| 研究課題/領域番号 |
19206037
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
遠藤 哲郎 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教授 (00271990)
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| 研究分担者 |
末光 眞希 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00134057)
品田 賢宏 早稲田大学, 附置研究所, 准教授 (30329099)
知京 豊裕 物質・林料研究機構, 半導体材料センター, センター長 (10354333)
中山 隆史 千葉大学, 理学系研究科, 教授 (70189075)
山田 啓作 早稲田大学, 附置研究所, 教授 (30386734)
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| キーワード | 集積回路 / 電子デバイス / ナノデバイス / 電子輸送 / シリコン / ひずみ / 移動度 / 不純物ドープ |
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| 研究概要 |
極微細構造シリコン結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する研究における本年度の研究成果を、以下にテーマごとに記載する。
前年度までに構築してきた極微細構造Si結晶中の不純物の挙動、及び、その表面化学に関する基礎データに基づき、不純物ゆらぎ、及び、界面のひずみのデバイスへの影響を評価した。その結果、Si単結晶の面方位及び歪が不純物拡散に与える影響、特にデバイスが三次元的にナノサイズ化するに伴って結晶表面に誘起される歪、及びその内部への分布が不純物分布に与える影響を解明した。また、1nmのHfO2絶縁膜中に不可避に存在する欠陥が干渉効果に及ぼす影響を解明することで、絶縁膜中の欠陥の分布揺らぎがデバイス特性に与える本質的なバラツキの原因の解明を進めた。
さらに、上述の結果を踏まえて、極微細構造材料の表面ポテンシャル揺らぎと、不純物揺らぎ・界面ひずみが、デバイス特性に与える影響をデバイス設計及びその集積回路の観点から系統的に解析した。特に、デバイスサイズと前述の材料物性の関係に注目して知見を精査した。
さらに、これらの結果を考慮して、デバイス中で発現する様々な物理現象の中から、トンネル現象をその代表例として選択し、デバイス構造とトンネル現象の相関関係について、知見を得た。
これら上述の知見は、Si結晶の(1)界面構造揺らぎ、(2)不純物分布揺らぎ、(3)表面ポテンシャル揺らぎがデバイスの駆動電流やしきい値やカットオフ電流やデバイス内部で発生する発熱量などの諸特性の揺らぎに与える影響を解明する上で不可欠である重要な知見である。
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