| 研究課題/領域番号 |
05402039
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| 研究種目 |
一般研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大見 忠弘 東北大学, 工学部, 教授 (20016463)
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| 研究分担者 |
森田 瑞穂 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (50157905)
柴田 直 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| キーワード | メタルゲート電極 / 高誘電率ゲート絶縁膜 / 金属基板 / コンタクト抵抗 / 銅配線 / SOIMOSEFT / 閾値 |
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| 研究概要 |
本研究課題であるメタルゲート電極・高誘電率ゲート絶縁膜を有する金属基板SOICMOSにおいて、デバイスシミュレーションを駆使して、その最適構造を求めた。その結果、ソース/ドレイン直下の基板不純物濃度を高くすることで、チャネル長0.1μm以下のデバイスおいても短チャネル効果が抑制できることを見いだした。また、低不純物濃度のSOI層を膜厚10nm程度にし、タンタル酸化膜をゲート絶縁膜とすることにより、大電流駆動能力を持つ微細デバイスが実現可能であることを明確にした。大電流駆動能力デバイス実現には、寄生抵抗を極限まで低減する必要性があり、この寄生抵抗を低減する手段として、ソース/ドレイン電極をサイドコンタクト構造にすることを提案した。この構造実現には、低抵抗コンタクト形成技術及び低抵抗銅配線技術が非常に重要になる。
シリコンのキャップ層を導入した新しいメタル/シリコンコンタクト形成技術を開発し、従来技術に比べ約2桁も低いコンタクト抵抗値10^<-9>Ωcm^2を達成した。また、低抵抗金属の銅を低イオンエネルギ照射プロセスにより成膜し、イオン照射エネルギ制御とポストアニール処理による銅薄膜の巨大グレイン化に成功し、高信頼性銅配線技術を確立した。さらに、微細デバイス作製にあたり、不純物の再拡散を抑える上で非常に重要なプロセス技術であるトータル低温化プロセス:低温酸化プロセス技術・低温薄膜成長技術・低温活性化アニール技術・低温リフロー技術等を確立した。
電源電圧1VでのSOIMOSEFTの閾値は、ゲート材料の仕事関数により制御することが必須であり、シリコンのバンドギャップ中央に仕事関数を持つ金属材料であるタンタルをゲート電極材料として、実際にSOIMOSEFTを作製し、要求されるn型及びp型MOSEFTの閾値を実現できることを実証した。
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