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結晶ひずみを利用したSiMOS反転層移動度決定機構の解明と高移動度化指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20246055
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京大学

研究代表者

高木 信一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30372402)

連携研究者 竹中 充  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (20451792)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
36,270千円 (直接経費: 27,900千円、間接経費: 8,370千円)
2010年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2009年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2008年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
キーワードMOSFET / ひずみSi / 移動度 / 表面ラフネス / クーロン散乱 / 界面準位 / 酸化膜信頼性
研究概要

ひずみSi MOSFETの表面ラスネス散乱移動度とMOS界面凹凸を評価し、ひずみの印加により電子移動度は向上するものの正孔移動度はやや減少すること、MOS界面の凹凸は、ひずみの印加で低減することが明らかとなった。また、高精度の透過電子顕微鏡像によって、実際の
Si/SiO2界面凹凸形状とその自己相関関数を直接決定する方法を新たに提案し、この方法で得られた凹凸に基づいて計算した移動度は実験から得られた値と、電子と正孔ともに、良い一致が見られることが分かった。また、ひずみSi MOS界面は、FNストレスによる界面準位発生が少なく、これはひずみによる界面ラフネスの低減に起因している可能性が高いことが明らかとなった。
更に、ひずみSi pMOSFETの界面電荷によるクーロン散乱正孔移動度は、二軸引張りひずみの印加で移動度が増大する一方、基板不純物散乱によるクーロン散乱移動度では、移動度が低下するという、電子移動度とは反対のひずみ依存性をもつことを見出し、これらのひずみ依存性は、ひずみによる電子と正孔のサブバンド構造の変調によって統一的に説明できることが明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2011 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (26件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Suppression of Interface State Generation in Si MOSFETs with Biaxially-Tensile Strain2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      in Electron Device Letters 32(accepted)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] A Novel Characterization Scheme of Si/SiO2 Interface Roughness for Surface Roughness Scattering-limited Mobilities of Electrons and Holes in Unstrained- and Strained-Si MOSFETs2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, H.Matsumoto T.Sato, S.Koyama, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Electron Devices 57

      ページ: 2057-2066

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Experimental Determination of Shear Stress induced Electron Mobility Enhancements in Si and Biaxially Strained-Si Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors2010

    • 著者名/発表者名
      O.Weber, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 49

      ページ: 74101-74101

    • NAID

      40017216105

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Experimental Determination of Shear Stress induced Electron Mobility Enhancements in Si and Biaxially Strained-Si Metal-Oxide-Semiconductor Field-Fffect Transistors2010

    • 著者名/発表者名
      O.Weber, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Rhys.

      巻: 49 ページ: 74101-74101

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Characterization Scheme of Si/SiO_2 Interface Roughness for Surface Roughness Scattering-limited Mobilities of Electrons and Holes in Unstrained-and Strained-Si MOSFETs2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, H.Matsumoto, T.Sato, S.Koyama, M.Takenaka, S.Takani
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Electron Devices

      巻: 57 ページ: 2057-2066

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Surface Roughness Scatteringlimited Mobilities of Electrons and Holes in Biaxially-tensile Strained Si MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters 30

      ページ: 987-989

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Comprehensive Understanding of Coulomb Scattering Mobility in Biaxially-Strained Si MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Electron Devices 56

      ページ: 1152-1156

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [雑誌論文] On Surface Roughness Scattering-limited Mobilities of Electrons and Holes in Biaxially-tensile Strained Si MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters 30

      ページ: 987-989

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Examination and Physical Understanding of the Coulomb Scattering Mobility in Strained-Si NMOSFETs2008

    • 著者名/発表者名
      O.Weber, S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Electron Devices 55

      ページ: 2386-2396

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Experimental Examination and Physical Understanding of the Coulomb Scattering Mobility in Strained-Si N-MOSFETs2008

    • 著者名/発表者名
      O.Weber and S.Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Electron Devlces 55

      ページ: 2386-2396

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Channel/Stress Engineering for Advanced CMOS Devices : Performance Booster2011

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      16th Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC 2011), (Tutorial 1) Advanced CMOS Device Technologies (1)
    • 発表場所
      Pacifico, Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2011-01-25
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Channel/Stress Engineering for Advanced CMOS Devices : Performance Booster2011

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi
    • 学会等名
      16th Asia and South Pacific Design Automation Conference(ASP-DAC 2011), (Tutorial 1)Advanced CMOS Device Technologies(1)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2011-01-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Evidence of Correlation between Surface Roughness and Interface States Generation in Unstrained and Strained-Si MOSFETs2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 学会等名
      2010 Symposium on VLSI Technology
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2010-06-17
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Evidence of Correlation between Surtace Roughness and Intertace States Generationin Unstrained and Strained-Si MOSFETs2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S. Takagi
    • 学会等名
      2010 Symposium on VLSI Technology
    • 発表場所
      Horwlulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2010-06-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Siプラットフォーム上の高移動度チャネルCMOS技術2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      第4回九州大学稲盛フロンティア研究講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス、福岡県
    • 年月日
      2010-06-11
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Siプラットフォーム上の高移動度チャネルCMOS技術2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      第4回九州大学稲盛フロンティア研究講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパ ス、福岡県
    • 年月日
      2010-06-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] CMOSプラットフォーム上の高移動度チャネルMOSトランジスタ技術2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      TRC第7回半導体デバイス分析セミナー
    • 発表場所
      東京コンファレンスセンター品川、東京都
    • 年月日
      2010-05-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 高精度TEMと新しいデータ分析方法によるMOS界面ラフネス移動度及びその引張り歪みの影響の定量評価2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 二軸引張りひずみSi MOS電子・正孔反転層における界面電荷・基板不純物によるクーロン散乱に与える影響の統一的な物理機構2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 高精度TEMと新しいデータ分析方法によるMOS界面ラフネス移動度及びその引張り歪みの影響の定量評価2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 二軸引張りひずみSi MOS電子・正孔反転層における界面電荷・基板不純物によるクーロン散乱に与える影響の統一的な物理機構2010

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第57回応物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Si MOS界面ラフネス散乱による移動度とひずみの効果2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一, 趙毅, 竹中充, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第121回研究集会「半導体シリコン単結晶ウェーハを特徴づける評価技術」
    • 発表場所
      学習院大学、東京(招待講演)
    • 年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Si MOS界面ラフネス散乱による移動度とひずみの効果(招待講演)2010

    • 著者名/発表者名
      高木信一, 趙毅, 竹中充, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第121回研究集会「半導体シリコン単結晶ウェーハを特徴づける評価技術」
    • 発表場所
      学習院大学、東京
    • 年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] High Mobility Channel CMOS Technologies for Realizing High Performance LSI's2009

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      2009 Custom Integrated Circuits Conference (CICC)
    • 発表場所
      San Jose, California, USA(invited)
    • 年月日
      2009-09-13
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] High Mobility Channel CMOS Technologies for Realizing High Performance LSI's (invited)2009

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi
    • 学会等名
      2009 Custom Integrated Circuits Conference (CICC)
    • 発表場所
      San Jose, California USA
    • 年月日
      2009-09-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高精度TEMと新しいデータ分析方法によるMOS界面ラフネス移動度の定量評価及び引張り歪からの影響2009

    • 著者名/発表者名
      趙毅, 松本弘昭, 佐藤岳志, 小山晋, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第73回半導体・集積回路技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京農工大学、東京
    • 年月日
      2009-07-10
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive Understanding of Surface Roughness Limited Mobility in Unstrained- and Strained-Si MOSFETs by Novel Characterization Scheme of Si/SiO2 Interface Roughness2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, H.Matsumoto, T.Sato, S.Koyama, M.Takenaka, S.Takagi
    • 学会等名
      Symposium on VLSI Technology
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2009-06-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Comprehensive Understanding of Surface Roughness Limited Mobility in Unstrained-and Strained-Si MOSFETs by Novel Characterization Scheme of Si/SiO2 Interface Roughness2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, H.Matsumoto, T.Sato, S.Koyama, M.Takenaka, S.Takagi
    • 学会等名
      Symposium on VLSI Technology
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2009-06-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive understanding of surface roughness and Coulomb scattering mobility in biaxiallystrained Si MOSFETs2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka, S.Takagi
    • 学会等名
      International Electron Device Meeting (IEDM)
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2008-12-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] High mobility channel MOSFET2008

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      8th European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC)
    • 発表場所
      Edinburgh, United Kingdom
    • 年月日
      2008-09-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] High mobility channel MOSFET2008

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi
    • 学会等名
      8th European Solid-State Device Research Conference(ESSDERC)
    • 発表場所
      Edinburgh, United Kingdom
    • 年月日
      2008-09-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Understanding and Engineering of Carrier Transport in Advanced MOS Channels (plenary)2008

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      2008 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)
    • 発表場所
      Hakone, Japan
    • 年月日
      2008-09-09
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Advanced Nano CMOS Platform using Carrier-Transport-Enhanced Channels2008

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      2008 International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications (VLSI-TSA)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan(invited)
    • 年月日
      2008-04-21
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Advanced Nano CMOS Platform using Carrier-Transport-Enhanced Channels(invited)2008

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi
    • 学会等名
      2008 International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications(VLSI-TSA)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Understanding and Engineering of Carrier TraOsport in Advanced MOS Channels(plenary)2008

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi
    • 学会等名
      2008 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices(SISPAD)
    • 発表場所
      Hakone, Japan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive understanding of surface roughness and Coulomb scattering mobility in biaxially-strained Si MOSFETs2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhao, M.Takenaka and S.Takagi
    • 学会等名
      International Electron Device Meeting(IEDM)
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] Devices Structures and Carrier Transport Properties of Advanced CMOS using High Mobility Channels, Electronic Device Architectures for the Nano-CMOS Era-From Ultimate CMOS Scaling to Beyond CMOS Devices, chapter 32008

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi, T.Tezuka, T.Irisawa, S.Nakaharai, T.Numata, K.Usuda, N.Sugiyama, M.Shichijo, R.Nakane, S.Sugahara
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] Electronic Device Architectures for the Nano-CMOS Era-From Ultimate CMOS Scaling to Beyond CMOS Devices", chapter 52008

    • 著者名/発表者名
      S.Takagi, T.Tezuka, T.Irisawa, S.Nakaharai, T.Numata, K.Usuda, N.Sugiyama, M.Shichijo, R.Nakane and S.Sugahara
    • 総ページ数
      440
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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