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(1) 3次元MOSトランジスタの動作機構の解明
従来、申請者等は、SURROUNDING GATE TRANSISTOR(SGT)と名付けた新しい3次元MOSトランジスタを1988年に発明提案し、1991年には、0.6ミクロンの加工技術を用いて試作に成功し、そのトランジスタ動作を検証してきた。しかし、上記3次元MOSトランジスタをさらに高性能化し、集積化していくためには、デバイスの動作原理を明確にする必要があった。
従って、本研究では、上記SURROUNDING GATE TRANSISTOR(SGT)の動作特性の動作原理を第一原理より解析した。具体的には、完全空乏状態下において、世界で初めて、SGTにおけるゲート容量モデル、しきい値モデル、チャネル中を伝導する電荷のモビリティーモデルにおけるしきい値モデルを提案し、解析的に定式化している。これらの結果を用いて、世界で初めて、完全空乏型SGTの強反転領域における電流・電圧特性のモデルを提案し、解析的に定式化している。この研究結果により、従来の平面型MOSトランジスタと比較して、SGTは原理的に、高駆動能力を有し、将来の超高速シリコン集積回路の基本素子として有望であることを示せた。
(2) 研究の総括
以上述べてきたように、本年度までにSGT型3次元MOSトランジスタの動作特性を系統的に解析し、SGT型3次元MOSトランジスタの特性を決める構造パラメータを抽出した。これらの解明された解析結果を用いて、SGT型MOSトランジスタの動作機構のモデル化を行った。具体的には、SGT型MOSトランジスタの電圧・電流特性を解析的に定式化することに成功した。この結果、3次元MOSトランジスタにおける動作速度、電力消費、微細構造を律速している要因を明確にできた。これにより、より高性能な新しい構造の高性能3次元MOSトランジスタに対する設計指針が提案できた。
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