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SiGeとSOIを駆使した超低消費電力極微細Si系CMOSデバイス構成法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11450142
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関島根大学

研究代表者

土屋 敏章  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20304248)

研究分担者 松浦 孝  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60181690)
室田 淳一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70182144)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2001年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2000年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1999年度: 11,600千円 (直接経費: 11,600千円)
キーワードSiGe / SOI / CMOS / ヘテロ構造 / 低消費電力 / 超高速 / 低周波雑音 / ホットキャリア / ヘテロ界面準位 / チャージポンピング法 / 極浅ソース・ドレイン
研究概要

本研究では,Si CMOS集積回路の格段の低消費電力・高速化を目指し,SiGeをソース・ドレイン層,ゲート電極,および,チャネル部に導入し,かつ,薄膜SOI(Silicon on Insulator)を用いたCMOSデバイス実現のために,デバイス動作・特性解析,新たなデバイス評価法の開発を含めたCMOSデバイス構成法の研究を行った.
歪SiGe層を埋め込みチャネルとするSiGe/Siヘテロ構造を導入したpMOSFETを試作し,従来構造の2倍以上の相互コンダクタンスを得た.
ある臨界膜厚以上のSiGe層厚では,膜厚増大と共にMOSFETのドレインリーク電流が増大することが判明した.この原因を明らかにすると共に,Ge比率とSiGe膜厚に対する設計指針を得た.
ドープトSiGe低温成長により,急峻な不純物濃度分布の極浅S/D層の形成を可能とし,0.1μmゲート長せり上げS/D構造pMOSFETを試作した.この手法が,短チャネル効果抑制に有効であり,また,良好なドレイン駆動力が得られ,低抵抗な極浅S/D構造が得られることを確認した.
アナログ応用で重要な低周波雑音特性を検討した.歪SiGeチャネルpMOSFETは,従来構造に比べて優れた低周波雑音特性を有することを明らかにした.また,Ge比率やSiGe膜厚に対して,低周波雑音レベルと相互コンダクタンスgmの間にユニバーサルな関係があることを見出し,高gm化により雑音レベルの低減が図れることを明らかにした.
ボディ浮遊SOI構造での低周波雑音特性を検討した.ボディ浮遊効果に起因したローレンツ型過剰雑音がホット・キャリア・ストレスにより,大きな影響を受けること,および,そのメカニズムを明らかにした.
デバイス特性に大きな影響を及ぼすと考えられる,チャネル部に導入したSiGe/Siヘテロ構造界面の電気的品質を評価するため.低温におけるチャジポンピング法を用いたヘテロ界面準位密度の直接測定法を確立した.

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Drain Leakage Current and Instability of Drain Current in Si_<1-x>Ge_x MOSFETs"Thin Solid Films. 369. 379-382 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Low Frequency Noise in Si_<1-x>Ge_x p-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors"Jpn J. Appl. Phys, Part 1. 40. 5290-5293 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI CMOSデバイス"日本信頼性学会 信頼性. 23. 229-241 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamashiro: "Super Self-Aligned Technology of Ultra-Shallow Junction in MOSFETs Using Selective Si_<1-x>Ge_x"Materials Science & Engineering B. 89. 120-124 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Impact of Hot Carrier Stress on Low-Frequency Noise Characteristics in Floating-Body SOI MOSFETs"International Conf. on Solid State Devices and Materials, Extended Abstract. 272-273 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Exploration of SiGe/Si Heterostructure Interface in SiGe-Channel MOSFETs"The Sixth Int'l Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology Proceedings. 1. 575-579 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI CMOSデバイスの基礎と応用"(株)リアライズ社. 113 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya, K. Goto, M. Sakuraba, T. Matsuura, and J. Murota: "Drain Leakage Current and Instability of Drain Current in Si_<1-x>Ge_x MOSFETs"Thin Solid Films. Vol. 369, no. 1-2. 379-382 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya, T. Matsuura, and J. Murota: "Low Frequency Noise in Si_<1-x>Ge_x p-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors"Jpn J. Appl. Phys.. Vol. 40, Part 1, no. 9A. 5290-5293 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya: "SOI CMOS Devices"J. Reliability Engineering Association of Japan. Vol. 23, no. 2 (in Japanese). 229-241 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Yamashiro, T. Kikuchi, M. Ishii, F. Honma, M. Sakuraba, T. Matsuura, J. Murota, and T. Tsuchiya: "Super Self-Aligned Technology of Ultra-Shallow Junction in MOSFETs Using Selective Si_<1-x>Ge_x CVD."Materials Science & Engineering B. Vol. 89. 120-124 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya, T. Yosida, and Y. Sato: "Impact of Hot Carrier Stress on Low-Frequency Noise Characteristics in Floating-Body SOI MOSFETs"International Conf. on Solid State Devices and Materials, Extended Abstract. 272-273 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya, Y. Imada, and J. Murota: "Exploration of SiGe/Si Heterostructure Interface in SiGe-Channel MOSFETs"The Sixth Int' I Conference on Solid-State and Integrated- Circuit Technology Proceedings. 575-579 (2001)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsuchiya: "Principles and Applications of SOI CMOS Devices"REALIZE INC.. 113 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Low Frequency Noise in Si_<1-x>Ge_x p-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors"Jpn. J. Appl. Physics, Part 1. 40・9A. 5290-5293 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamashiro: "Super Self-Aligned Technology of Ultra-Shallow Junction in MOSFETs Using Selective Si_<1-x>Ge_x CVD"Materials Science & Engineering B. 89・1-3. 120-124 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Low Frequency Noise in Si_<1-x>Ge_x-Channel pMOSFETs"Proceedings of the 1991^<TH> ECS Symp. on ULSI Process Integration II. 2001-2. 205-210 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Impact of Hot Carrier Stress on Low-Frequency Noise Characteristics in Floating-Body SOI MOSFETs"International Conf. on Solid State Devices and Materials, Extended Abstract. 272-273 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Exploration of SiGe/Si Heterostructure Interface in SiGe-Channel MOSFETs"The Sixth Int'l Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology Proceedings. 1. 575-579 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋 敏章: "Si_<1-x>Ge_XチャネルpMOSFETにおける低周波雑音とSi_<1-X>Ge_X/Siヘテロ構造品質との対応"電子情報通信学会シリコンデバイス材料研究会資料. SDM2001・41. 69-73 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Drain Leakage Current and Instability of Drain Current in Si/Si_<1-x>Ge_x MOSFETs"Thin Solid Films. 369・1-2. 379-382 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Recent Progress and Future Prospects of SOI CMOS"Electronics and Communication in Japan. 83・10. 24-34 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sato: "Suppression of Floating Body Effects by Controlling Potential Profile in the Lower Body Region of Silicon-on-Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor"Jpn.J.Appl.Physics,Part I. 39・6A. 3271-3276 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Low-Frequency-noise and its correlation with transconductance in Si_<1-x>Ge_x-channel pMOSFETs"Int'l Workshop on New Group IV (Si-Ge-C) Semiconductors. II-01 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamashiro: "Fabrication of 0.1 μm MOSFETs with Super Self-Sligned Ultra-Shallow Junction Formed by Selective Si_<1-x>Ge_x CVD"Int'l Workshop on New Group IV (Si-Ge-C) Semiconductors. II-07 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI MOSFETおよびSiGeチャネルMOSFETの低周波雑音特性"第61回応用物理学会学術講演会. 6p-ZE-6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 大見忠弘: "SOIの科学"(株)リアライズ社. 361 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsuchiya: "Drain Leakage Current and Instability of Drain Current in Si/Si_<1-X>Ge_XMOSFETs"To be published in Thin Solid Films. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI CMOSの現状と展望"電子情報通信学会論C-I. J82-C-I-4. 165-174 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sato: "Suppression of floating body effects by controlling potential profile in the lower body region of SOI MOSFETs"SPIE Conf.on Microelec.Dev.Tech.. 3881. 62-72 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOIデバイスのスケーリングと高性能化-SiGeの導入-"日本学術振興会 超集積化デバイス・システム第165委員会. 第13回. 15-21 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI MOSFETにおける下部ボディ領域の電位分布制御による基盤浮遊効果の抑制"第46回応用物理関係連合講演会. 30p-ZM-4 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "Si/Si_<1-X>Ge_XMOSFETにおけるドレインリーク電流の解析"第60回応用物理学会学術講演集. 2p-ZL-10 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 土屋敏章: "SOI CMOSデバイスの基礎と応用"株式会社 リアライズ社. 113 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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