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2021 年度 実績報告書

layer transferによる高移動度材料3次元集積CMOSの精密構造制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H06148
研究機関東京大学

研究代表者

高木 信一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30372402)

研究分担者 前田 辰郎  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, 研究主幹 (40357984)
入沢 寿史  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 (40759940)
研究期間 (年度) 2017-05-31 – 2022-03-31
キーワードMOSFET / Ge / III-V
研究実績の概要

(1) layer transferによるチャネル形成技術・・・酸化濃縮により形成したひずみGOI構造を細線に加工し、細線方向に沿ったひずみの緩和を利用することで、一軸性圧縮ひずみGOIチャネルを形成して、極めて高い正孔移動度を持つ(100)GOI pMOSFETの実現に成功した。また、Ge/AlAs/GaAs(111)基板に対してEpitaxial Lift-off法を適用することにより、Si基板上に、平坦性の高い(111)GOIチャネルを形成することに成功した。加えて、ヨウ化水素(HI)プラズマを用いたGOIチャネルの極薄膜化プロセスを実現した。更に、極薄チャネルnMOSFETにおける表面ラスネス散乱の新しい物理モデルを構築して、2-3nm膜厚のチャネルにおいても、(111)InAs-OI, (111)GOI, (100)GOIが優れた電子移動度を実現できることを理論的に明らかにした。
(2) 低温SD形成と3次元CMOSコテクティビティ技術・・・ベンゾシクロブテン(BCB)を介したCMOS用の積層チャネル構造において、BCBは各種化学的処理を施すELOプロセスに耐性があり、2層目の素子作製プロセス後も劣化しないことを明らかにした。また、積層CMOS構造実現のための(111)InAs/圧縮ひずみGOI積層貼り合わせ構造の実現に成功した。
(3) 高品質MOS界面形成技術・・・In(Ga)As MOSFETにquasi-split C-V法を適用して、MOS界面のバンド内界面準位密度のエネルギー分布と界面でのフェルミレベルのピンニング位置を明らかにし、その物理的解釈と共に、InAs MOS界面が最も多くの電子を反転層中に形成できることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Effective Mobility Enhancement Through Asymmetric Strain Channels on Extremely-Thin Body (100) GOI pMOSFETs2022

    • 著者名/発表者名
      C.-T. Chen, K. Sumita, K. Toprasertpong, M. Takenaka and S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: 69 ページ: 25, 30

    • DOI

      10.1109/TED.2021.3130221

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimum Channel Design of Extremely-Thin-Body nMOSFETs by Utilizing Anisotropic Valley -Robust to Surface Roughness Scattering2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sumita, C.-T. Chen, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: 69 ページ: 2115, 2121

    • DOI

      10.1109/TED.2022.3143484

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction of high tensile strain in Ge-on-Insulator structures by oxidation and annealing at high temperature2022

    • 著者名/発表者名
      X. Han, C.-T. Chen, C.-M. Lim, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 61 ページ: SC1027-1, -9

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac4075

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low thermal budget epitaxial lift off (ELO) for Ge (111)-on-insulator structure2022

    • 著者名/発表者名
      W. H. Chang, H. -W. Wan, Yi. -T. Cheng, Y. -H. G. Lin, T. Irisawa, H Ishii, J. Kwo, M. Hong, and T. Maeda
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 61 ページ: SC1024-1, -4

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3fca

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface reaction via cyclic HI and O2 plasma treatments for Ge digital dry etching2022

    • 著者名/発表者名
      H. Ishii, W. H. Chang, H. Ishii, M. Ke, and T. Maeda
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 61 ページ: to be printed

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal and experimental demonstration of ultrathin-body (111) InAs-on-insulator nMOSFETs with L valley conduction2021

    • 著者名/発表者名
      K. Sumita, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: 68 ページ: 2003, 2009

    • DOI

      10.1109/TED.2021.3049455

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical properties of ultra-thin body (111) Ge on-insulator n-channel MOSFETs fabricated by smart-cut process2021

    • 著者名/発表者名
      C.-M. Lim, Z. Zhao, K. Sumita, K. Toprasertpong, M. Takenaka and S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE J. Electron Device Society

      巻: 9 ページ: 612, 617

    • DOI

      10.1109/JEDS.2021.3085981

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of Equivalent Oxide Thickness Scaling of TiN/Y2O3 Gate Stacks With Trimethylaluminum Treatment on SiGe MOS Interface Properties2021

    • 著者名/発表者名
      T.-E. Lee, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters

      巻: 42 ページ: 966, 969

    • DOI

      10.1109/LED.2021.3081513

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Re-examination of effects of ALD high-k materials on defects reduction in SiGe metal-oxide-semiconductor interfaces2021

    • 著者名/発表者名
      T.-E. Lee, K. Toprasertpong, M. Takenaka and S. Takagi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 11 ページ: 08502116-1, -5

    • DOI

      10.1063/5.0061573

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of interface traps inside the conduction band of InAs-On-Insulator nMOSFET by self-consistent Hall-QSCV method2021

    • 著者名/発表者名
      K. Sumita, K. Toprasertpong, M. Takenaka and S. Takagi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 119 ページ: 103501-1, -5

    • DOI

      10.1063/5.0057182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High and broadband sensitivity front- side illuminated InGaAs photo field- effect transistors (photoFETs) with SWIR transparent conductive oxide (TCO) gate2021

    • 著者名/発表者名
      T. Maeda, K. Ohishi, H. Ishii, W. H. Chang, T. Shimizu, A. Endo, H. Fujisiro and T. Koida
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 119 ページ: 192101-1, -5

    • DOI

      10.1063/5.0065776

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical study of electron and acoustic phonon confinement in ultrathin-body germanium-on-insulator nanolayers2021

    • 著者名/発表者名
      V. Poborchii, J. Groenen, P. I. Geshev, J. Hattori, W. H. Chang, H. Ishii, T. Irisawa, and T. Maeda
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 ページ: 9686, 9697

    • DOI

      10.1039/D1NR01355F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Layer Transfer Technology for Stacked Multi-Channel Semiconductor-on-Insulator Platform2021

    • 著者名/発表者名
      W. H. Chang, T.-Z. Hong, P.-J. Sung, T. Irisawa, H. Ishii1, Y.-J. Lee and T. Maeda
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 102(4) ページ: 17, 26

    • DOI

      10.1149/10204.0017ecst

    • 査読あり
  • [学会発表] 先端ロジックCMOSのためのチャネル材料・デバイス技術2022

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会 ―材料・プロセス・デバイス特性の物理―(第27回研究会)
    • 招待講演
  • [学会発表] In2O3系近赤外域透明導電膜ゲートを用いた InGaAs PhotoFETsの動作実証2022

    • 著者名/発表者名
      大石和明、石井寛仁、張文馨、石井裕之、遠藤聡、藤代博記、前田辰郎
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会 ―材料・プロセス・デバイス特性の物理―(第27回研究会)
  • [学会発表] 表面ラフネス散乱の新モデルに基づく極薄膜nMOSFETの最適なチャネル材料と面方位の設計2022

    • 著者名/発表者名
      隅田圭, Chia-Tsong Chen, トープラサートポン カシディット, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      電子情報通信学会SDM研究会/応用物理学会シリコンテクノロジー分科会共催1月研究会(IEDM特集)
    • 招待講演
  • [学会発表] 異種材料集積による最先端集積Siデバイス技術2022

    • 著者名/発表者名
      高木信一
    • 学会等名
      千葉エリア産官学公金共創イノベーションネットワーク第1回産官学公金マッチングシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面ラフネス散乱に対してロバストな極薄膜nMOSFETのチャネル材料と面方位の最適設計2022

    • 著者名/発表者名
      隅田圭, Chia-Tsong Chen, トープラサートポン カシディット, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 液浸ラマン分光法による極薄膜GOI pMOSFETの異方性二軸応力評価2022

    • 著者名/発表者名
      横川凌, Chia-Tsong Chen, Kasidit Toprasertpong, 竹中充, 高木信一, 小椋厚志
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] HI/O2プラズマを用いた常温でのGeサイクルドライエッチングの検討2022

    • 著者名/発表者名
      大石和明、石井寛仁、張文馨、石井裕之、遠藤聡、藤代博記、前田辰郎
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] In2O3系近赤外域透明導電性酸化膜ゲートを用いた表面照射型InGaAs PhotoFETsの特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      大石和明、石井寛仁、張文馨、石井裕之、遠藤聡、藤代博記、前田辰郎
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Impact of asymmetric strain on performance of extremely-thin body (100) GOI and (110) SGOI pMOSFETs2021

    • 著者名/発表者名
      C. T. Chen, R. Yokogawa, K. Toprasertpong, A. Ogura, M. Takenaka and S. Takagi
    • 学会等名
      Symp. on VLSI technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of performance of Si0.8Ge0.2/SOI p-FinFETs by ultrathin Y2O3 gate stacks with TMA treatment2021

    • 著者名/発表者名
      T.-E. Lee, S.-T. Huang, C.-Y. Yang, K. Toprasertpong, M. Takenaka, Y.-J. Lee and S. Takagi
    • 学会等名
      53rd International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduction of high tensile strain in Ge-on-Insulator structures by oxidation/annealing at high temperature2021

    • 著者名/発表者名
      X. Han, C.-T. Chen, C.-M. Lim, K. Toprasertpong, M. Takenaka and S. Takagi
    • 学会等名
      53rd International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropic Strain States in Extremely-Thin Body Ge-on-Insulator p-type MOSFET Observed by Oil-immersion Raman Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      R. Yokogawa, C.-T. Chen, T. Kasidit, M. Takenaka, S. Takagi and A. Ogura
    • 学会等名
      53rd International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Low Thermal Budget Epitaxial Lift Off for Ge (111)-on-Insulator Structure2021

    • 著者名/発表者名
      W. H. Chang, H. -W. Wan, Yi. -T. Cheng, Y. -H. G. Lin, T. Irisawa, H Ishii, J. Kwo, M. Hong, and T. Maeda
    • 学会等名
      53rd International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced CMOS technologies for ultra-low power logic and AI applications2021

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, K. Toprasertpong, K. Kato, K. Sumita, E. Nako, R. Nakane, K.-w. Jo and M. Takenaka
    • 学会等名
      IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing (EDTM) Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneous material integration by layer transfer technology2021

    • 著者名/発表者名
      T. Maeda
    • 学会等名
      IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing (EDTM) Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] エピタキシャルリフトオフ(ELO)法によるGeOI(111)構造の作成2021

    • 著者名/発表者名
      W. H. Chang, H. -W. Wan, Yi. -T. Cheng, Y. -H. G. Lin, T. Irisawa, H Ishii, J. Kwo, M. Hong, and T. Maeda
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 近赤外域透明導電性酸化膜ゲートによる表面照射型InGaAs PhotoFETs2021

    • 著者名/発表者名
      大石和明、石井寛仁、張文馨、石井裕之、遠藤聡、藤代博記、前田辰郎
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ラフネスを有するチャネルにおける2次元電子ガスの基底状態の新たな定式化と表面ラフネス散乱移動度への影響2021

    • 著者名/発表者名
      隅田圭, トープラサートポン カシディット, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] C-V測定によるAl2O3/GeOx/p-Ge MOS界面の電子とホールの遅い準位密度の評価2021

    • 著者名/発表者名
      柯夢南, 竹中充, 高木信一
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Performance improvement of Si0.8Ge0.2/SOI p-FinFETs by ultrathin Y2O3 gate stacks with TMA treatment2021

    • 著者名/発表者名
      T.-E. Lee, S.-T. Huang, C.-Y. Yang, K. Toprasertpong, M. Takenaka, Y.-J. Lee, and S. Takagi
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Introduction of high tensile strain into Ge-on-Insulator structures by oxidation/annealing at high temperature2021

    • 著者名/発表者名
      X. Y. Han, C. T. Chen, C.-M Lim, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Hole mobility enhancement in extremely-thin body asymmetrically-strained (100) GOI pMOSFETs2021

    • 著者名/発表者名
      C. -T. Chen, R. Yokogawa, K. Toprasertpong, A. Ogura, M. Takenaka and S. Takagi
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Asymmetrically-strained (110) SGOI pMOSFETs for hole mobility enhancement in extremely-thin body channels2021

    • 著者名/発表者名
      C. -T. Chen, R. Yokogawa, K. Toprasertpong, A. Ogura, M. Takenaka and S. Takagi
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 液浸ラマン分光法で観測されるGOI極薄膜ラマンスペクトルのブロードピークと歪の関係に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      横川凌, C.-T. Chen, K. Toprasertpong, 竹中充, 高木信一, 小椋厚志
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Layer Transfer Technology for Stacked Multi-Channel Semiconductor-on-Insulator Platform2021

    • 著者名/発表者名
      W. H. Chang, T.-Z. Hong, P.-J. Sung, T. Irisawa, H. Ishii1, Y.-J. Lee and T. Maeda
    • 学会等名
      239th Electrochemical Society (ECS) Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface reaction via cyclic HI and O2 plasma treatments for Ge digital dry etching2021

    • 著者名/発表者名
      H. Ishii, W. H. Chang, H. Ishii, M. Ke, and T. Maeda
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimum Design of Channel Material and Surface Orientation for Extremely-Thin-Body nMOSFETs under New Modeling of Surface Roughness Scattering2021

    • 著者名/発表者名
      K. Sumita, C.-T. Chen, K. Toprasertpong, M. Takenaka, and S. Takagi
    • 学会等名
      IEEE International Electron Device Meeting (IEDM)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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