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原子レベル平坦界面トランジスタのゲート絶縁膜リーク電流の高精度統計的解析

研究課題

研究課題/領域番号 24360129
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
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

須川 成利  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70321974)

連携研究者 黒田 理人  東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40581294)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2012年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワード電子デバイス・機器 / 電子デバイス・集積回路 / MOSFET / シリコン / リーク電流 / ストレス誘起電流 / 平坦化
研究成果の概要

ゲート絶縁膜/Si界面の原子レベル平坦化技術を最小加工寸法0.22μmのCMOS集積回路製造工程に導入し、ゲート絶縁膜形成直前に温度850℃以下で原子レベル平坦化処理を行うことで、微細MOSFETの界面を原子レベル平坦化できることを見出した。導入技術を用いて大規模アレイテスト回路を試作し、確立した高精度・統計的計測技術を用いて膜厚7.7nmのゲート絶縁膜を有する8万個を超えるMOSFETのゲート電流を約80秒以内に10aAオーダーの精度で計測し、界面に約1nmのラフネスが存在する従来のMOSFETと比べて、ゲート電流が大きい素子の発生割合が一桁以上低減できたことを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Atomically flattening of Si surface of silicon on insulator and isolation-patterned wafers2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Goto, Rihito Kuroda, Naoya Akagawa, Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Xiang Li, Toshiki Obara, Daiki Kimoto, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi, Yutaka Kamata, Yuki Kumagai, and Katsuhiko Shibusawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 4S ページ: 04DA04-04DA04

    • DOI

      10.7567/jjap.54.04da04

    • NAID

      210000144951

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of breakdown voltage of area surrounded by multiple trench gaps in 4 kV monolithic isolator for communication network interface2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takeuchi, Rihito Kuroda and Shigetoshi Sugawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 4S ページ: 04DB01-04DB01

    • DOI

      10.7567/jjap.54.04db01

    • NAID

      210000144957

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Si image sensors with wide spectral response and high robustness to ultraviolet light exposure2014

    • 著者名/発表者名
      Rihito Kuroda and Shigetoshi Sugawa
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 11 号: 10 ページ: 20142004-20142004

    • DOI

      10.1587/elex.11.20142004

    • NAID

      130004725750

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Selectivity in Dry Etching of Silicon Nitride over Si Using a Novel Hydrofluorocarbon Etch Gas in a Microwave Excited Plasma for FinFET2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakao, T. Matsuo, A. Teramoto, H. Utsumi, K. Hashimoto, R. Kuroda, Y. Shirai, S. Sugawa, and T. Ohmi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 61 号: 3 ページ: 29-37

    • DOI

      10.1149/06103.0029ecst

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flattening Technique of (551) Silicon Surface Using Xe/H2 Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 61 号: 2 ページ: 401-407

    • DOI

      10.1149/06102.0401ecst

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amorphous InGaZnO Thin-Film Transistors Prepared by Magnetron Sputtering Using Kr and Xe Instead of Ar2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Goto, Shigetoshi Sugawa and Tadahiro Ohmi
    • 雑誌名

      Journal of the Society for Information

      巻: 21 号: 12 ページ: 517-523

    • DOI

      10.1002/jsid.210

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stress induced leakage current generated by hot-hole injection2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Teramoto, Hyeonwoo Park, Takuya Inatsuka, Rihito Kuroda, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 109 ページ: 298-301

    • DOI

      10.1016/j.mee.2013.03.116

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recovery Characteristic of Anomalous Stress Induced Leakage Current of 5.6nm Oxide Films2012

    • 著者名/発表者名
      Takuya Inatsuka
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 号: 4S ページ: 04DC02-04DC02

    • DOI

      10.1143/jjap.51.04dc02

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Simple Test Structure for Evaluating the Variability in Key Characte ristics of a Large Number of MOSFETs2012

    • 著者名/発表者名
      Shunichi Watabe
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

      巻: 25 号: 2 ページ: 145-154

    • DOI

      10.1109/tsm.2011.2181667

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Properties of Silicon Nitride Using High Density and Low Plasma Damage PECVD Formed at 4000C2012

    • 著者名/発表者名
      Yukihisa Nakao
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 45 号: 3 ページ: 421-428

    • DOI

      10.1149/1.3700907

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Test Circuit for Statistical Evaluation of p-n Junction Leakage Current and Its Noise2012

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Abe
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

      巻: 25 ページ: 303-309

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of Pixel Gain and Linearity of CMOS Image Sensor using Floating Capacitor Load Readout Operation2015

    • 著者名/発表者名
      S. Wakashima, F. Kusuhara, R. Kuroda, S. Sugawa
    • 学会等名
      IS&T/SPIE Electronic Imaging
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-02-08 – 2015-02-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Wide spectral response and highly robust Si image sensor technology2014

    • 著者名/発表者名
      Rihito Kuroda and Shigetoshi Sugawa
    • 学会等名
      2nd Asian Image Sensor and Imaging System Symposium
    • 発表場所
      東京工業大学キャンパス・イノベーションセンター(東京都・港区)
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomically Flattening of Si Surface of SOI and Isolation-patterned Wafers2014

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, R. Kuroda, N. Akagawa, T. Suwa, A. Teramoto, X. Li, S. Sugawa, T. Ohmi, Y. Kumagai, Y. Kamata, and T. Shibusawa
    • 学会等名
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the breakdown voltage of an area surrounded by the multi-trench gaps in a 4kV monolithic isolator for a communication network interface2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takeuchi, Rihito Kuroda and Shigetoshi Sugawa
    • 学会等名
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Novel Analysis of Oxide Breakdown based on Dynamic Observation using Ultra-High Speed Video Capturing Up to 10,000,000 Frames Per Second2014

    • 著者名/発表者名
      Rihito Kuroda, Fan Shao, Daiki Kimoto, Kiichi Furukawa, Hidetake Sugo, Tohru Takeda, Ken Miyauchi, Yasuhisa Tochigi, Akinobu Teramoto and Shigetoshi Sugawa
    • 学会等名
      2014 IEEE International Reliability Physics Symposium
    • 発表場所
      Waikoloa, USA
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Demonstrating Individual Leakage Path from Random Telegraph Signal of Stress Induced Leakage Current2014

    • 著者名/発表者名
      A. Teramoto, T. Inatsuka, T. Obara, N. Akagawa, R. Kuroda, S. Sugawa and T. Ohmi
    • 学会等名
      2014 IEEE International Reliability Physics Symposium
    • 発表場所
      Waikoloa, USA
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing Correlation between Multiple Traps in RTN Characteristics2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Obara, Akinobu Teramoto, Akihiro Yonezawa, Rihito Kuroda, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      Toshiki Obara, Akinobu Teramoto, Akihiro Yonezawa, Rihito Kuroda, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 発表場所
      Waikoloa, USA
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Application of Rotation Magnet Sputtering Technology to a-IGZO Film Depositions2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Goto, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      Society for Information Display, SID International Symposium 2014
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-06-01 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High Selectivity in a Dry Etching of Silicon Nitride over Si Using a Novel Hydrofluorocarbon Etch Gas in a Microwave Excited Plasma for FinFET2014

    • 著者名/発表者名
      Yukihisa Nakao, Takatoshi Matsuo, Akinobu Teramoto, Hidetoshi Utsumi, Keiichi Hashimoto, Rihito Kuroda, Yasuyuki Shirai, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      225th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Flattening Technique of (551) Silicon Surface Using Xe/H2 Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      225th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Composition Ratio on Erbium Silicide Work Function on Different Morphology of Si(100) Surface Changed by Alkaline Etching2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Tanaka, Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Tsukasa Motoya, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      225th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Demonstrating Individual Leakage Path from RTS of SILC2014

    • 著者名/発表者名
      A. Teramoto, T. Inatsuka, T. Obara, N. Akagawa, R. Kuroda, S. Sugawa and T. Ohmi
    • 学会等名
      2014 IEEE International Reliability Physics Symposium
    • 発表場所
      Waikoloa, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Stress induced leakage current generated by hot-hole injection(発表確定)2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Teramoto
    • 学会等名
      18 th Conference of Insulating Films on Semiconductors
    • 発表場所
      クラクフ、ポーランド
    • 年月日
      2013-06-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Demonstrating Distribution of SILC Values at Individual Leakage Spots (発表確定)2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Teramoto
    • 学会等名
      2013 IEEE International Reliability Physics Symposium
    • 発表場所
      モントレー、米国
    • 年月日
      2013-04-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Demonstrating Distribution of SILC Values at Individual Leakage Spots2013

    • 著者名/発表者名
      Takuya Inatsuka, Rihito Kuroda, Akinobu Teramoto, Yuki Kumagai, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      IEEE International Reliability Physics Symposium 2013
    • 発表場所
      Monterey, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] High-Speed and Highly Accurate Evaluation of Electrical Characteristics in MOSFETs2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Teramoto, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on IC Design and Technology 2013
    • 発表場所
      Pavia, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stress induced leakage current generated by hot-hole injection2013

    • 著者名/発表者名
      A. Teramoto, H.W. Park, T. Inatsuka, R. Kuroda, S. Sugawa, T. Ohmi
    • 学会等名
      18th Conference of “Insulating Films on Semiconductors”
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Impact of Injected Carrier Types to Stress Induced Leakage Current Using Substrate Hot Carrier Injection Stress2013

    • 著者名/発表者名
      H. W. Park, A. Teramoto, T. Inatsuka, R. Kuroda, S. Sugawa, and T. Ohmi
    • 学会等名
      2013 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Application of Advanced Semiconductor Devices
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Properties of Silicon Nitride Using High Density and Low Plasma Damage PECVD Formed at 4000C2012

    • 著者名/発表者名
      Yukihisa Nakao
    • 学会等名
      221st Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      シアトル、米国
    • 年月日
      2012-05-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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