| 研究課題/領域番号 |
19H00758
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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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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
大見 俊一郎 東京工業大学, 工学院, 准教授 (30282859)
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| 研究分担者 |
長岡 克己 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (80370302)
後藤 哲也 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任教授 (00359556)
舟窪 浩 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90219080)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2020年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2019年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
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| キーワード | 分極 / 電荷蓄積 / 強誘電体 / 高誘電率薄膜 / 電子サイクロトロン共鳴（ECR）スパッタ法 / 高周波（RF）マグネトロンスパッタ法 / 不揮発性多値メモリ / Si表面原子レベル平坦化 / 電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法 / 高周波(RF)マグネトロンスパッタ法 / 強誘電体薄膜 / ECRスパッタ法 / RFマグネトロンスパッタ法 / 不揮発性メモリ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、Hf（ハフニウム）系高誘電率薄膜およびHf系ゲート電極を用いた、全Hf系金属/酸化膜/窒化膜/酸化膜/シリコン（MONOS）構造を、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法を用いたin-situプロセスで形成し、MONOS構造のブロック酸化膜として強誘電性HfO2(FE-HfO2)を形成することにより、強誘電体の分極特性とMONOS構造の電荷蓄積特性を利用した、分極/電荷蓄積融合型Hf系不揮発性多値メモリを創製することを目的とする。Hf系不揮発性多値メモリのメモリアレイをCMOSシュミットトリガー発振回路と集積化し、適応学習機能を有するニューロン回路の動作実証を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ハフニウム(Hf)系電荷蓄積型不揮発性メモリ構造に強誘電性ノンドープ酸化ハフニウム(FeND-HfO2)を導入し、分極動作と電荷蓄積動作を融合したHf系FeNOS型不揮発性多値メモリの実現を目的とした。
電子サイクロトロン共鳴スパッタ法を用いたin-situ プロセスにより、FeNOS構造の形成プロセスを確立し、HfNx電荷蓄積層の窒素組成をx=1.1とすることでFeND-HfO2ブロック層の形成を350℃の低温熱処理により実現した。さらに、FeNOS構造において2 bit/cellの電荷蓄積動作後に、分極動作により100 mV以下の高精度なフラットバンド電圧の制御を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、強誘電体の部分分極反転を利用したしきい値電圧のアナログ制御と、MONOS構造の電荷蓄積による多値動作という異なる物理現象を融合することにより、不揮発性メモリにおけるしきい値電圧の高精度な制御を利用した知的デバイスの実現に向けた指針を示したもので、学術的な意義は大きい。本研究により、学習機能を有する知的システムをハードウェアにより実現できれば、将来の自動運転や医療画像処理などにおける新産業創出が期待できる。また、情報通信機器の劇的な低消費電力化が可能となり、2050年カーボンニュートラル社会の実現に向けた環境エネルギー分野においても大きな波及効果が期待されるなど、社会的意義は大きい。
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