| 研究課題/領域番号 |
21H01384
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
宮本 恭幸 東京工業大学, 工学院, 教授 (40209953)
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| 研究分担者 |
福田 浩一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00586282)
菅原 聡 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40282842)
荒井 昌和 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)
後藤 高寛 東京工業大学, 工学院, 助教 (70827914)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | ナノシート / ヘテロ構造 / トンネルFET / ラテラルHBT / 低消費電力 / 化合物半導体 / バイポーラトランジスタ / 横方向成長 / トンネルFE / 横方向結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
横方向からの結晶成長によるヘテロ接合形成を可能にするために、基板上に形成した薄膜構造の側壁に，同じ基板を利用した横方向成長，または絶縁体を側壁に持つ選択横方向成長を利用して横方向のヘテロ接合を作り、化合物半導体電子デバイスに新たな自由度を導入することを目的として行う。さらに溝中形成時の組成変調について検討し微細空間のみに異なる組成の成長を行うことで狭バンドギャップ材料の形成を可能にする。
横方向ヘテロ接合の導入で作製が可能になる構造としてナノシートトンネルFETと狭バンドギャップラテラルHBTをデバイス・回路の理論的検討に基づき設計・作製して実験的に検証を目指す。
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| 研究実績の概要 |
1. 再成長したGaAsSbをソースとすることで、横方向に形成されたトンネル接合を持ったFETを作製した。昨年度と同様に、再成長において形成されるマスク上の多結晶はマスク高さを成膜厚さより厚くすることで多結晶と再成長層の結合を減らすことにより、再成長後のマスク除去による多結晶削除を可能にした。動作したトランジスタ特性においてｐ形GaAsSbソース層によるアンバイポーラ的な動作特性を確認した。観測されたサブスレッショルド・スイング（SS）は120mV/decであったが、同じゲートスタック構造を持つプレーナ型トランジスタのI-V特性と比較し、SSの劣化は界面状態によって説明できた。比較から表面電位によるドレイン電流の変化を特徴づける因子は52 mV/decと見積もられ、通常のトランジスタでの値である60mV/decをトンネル接合により下回っていると考えられる。
2.CBipolar回路の基礎となるラテラルHBTについて、特に特性を決めると考えられるpnpラテラルHBTについて、デバイスシミュレーションおよびそれに基づいた回路シミュレーションを昨年度に引き続き行った。電源電圧250mVにおいて、電流利得は1,000以上、オン/オフ消費電力比は約180、遅延時間は2.6psであった。しかし、300mVを超える電圧では、深い飽和とハイレベル注入により、特性が急速に劣化することも確認した。
3.ナノシートトンネルFETにむけて、その駆動能力の向上のためにHfO2を用いた低等価酸化膜厚化と高移動度化を同時に実現するために、原子層堆積条件などの改善を行った。しかしながらHfO2が50サイクルを下回った近傍で、作製したMOSFETから推定される容量等価膜厚と推定される等価酸化膜厚に乖離が生じ、高移動度を保つ条件での容量等価膜厚を下げることはかなわなかった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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