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新材料ゲートスタック構造に向けた超高速一斉デバイス特性評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19026014
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関早稲田大学

研究代表者

大毛利 健治  早稲田大学, ナノ理工学研究機構, 准教授 (00421438)

研究分担者 山田 啓作  早稲田大学, ナノ理工学研究機構, 教授 (30386734)
知京 豊裕  物質・材料研究機構, センター長 (10354333)
研究期間 (年度) 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2007年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワードゲートスタック / high-k絶縁膜 / コンビナトリアル手法 / メタルゲート
研究概要

本研究課題では、MOS-FETの核心部である新材料ゲートスタック構造の探索に向けて、効率的にプロセス変数を変え、超高速に材料・構造の最適化・フィルタリングを行う手法(コンビナトリアル手法)を、デバイスのトランジスタ特性評価にまで発展させることを目的とした。
具体的には、約10mm×10mmの中に、約400個のトランジスタをアレイ状に配置した基板をテンプレートとして制作し、トランジスタ作製フローにコンビナトリアル手法による組成傾斜膜を適用した。特にゲート金属としてこれまで研究を行ってきたRu-Mo合金を用いてプロセス適合性を検討した。
Moはbcc構造、Ruはfcc構造をとるためにRu-Mo合金はRu濃度約50%で結晶の相変化をおこす。この結晶性の変化と仕事関数の相関をXPS及び電気特性の評価によって比較した結果、仕事関数の変化率は結晶構造に大きく依存する事がわかった。さらに、Ru濃度60-95%において、絶縁膜と金属電極の間にMoが偏析する事がわかり、それによりhigh-k絶縁膜上で問題になっている実効仕事関数の制御(フェルミレベルピニング)に関して新しい制御の方法を見いだすことが出来た。
開発したトランジスタ作製プロセスにおいても、Ru偏析による実効仕事関数の変化が観測され、これまでのキャパシタによる実験と矛盾しない結果が得られた。今後は新しい材料系に対して、この手法を適用していく予定である。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Control of crystalline Microstructures in Metal Gate Electrodes for Nano CMOS Devices2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ohmori, T. Chikyow, T. Hosoi, H. Watanabe, K. Nakajima, T. Adachi, A. Ishikawa, Y. Sugita, Y. Nara, Y. Ohji, K. Shiraishi, K. Yamabe, K. Yamada
    • 雑誌名

      ECS Transactions 13(未定(印刷中))

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Control of crystalline Microstructures in Metal Gate Electrodes for Nano CMOS Devices2008

    • 著者名/発表者名
      (Invited) K. Ohmori, T. Chikyow, T. Hosoi, H. Watanabe, K. Nakajima, T. Adachi, A. Ishikawa Y. Sugita, Y. Nara, Y. Ohji, K. Shiraishi, K. Yamabe, K. Yamada
    • 学会等名
      213th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Phoenix, AZ, USA
    • 年月日
      2008-05-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Combinatorial Methodology for the Exploration of Metal Gate Electrodes on HfO2 for the Advanced Gate Stack2008

    • 著者名/発表者名
      (Invited) Kao-Shuo Chang, Martin Green, John Suehle, Jason Hattrick-Simpers, Ichiro Takeuchi, Kenji Ohmori, T. Chikyow, Stefan De Gendt, Prashant Majhi
    • 学会等名
      213th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Phoenix, AZ, USA
    • 年月日
      2008-05-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Wide Controllability of Flatband Voltage by Tuning Crystalline Microstructures in Metal Gate Electrodes2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ohmori, T. Chikyow, T. Hosoi, H. Watanabe, K. Nakajima, T. Adachi, A. Ishikawa, Y. Sugita, Y. Nara, Y. Ohji, K. Shiraishi, K. Yamabe, K. Yamada
    • 学会等名
      International Electron Devices Meeting
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Landscape of Combinatorial Materials Exploration and Materials Informatics2007

    • 著者名/発表者名
      Chikyow Toyohiro, T. Nagata, N. Umezawa, M. Yoshitake, K. Ohmori, T. Yamada, M. Lippma and H. Koinuma
    • 学会等名
      2007 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 年月日
      2007-11-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ハイスループット材料合成と電子デバイスへの応用2007

    • 著者名/発表者名
      大毛利健治
    • 学会等名
      日本学術振興会 第151委員会公開シンポジウム「ナノ・ハイスループット材料開発への挑戦」
    • 発表場所
      化学会館ホール
    • 年月日
      2007-09-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] C添加による金属ゲート材料の結晶構造制御とアモルファス化2007

    • 著者名/発表者名
      大毛利健治、細井卓治、渡部平司、山田啓作、知京豊裕
    • 学会等名
      秋季 第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] 新聞記事掲載(2007年12月11日)電波新聞、日経産業新聞、化学工業日報、日刊工業新聞(IEDMでの発表内容に関してプレスリリースを行った)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 金属電極及びこれを用いたCMOS回路2007

    • 発明者名
      大毛利健治、知京豊裕
    • 権利者名
      早稲田大学物質・材料研究機構
    • 産業財産権番号
      2007-317614
    • 出願年月日
      2007-12-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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