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酸化濃縮法を用いた高性能薄膜Ge-On-Insulator FETに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J14311
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
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

JO KWANGWON  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードGe-on-insulator / SiGe / Ge / Ge condensation / Compressive strain / Tensile strain / GOI / Strain / Ge condnesantion / pMOSFET / ETB
研究実績の概要

We propose and demonstrate a new channel strain control technology enabling to realize both high performance tensile strain Ge-on-insulator (GOI) n-MOSFETs and compressive strain GOI p-MOSFETs on a same substrate. It is found that additional oxidation at 850 oC after Ge condensation changes the strain condition in GOI from 1.8 % compressive strain to 0.5% tensile strain, resulting in the electron mobility enhancement of 2.1. Furthermore, thinning GOI channel thickness introduces significant mobility enhancement attributable to GOI band modulation, leading to electron mobility of 777 cm2/Vs in n-MOSFETs with GOI thickness of 2.5 nm. For performance enhancement of p-MOSFETs, (110)-oriented SGOI formation by Ge condensation is studied. It is found that SGOI with the Ge fraction of 54 % maximizes the hole mobility from the viewpoints of both strain and Ge fractions. Record high hole mobility of 837 cm2/Vs is demonstrated with compressive strain (110) 27-nm-thick Si0.46G0.54OI p-MOSFETs, compared with mobility in planar GOI/SGOI p-MOSFETs reported so far. In addition, high hole mobility of 295 cm2/Vs is still maintained for 5-nm-thick extremely-thin body (110) Si0.46G0.54OI p-MOSFETs.
As a result aforementioned contents of our research were reported at 2019 International Electron Devices Meeting (IEDM), which is one of most famous conferences in the research field.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [雑誌論文] P-channel TFET Operation of Bilayer Structures with Type-II Hetero Tunneling Junction of Oxide- and Group-IV-Semiconductors2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, K.W. Jo, H. Matsui, H. Tabata, T. Mori, Y. Morita, T. Matsukawa, M. Takenaka, S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 67 号: 4 ページ: 1880-1886

    • DOI

      10.1109/ted.2020.2975582

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain and surface orientation engineering in extremely-thin body Ge and SiGe-on-insulator MOSFETs fabricated by Ge condensation2019

    • 著者名/発表者名
      Jo K. - W.、Lim C.- M.、Kim W. - K.、Toprasertpong K.、Takenaka M.、Takagi S.
    • 雑誌名

      IEDM conference paper

      巻: 1 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1109/iedm19573.2019.8993595

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of SiGe Layer Thickness in Starting Substrates on Strained Ge-on-Insulator pMOSFETs Fabricated by Ge Condensation Method2019

    • 著者名/発表者名
      K.-W. Jo, W.-K. Kim, M. Takenaka and S. Takagi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 114 号: 6 ページ: 062101-062101

    • DOI

      10.1063/1.5068713

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hole mobility enhancement in extremely-thin-body strained GOI and SGOI pMOSFETs by improved Ge condensation method2018

    • 著者名/発表者名
      Jo K.-W.、Kim W.-K.、Takenaka M.、Takagi S.
    • 雑誌名

      018 IEEE Symposium on VLSI Technology

      巻: 1 ページ: 195-196

    • DOI

      10.1109/vlsit.2018.8510646

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrathin-body Ge-On-Insulator MOSFET and TFET technologies2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, W.-K. Kim, K.-W. Jo, R. Matsumura, R. Takaguchi, T. Katoh, T.-E. Bae, K. Kato and M. Takenaka
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 86 号: 7 ページ: 75-86

    • DOI

      10.1149/08607.0075ecst

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Strain and surface orientation engineering in extremely-thin body Ge and SiGe-on-insulator MOSFETs fabricated by Ge condensation2019

    • 著者名/発表者名
      KWANG-WON JO、Lim C.- M.、Kim W. - K.、Toprasertpong K.、Takenaka M.、Takagi S.
    • 学会等名
      2019 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of SiGe Layer Thickness in Starting Substrates on Properties of Ultrathin Body Ge-on-insulator pMOSFETs fabricated by Ge Condensation2018

    • 著者名/発表者名
      Kwang-Won Jo, W.-K. Kim, M. Takenaka and S. Takagi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Hole mobility enhancement in extremely-thin-body strained GOI and SGOI pMOSFETs by improved Ge condensation method2018

    • 著者名/発表者名
      Kwang-Won Jo, W.-K. Kim, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 学会等名
      Symposia on VLSI Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extremely-Thin Body GOI structures and MOSFETs2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, W.-K. Kim, Kwang-Won Jo, X. Yu and M. Takenaka
    • 学会等名
      11th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MOS Device Technology using Alternative Channel Materials for Low Power Logic LSI2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, K. Kato, W.-K. Kim, Kwang-Won Jo, R. Matsumura, R. Takaguchi, D.-H. Ahn, T. Gotow and M. Takenaka
    • 学会等名
      48th European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ultrathin-body Ge-On-Insulator MOSFET and TFET technologies2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, W.-K. Kim, Kwang-Won Jo, R. Matsumura, R. Takaguchi, T. Katoh, T.-E. Bae, K. Kato and M. Takenaka
    • 学会等名
      AiMES 2018 (ECS and SMEQ Joint International Meeting)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] SSDM20192019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2018 IEEE International Electron Devices Meeting2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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