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2017 年度 実績報告書

原子層状TMDCチャネル2D-MISFETの3D構造化への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 16K14247
研究機関東京工業大学

研究代表者

若林 整  東京工業大学, 工学院, 教授 (80700153)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード2次元層状半導体膜 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 二硫化モリブデン / スパッタ法 / 核形成 / 2次元成長 / 3次元成長
研究実績の概要

原子層状半導体である遷移金属ダイカルコゲナイド(Transition-Metal Di-Chalcogenide: TMDC) を用いた二次元チャネル電界効果型トランジスタ(2D-MISFET) について、三次元縦型トランジスタへの展開を探索した。初年度に行ったスパッタ法による二硫化モリブデン(Molybdenum disulfide: MoS2)膜の成膜における超高真空(Ultra-High Vacuum: UHV) RF (Radio Frequency)マグネトロンスパッタ法における成膜特性を基礎に、高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法(High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy: HAADF-STEM)による断面観察によりMoS2膜の核形成と二次元及び三次元の成長モードについて検討した。まず二次元成長について、400℃までの成膜温度向上により粒径が大きくなることを確認した。従って、粒径の成長初期核形成密度依存性は小さいと考えられる。次に三次元成長について、下地基板表面の粗さに起因する結晶性の乱れをトリガーに、基板表面の法線方向へFin形状に成膜することを確認した。またRaman分光法により、Fin部分の内部応用力は小さく、結晶性が高いことを確認した。Fin形状成膜は金属Dot側壁でも観察されたが、金属Dotとの相関は小さく、基板表面に平行に成膜されるMoS2膜との相互作用が大きいことが分かった。以上により、TMDCを用いた2D-MISFETについて、基板表面法線方向へのFin形状を活用した三次元縦型トランジスタを実現するには、パターニングされた核サイトよりも、TMDC膜の粒界制御が有効であることを見出した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件)

  • [学会発表] スパッタの低パワー化によるMoS2薄膜のキャリヤ濃度低減2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 拓朗、大橋 匠、松浦 賢太朗、宗田 伊理也、角嶋 邦之、筒井 一生、若林 整
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Migration制御したスパッタリング法による2次元層状MoS2成膜2018

    • 著者名/発表者名
      大橋 匠、坂本 拓朗、松浦 賢太朗、清水 淳一、外山 真矢人、石原 聖也、日比野 祐介、宗田 伊理也、角嶋 邦之、筒井 一生、小椋 厚志、若林 整
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 2D Materialsで広がる世界2018

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      日本学術振興会シリコン超集積システム第165委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] IEDM 2017参加報告2018

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会SDRJ委員会More Moore (MM) WG 第3回会議
    • 招待講演
  • [学会発表] IoT社会を拓く集積回路向けデバイス技術2018

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      芝浦工業大学第5回グリーンイノベーションシンポジウム 日の丸半導体ルネサンス ― IoT・パワエレが切り拓く新時代―
    • 招待講演
  • [学会発表] ACTIVE-PERFORMANCE BENCHMARK FOR ADVANCED 3D-CMOS DEVICES2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Wakabayashi
    • 学会等名
      CSTIC 2018, Symposium I: Device Engineering And Memory Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MoS2 膜のスパッタ合成とトランジスタ応用2018

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] MoS2ターゲット高温スパッタ法のロングスロー化によるMoS2膜結晶性向上2017

    • 著者名/発表者名
      坂本 拓朗、大橋 匠、宗田 伊理也、角嶋 邦之、筒井 一生、若林 整
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] スパッタ堆積MoS2膜の下地材料依存性2017

    • 著者名/発表者名
      大橋 匠、宗田 伊理也、石原 聖也、日比野 祐介、角嶋 邦之、筒井 一生、小椋 厚志、若林 整
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] スパッタ MoS2 膜の MISFET 応用2017

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      グラフェンコンソーシアム第14回研究講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] IoT向けスパッタMoS2チャネルMOSFETの研究2017

    • 著者名/発表者名
      若林整
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Sputtered TMDC 2D Materials and their Electrical Properties2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Wakabayashi
    • 学会等名
      21st International Symposium on Chemical-Mechanical Planarization
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transmission electron microscopy structural analysis of sputtered MoS2 for 3D-LSI2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Suzuki, Jun'ichi Shimizu, Iriya Muneta, Masahiro Nagao, Hitoshi Wakabayashi, and Nobuyuki Ikarashi
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017

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公開日: 2018-12-17  

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