| 研究課題/領域番号 |
12305020
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大見 忠弘 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20016463)
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| 研究分担者 |
平山 昌樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70250701)
小谷 光司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20250699)
須川 成利 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70321974)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
41,600千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 4,500千円)
2001年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2000年度: 22,100千円 (直接経費: 22,100千円)
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| キーワード | LSI / Ta メタルゲート / 気体分離配線 / 相互コンダクタンス / FD-SOI MOSFET / 界面 / トラップ準位 / 低周波ノイズ / SOI / BPSG / 無水HF / 銅配線 / 金属基板 |
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| 研究概要 |
本研究は、半導体集積回路の超高速化・低消費電力化を計る上で理想的なデバイス構造およびプロセス、材料を研究開発することにより、従来1GHzが上限と考えられていた集積回路の動作周波数を20GHz程度まで高速化した極限超高速超高集積ギガスケールインテグレーション技術を確立することを目的とする。超微細LSIを具現化するには、ゲート空乏化の問題からメタルゲートの導入は必須である。本研究において低温プロセスを特徴とするTaメタルゲート技術を開発した。特に、450℃以下の完全低温プロセスにより、シリコン直接窒化膜をゲート絶縁膜に使ったTaゲートFD-SOI MNSFETトランジスタの試作に初めて成功し、そのサブスレショルド係数が66mV/dec.という理想的な特性を持ち、界面特性が非常に良好であることが確認された。さらに相互コンダクタンスがゲートバイアス高圧領域で従来MOSFETよりも高い値を示し、従来よりも高い電流駆動能力を示すことを明らかにした。
SOIデバイスの性能および信頼性は、Si/SiO_2(SOI/BOX)界面の電気的活性欠陥に強く影響される。本研究において、FD-SOI MOSFETのバックゲートバイアス-相互コンダクタンス特性を初めて実験的に測定した。また、SOI層-基板間の電位降下を考慮した薄膜SOIMOSデバイス中の表面電位の式を新たに導出し、kink現象に対応するSOI/BOX界面のトラップ準位のエネルギーレベル及びハイドーズSIMOX基板のトラップ準位と密度を明らかにした。
MOSデパイスの微細化に伴い、その性能を向上させるためには電源電圧を低減させなけれbならない。よってS/N比を向上させるための低周波ノイズの低減は今後極めて重要になる。本研究において、部分空乏型SOIデバイスの低周波ノイズ特性を初めて解析し、ELTRANウェーハを採用したSOI MOSFETにおけるノイズスペクトルがpre-kink領域では純粋に1/f型であることを明らかにした。
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