量子論に基づく実践的配線寿命予測シミュレータの開発

• 研究課題/領域番号: 21360158
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 坪井 秀行 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (20375182)
• 研究分担者: 宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076) ; 高羽 洋充 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80302769) ; 畠山 望 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50312666) ; 鈴木 愛 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (40463781) ; 三浦 隆治 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00570897) ; 遠藤 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90344704)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2010年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2009年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: エレクトロマイグレーション / 超高速化量子分子動力学法 / 電子wind force / 配線寿命 / 実物モデル化 / 配線寿命予測

研究概要

金属原子の移動・拡散が引き金になる配線材料のエレクトロマイグレーション(EM)は、半導体デバイス寿命に直接影響しており、半導体のさらなる微細化と高集積化において危急の解決課題である。本研究では、新規超高速化量子分子動力学法に基づき、電子wind forceにより原子および空孔が移動するEM現象を電子・原子レベルで直接解析する手法とともに、動的モンテカルロ法との融合による実践的配線寿命予測シミュレータの開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] CO Oxidation and NO Reduction on MgO(100) Supported Pd Cluster : A Quantum Chemical Molecular Dynamics Study (2011)
  • 著者名/発表者名: Farouq Ahmed, et al
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 115 号: 49 ページ: 24123-24132
  • DOI: 10.1021/jp204348e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of Reactivity on Step and Terrace Sites of Pd (332) Surface for the Dissociative Adsorption of Hydrogen : A Quantum Chemical Molecular Dynamics Study (2011)
  • 著者名/発表者名: Farouq Ahmed, et al
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 257 ページ: 10503-10513
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.07.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale Simulation of Dye-Sensitized Solar Cells Considering Schottky Barrier Effect at Photoelectrode (2011)
  • 著者名/発表者名: Mari Onodera, et al
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 50 号: 4S ページ: 04DP06-04DP06
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04dp06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Study on Effect of SiC Crystal Structure on Carrier Transfer in Quantum Dot Solar Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Sho Hirose, et al
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 50 号: 4S ページ: 04DP05-04DP05
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04dp05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational Study on Carrier Injection in Ca/Poly (9,9'-dioctylfluorene) Interface by Using Quantum Chemistry and Monte Carlo Methods (2011)
  • 著者名/発表者名: Itaru Yamashita, et al
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 50 号: 4S ページ: 04DK02-04DK02
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04dk02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Hydrogen Vacancy for Dissociative Adsorption of H_2 on Pd(111) Surface by A Quantum Chemical Molecular Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Farouq Ahmed, et al
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 164 号: 1 ページ: 16-22
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2010.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Reduction Processes of Cerium Oxide Surfaces by H_2 Using Ultra Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamic Study (2011)
  • 著者名/発表者名: Md.Khorshed Alam, et al
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 164 号: 1 ページ: 9-15
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2010.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Dye-Sensitized Solar Cells Based on TiO2 Electrode Structure Model (2010)
  • 著者名/発表者名: Mari Onodera, Kei Ogiya, Ai Suzuki, Hideyuki Tsuboi, Nozomu Hatakeyama, Akira Endou, Hiromitsu Takaba, Momoji Kubo, Akira Miyamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 49 号: 4S ページ: 04DP10-04DP10
  • DOI: 10.1143/jjap.49.04dp10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Computational Method for Analysis of Carrier Transfer in Light-Emitting Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Itaru Yamashita, Kazumi Serizawa, Hiroaki Onuma, Ai Suzuki, Ryuji Miura, Hideyuki Tsuboi, Nozomu Hatakeyama, Akira Endou, Hiromitsu Takaba, Momoji Kubo, Mark C. Williams, Akira Miyamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 49 号: 4S ページ: 04DK13-04DK13
  • DOI: 10.1143/jjap.49.04dk13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Computational Method for Analysis of Carrier Transfer in Light-Emitting Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Itaru Yamashita, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Dye-Sensitized Solar Cells Based on TiO_2 Electrode Structure Model (2010)
  • 著者名/発表者名: Mari Onodera, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of the Applied Physics 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Electrical Conductivity Prediction Simulator Based on TB-QCMD and KMC. System Development and Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tsuboi, Arnabhiram Chutia, Chen Lv, Zigang Zhu, Hiroaki Onuma, Ryuji Miura, Ai Suzuki, Riadh Sahnoun, Michihisa Koyama, Nozomu Hatakeyama, Akira Endou, Hiromitsu Takaba, Carlos A. Del Carpio, Ramesh C. Deka, Momoji Kubo, Akira Miyamoto
  • 雑誌名: ournal of Molecular Structure 巻: 903 号: 1-3 ページ: 11-22
  • DOI: 10.1016/j.theochem.2008.11.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Multi-Scale Electromigration Simulator Based on a Combination of Ultra Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics and Kinetic Monte Carlo Methods. Application to Cu Interconnects Lifetime Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tsuboi, Asami Kato, Hiromi Sato, Humie Hasekura, Saori Oda, Hiroshi Setogawa, Chie Abe, Arnubhiram Chutia, Chen Lv, Zigang Zhu, Ryuji Miura, Ai Suzuki, Riadh Sahnoun, Michihisa Koyama, Nozomu Hatakeyama, Akira Endou, Hiromitsu Takaba, Carlos A. Del Carpio, Ramesh C. Deka, Momoji Kubo, Akira Miyamoto
  • 雑誌名: apanese Journal of the Applied Physics 巻: 48 号: 4S ページ: 04C020-04C020
  • DOI: 10.1143/jjap.48.04c020
  • NAID: 210000066531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational Evaluation of Electrical Conductivity on SiC and The Influence of Crystal Defects (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tsuboi, Megumi Kabasawa, Seika Ouchi, Miki Sato, Riadh Sahnoun, Michihisa Koyama, Nozomu Hatakeyama, Akira Endou, Hiromitsu Takaba, Momoji Kubo, Carlos A. Del Carpio, Yasuo Kitou, Emi Makino, Norikazu Hosokawa, Jun Hasegawa, Shoichi Onda, Akira Miyamoto
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 600-603 ページ: 497-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational Evaluation of Electrical Conductivity on SiC and the Influence of Crystal Defects (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuboi, et al.
  • 雑誌名: Materials Science Forum 600-603 ページ: 495-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] An electrical conductivity prediction simulator based on TB-QCMD and KMC. System development and applications (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuboi, et al.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Structure-Theochem 903 ページ: 11-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Multi-Scale Electromigration Simulator Based on a Combination of Ultra Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics and Kinetic Monte Carlo Methods Application to Cu Interconnects Lifetime Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuboi, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48
  • NAID: 210000066531
  • 査読あり
• [学会発表] 実験融合マルチレベルコンピュータ化学手法の開発とシリコン材料・デバイスへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本明
  • 学会等名: シリコン材料・デバイス研究会(SDM)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 実験融合マルチレベルコンピュータ化学手法の開発とシリコン材料・デバイスへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本明
  • 学会等名: シリコン材料・デバイス研究会(SDM)
  • 発表場所: 東北大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 自動化超高速化量子分子動力学法の開発とシリコン表面のドライ・ウェットおよびラジカル酸化反応シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第128回研究集会
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] 自動化超高速化量子分子動力学法の開発とシリコン酸化膜形成の反応解析への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: シリコン材料・デバイス研究会(SDM)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Development of a Multi-Scale Time Dependent Dielectric Breakdown Simulator Based on TBQC and KMC Method : Application to the Evaluation of a Gate Oxide Film for CMOS Technology (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tsuboi
  • 学会等名: 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2010)
  • 発表場所: Tokyo University
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Development of a Multi-Scale Time Dependent Dielectric Breakdown Simulator Based on TBQC and KMC Method : Application to the Evaluation of a Gate Oxide Film for CMOS Technology (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tsuboi
  • 学会等名: 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2010)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 量子化学およびKMC法によるシリカ膜中電子移動のマルチスケールシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 第106回触媒討論会
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] マルチスケールシミュレーションによるゲート酸化膜の絶縁信頼性予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Tight-Binding量子化学計算およびキネティックモンテカルロ法を用いたマルチスケール酸化膜絶縁信頼性予測シミュレータの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 日本コンピュータ化学会2010年春季年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] 自動化超高速化量子MD法によるシリコン酸窒化膜生成シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 自動化超高速化量子MD法によるシリコン酸窒化膜生成シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 坪井秀行
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山県)
  • 年月日: 2009-09-10
• [備考]
  • URL: http://aki.niche.tohoku.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.aki.che.tohoku.ac.jp/prev/2010gakkai-j.html