金属ナノドット不揮発性メモリのナノインテグレーション

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18063002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 徹 東北大学, 大学院・医工学研究科, 教授 (40417382)
• 研究分担者: 福島 誉史 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10374969) ; 裴 艶麗 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (70451622)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 半導体超微細化 / 量子ドット / 電子デバイス・集積回路 / 半導体物性 / ナノ材料

研究概要

Self-Assembled Nanodot Deposition法を用いて、超微細(~1.5nm)・高密度(1.3x10^<13>/cm^2)の世界トップレベルの金属ナノドットの形成に成功した。制御ゲート用High-k絶縁膜と金属ナノドットフローティングゲートを有する不揮発性メモリの作製にも成功し、大きな仕事関数を有するコバルトナノドットによって、長い電荷保持時間・優れた耐久性・大きなメモリウィンドウを得た。また、ポテンシャル変調ゲートスタックを有する多層金属ナノドットメモリの基本動作検証に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] MOSFET Nonvolatile Memory with High-Density Cobalt Nanodots Floating Gate and HfO2 High-k Blocking Dielectric (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, C. Yin, T. Kojima, J. Bea, H. Kino, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nanotechnology (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Effects of Post-Deposition Annealing on Cobalt Nanodots Embedded in Silica for Nonvolatile Memory Application (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, T. Kojima, T. Hiraki, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (in print)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Characterization of MOS Memory Devices with Self-Assembled Tungsten Nano-Dots Dispersed in Silicon Nitride (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, C. Yin, M. Nishijima, T. Kojima, H. Nohira, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: ECS Trans. 18 ページ: 33-37
• [雑誌論文] Memory Characteristics of Metal-Oxide-Semiconductor Capacitor with High Density Cobalt Nanodots Floating Gate and HfO2 Blocking Dielectric (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, C. Yin, T. Kojima, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 95 ページ: 033118
  • 査読あり
• [雑誌論文] MOSFET Nonvolatile Memory with High Density Tungsten Nanodots Floating Gate Formed by Self-Assembled Nanodot Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Y Pei, C Yin, J C Bea, H Kino, T Fukushima, T Tanaka, M Koyanagi
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 24 ページ: 045022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of high density tungsten nanodots embedded in silicon nitride for nonvolatile memory application (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, C. Yin, M. Nishijima, T. Kojima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 94 ページ: 063108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell characteristics of a multiple alloy nano-dots memory structure (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Bea, Y. Song, K. Lee, G. Lee, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 24 ページ: 085013
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Reliable Nonvolatile Memory Using Alloy Nanodot Layer with Extremely High Density (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Song, J. Bea, K. Lee, G. Lee, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 106505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of copper spiral inductors utilizing FePtnano-dots film (2009)
  • 著者名/発表者名: W. -C. Jeong, K. Kiyoyama, K. -W. Lee, A. Noriki, M. Murugesan, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48,No.4 ページ: C157-1～C157-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Electrical Characterization of Metal-Oxide-Semiconductor Memory Devices with High-Density Self-Assembled Tungsten Nanodots (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47 ページ: 2680-2683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Memory characteristics of self-assembled tungsten nanodots dispersed in silicon nitride (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 93 ページ: 113115-113117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the effect of in situ annealing of FePt nanodots under high vacuum on the chemical states of Fe and Pt by x-ray photoelectron spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murugesan, J.C. Bea, C. -K. Yin, H. Nohira, E. Ikenaga, T. Hattori, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Miyao, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 104 ページ: 074316
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Magnetic Nanodot Memory with FePt Nanodots (2007)
  • 著者名/発表者名: C. Yin, M. Murugesan, J. Bea, M. Oogane, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Miyao, S. Samukawa, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 46 ページ: 2167-2171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ion Implantation Damage on Elevated Source/Drain Formation for Ultrathin Body Silicon on Insulator Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Oh, T. Sakaguchi, T. Fukushima, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45 ページ: 2965-2969
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nickel Germanide Formation on Condensed Ge Layer for Ge-on-Insulator Device Application (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Choi, M. Park, T. Fukushima, M. Koyanagki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45 ページ: 2984-2986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of GOI-MOSFET with High-k Gate Dielectric and Metal Gate Fabricated by Ge Condensation Technique (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Park, J. Bea, T. Fukushima, M. Koyanagi
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 38,12-13 ページ: 1720-1724
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of Cobalt Nanodots Embedded in Silicon Oxide for Nonvolatile Memory Application (2010)
  • 著者名/発表者名: Yanli Pei, Tatsuro Hiraki, Toshiya Kojima, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: China Semiconductor Technology International Conference 2010 (CSTIC2010)
  • 発表場所: Shanghai, China.
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] A study of Charge Retention Characteristics of Metal Nanodots Memory (2010)
  • 著者名/発表者名: 開達郎, 裴艶麗, 小島俊哉, 〓志哲, 木野久志, 福島誉史, 小柳光正, 田中徹
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会2010年春季
  • 発表場所: 神奈川県平塚市東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] High-Performance MOSFET Nonvolatile Memory with High-Density Cobalt Nanodots Floating Gate and HfO2 High-k Blocking Dielectric (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanli Pei, Chengkuan Yin, Toshiya Kojima, Ji-Cheol Bea, Hisashi Kino, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: 10th Non-Volatile Memory Technology Symposium (NVMTS 2009)
  • 発表場所: Portland, OR, USA.
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] メタルナノドットメモリの電荷保持特性に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 開達郎, 裴艶麗, 小島俊哉, 〓志哲, 木野久志, 福島誉史, 田中徹, 小柳光正
  • 学会等名: 第70回応用物理学関係連合講演会2009年秋季
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] High-k絶縁膜を有するタングステンナノドットフローティングゲートMOSキャパシタのメモリ特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 裴艶麗, 西嶋雅彦, 福島誉史, 田甲徹, 小柳光正
  • 学会等名: 第69回応用物理学関係連合講演会2008年秋季
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Synthesis and characterization of magnetic nano-dots for on-chip inductors (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Murugesan, W. -C. Jeong, K. Kiyoyama, K. -W. Lee, J. -C. Bea, C. -K. Yin, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 学会等名: 第56回応用物理学会学術講演会2009年春季
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-02
• [学会発表] New Magnetic Nano-Dots Nonvolatile Memory with Resonant Magnetic Tunneling Effect (2009)
  • 著者名/発表者名: JiChel Bea, M. Murugesan, C. -K. Yin, H. Kino, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: 第56回応用物理学会学術講演会2009年春季
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] A Co-Nanodots Nonvolatile Memory with High-k Blocking Oxide for Implantable Biomedical Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: C.K. Yin, Y.L. Pei, T. Kojima, T. Fukushima, M. Koyanagi, T. Tanaka
  • 学会等名: 9th International Symposium on Nano-Biomedical Engineering
  • 発表場所: Sendai, Japan.
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Electrical Characterization of MOS Memory Devices with Self-assembled Tungsten Nano-dots Dispersed in Silicon Nitride (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, C. Yin, M. Nishijima, T. Kojima, H. Nohira, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 学会等名: ISTC/CSTIC 2009
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] Characteristics of Magnetic Film Inductors with FePt Nano-Dots (2008)
  • 著者名/発表者名: W. -C. Jeong, K. Kiyoyama, M. Murugesan, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 学会等名: The 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] Memory Characterization of MOS Memory Device with High Density Self-Assembled Tungsten Nanodots Floating Gate and HfO2 Blocking Dielectric (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanli Pei, Masahiko Nishijima, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: The 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] New Non-Volatile Memory with Magnetic Nano-Dots Floating Gate (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Koyanagi, T. Tanaka
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Tera-bit-level Non-volatile Memories
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 2008-08-29
• [学会発表] Characterization of Metal Nanodots Nonvolatile Memory (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanli Pei, Masahiko Nishijima, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] FM/I/Nano-Dot FM構造でのスピン電子の磁気トンネル効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 〓志哲, Murugesan Mariappan, Cheng KuanYin, 福島誉史, 田中徹, 寒川誠二, 河野省三, 佐道泰造, 宮尾正信, 名取研二, 小柳光正
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会2008春季
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2008-03-30
• [学会発表] シリコン窒化膜中に埋め込んだタングステンナノドットフローティングゲートMOSキャパシタのメモリ特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 裴艶麗, 福島誉史, 田中徹, 小柳光正
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会2008年春季
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Term Retention Characteristics of MOS Memory Devices with Self-Assembled Tungsten Nano-Dot Dispersed in Silicon Nitride (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Pei, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Koyanagi
  • 学会等名: MRS 2008 Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Investigation of FePt Nano-Dots Fabricated by Self-Assembled Nano-Dot Deposition Method Using X-ray Photoelectron Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Murugesan, J.C. Bea, C-K. Yin, H. Nohira, E. Ikenaga, T. Hattori, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Miyao, M. Koyanagi
  • 学会等名: The 2007 International Conference on Solid State Device and Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Memory Window Enhancement of MOS Memory Devices with High Density Self-Assembled Tungsten Nano-dot (2007)
  • 著者名/発表者名: Yanli Pei, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: The 2007 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Japan.
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Evaluation of FePt nano-dots by X-ray photoelectron spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Murugesan, J.C. Bea, C. -K. Yin, H. Nohira, E. Ikenaga, T. Hattori, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Miyao, M. Koyanagi
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会2007秋
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 金属ナノドットフローティングゲートMOSキャパシタのメモリ特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 裴艶麗, 福島誉史, 田中徹, 小柳光正
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会2007秋
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] Magnetic characteristics of FePt nanodots formed by a self-assembled nanodot deposition method (2007)
  • 著者名/発表者名: C.K. Yin, H. Choi, J.C. Bea, M. Murugesan, J.H. Yoo, T. Fukushima, Y. Murakami, T. Tanaka, D. Shindo, M. Miyao, M. Koyanagi
  • 学会等名: NSTI Nanotech 2007 10th Annual
  • 発表場所: Santa Clara, USA.
  • 年月日: 2007-03-23
• [学会発表] Fabrication of Magnetic Tunnel Junction with FePt Nanodots for Magnetic Nanodot Memory (2007)
  • 著者名/発表者名: Cheng-Kuan Yin, Mariappan Murugesan, Ji-Chel Bea, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: The 6th International Semiconductor Technology Conference (ISTC 2007) (Invited speech)
  • 発表場所: Shanghai, China.
  • 年月日: 2007-03-19
• [学会発表] Fundamental Microstructure and Magnetic Properties of Self-Assembled FePt Nano-Dot Film Annealed by using Magnetic Field Annealing (2007)
  • 著者名/発表者名: J.C. Bea, M. Murugesan, C. -K. Yin, M. Nishijima, T. Fukushima, T. Tanaka, M. Miyao, M. Koyanagi
  • 学会等名: The Fifth Nanotechnology Symposium, JAPAN NANO 2007
  • 発表場所: Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2007-02-20
• [学会発表] Characteristics of Metal Gate GOI-MOSFET with High-k Gate Dielectric Fabricated by Ge Condensation Method (2007)
  • 著者名/発表者名: Woo-Cheol Jeong, Mungi Park, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: Pusan-Tohoku "21COE" Joint Workshop on Mechanical Science based on Nanotechnology
  • 発表場所: Pusan, Korea.
  • 年月日: 2007-01-08
• [図書] "次世代半導体メモリーの最新技術", 第6章:その他のメモリー最新技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中徹, 裴艶麗
  • 総ページ数: 286-296
  • 出版者: シーエムシー出版