ラフネス散乱によって決まる移動度成分に関して、ひずみ量を系統的に変化させて、ひずみの影響とその物理的機構を調べた。ここで、ひずみSi MOSFETの基板の緩和SiGe基板のGe量を、0%(ひずみ量0%)から40%(ひずみ量約1.7%)まで変化させたnMOSFETとpMOSFETに対して、表面ラフネス散乱評価を行った。結果として、以下のことが明らかとなった。
・MOS界面の形状をTEM分析により定量的に決定し、表面ラフネス散乱の散乱強度を実験的に決定する新しい手法を提案し、実測を行った。この方法では、Si/SiO2界面の界面凹凸形状の自己相関関数を、仮定を置かずに、高精度TEMによって、実際のSi/SiO2界面から直接測定し、自己回帰法を用いて決定できる。結果として、ひずみの印加と共に、表面凹凸の高さと相関長の両方が変化することが分かった。
・上記の方法を用いて計算した移動度は、実測結果を定量的に説明できることが明らかとなった。この結果、ひずみによる電子移動度の上昇は、表面凹凸の高さの低下に、また正孔移動度の移動度の若干の低下は、凹凸の相関長の増加に起因し、電子と正孔のフェルミ波数の違いと凹凸の自己相関関数の波長依存性によって、電子移動度と正孔移動度の振る舞いの違いが説明できることが明らかとなった。
・引張りひずみが印加されたSiにMOS界面を形成するグローバルひずみSi技術は、MOS界面凹凸の減少に有効であり、高い移動度や高い信頼性などが期待できる、新たな観点からのtechnology boosterとなり得る。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Comprehensive Understanding of Coulomb Scattering Mobility in Biaxially-Strained Si MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices 56

      ページ: 1152-1151

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Surface Roughness Scarttening-limited Mobilities of Electrons and Holes in Biaxially-tensile Strained Si MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters 30

      ページ: 987-989

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高精度TEMと新しいデータ分析方法によるMOS界面ラフネス移動度及びその引張り歪みの影響の定量評価2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 二軸引張りひずみSi MOS電子・正孔反転層における界面電荷・基板不純物によるクーロン散乱に与える影響の統一的な物理機構2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Si MOS界面ラフネス散乱による移動度とひずみの効果(招待講演)2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一, 趙毅, 竹中充, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第121回研究集会「半導体シリコン単結晶ウェーハを特徴づける評価技術」
    • 発表場所
      学習院大学、東京
    • 年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高精度TEMと新しいデータ分析方法によるMOS界面ラフネス移動度の定量評価及び引張り歪からの影響2009

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第73回半導体・集積回路技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京農工大学、東京
    • 年月日
      2009-07-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive Understanding of Surface Roughness Limited Mobility in Unstrained- and Strained-Si MOSFETs by Novel Characterization Scheme of Si/SIO2 Interface Boughness2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, H.Matsumoto, T.Sato, S.Koyama, M.Takenaka, S.Takagi
    • 学会等名
      Symposium on VLSI Technology
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2009-06-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive understanding of surface roughness and Coulomb scattering mobility in biaxially-strained Si MOSFETs2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao, M. Takenaka, S. Takagi
    • 学会等名
      International Electron Device Meeting (IEDM)
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2024-03-26  

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