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

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206037
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 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)
• 研究分担者: 末光 眞希 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00134057) ; 知京 豊裕 物質・材料研究機構, 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 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (30386734) ; 品田 賢宏 早稲田大学, 高等研究所, 准教授 (30329099)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 半導体デバイス / 集積回路 / ナノデバイス / シリコン結晶シリコンデバイス / 不純物ドープ / 表面科学 / 電子物性

研究概要

極微細構造のSi結晶の界面構造揺らぎ、不純物分布揺らぎ、表面ポテンシャル揺らぎ、新奇な電子移動現象がデバイスの諸特性へ与える影響の解明を目指し研究を遂行した。その結果、材料レベル及びデバイスレベルでの統計的揺らぎ現象を制御する指針を明らかとし、今後の極微細構造Siを用いたナノスケール半導体デバイス構築のための端緒を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Collective Tunneling Model in Charge Trap Type NVM Cell (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Muraguchi, Y.Sakurai, Y.Takada, Y.Shigeta, M.Ikeda, K.Makihara, S.Miyazaki, S.Nomura, K.Shiraishi, T.Endoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of electron trap location degrading low-frequency noise and PBTI in poly-Si/HfO2/interface-layer gate-stack MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuki, R.Hettiarachchi, W.Feng, K.Shiraishi, K.Yamada, K.Ohmori
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influences of carrier transport on drain-current variability of MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ohmori, K.Shiraishi, K.Yamada
  • 雑誌名: Key Materials Engineering 470 ページ: 184, 187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancing Single-ion Detection Efficiency by Applying a Substrate Bias Voltage for Deterministic Single-ion Doping (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Hori, T.Shinada, K.Taira, A.Komatsubara, T.Tanii, T.Endoh, I.Ohdomari
  • 雑誌名: Applied Physics Express Vol.4 ページ: 046501-1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of Electronic State of Two-Dimensional Electron Gas for Electron Injection Process in Nano-Electronic Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Muraguchi, T.Endoh, Y.Takada, Y.Sakurai, S.Nomura, K.Shiraishi, M.Ikeda, K.Makihara, S.Miyazaki, Y.Shigeta
  • 雑誌名: Physica E 42 ページ: 2602-2605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance evaluation of MOSFETs with discrete dopant distribution by one-by-one doping method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Shinada, M.Hori, Y.Ono, K.Taira, A.Komatsubara, T.Tanii, T.Endoh, I.Ohdomari
  • 雑誌名: Proc.of SPIE 7637 ページ: 763711-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Step bunching and step "rotation" inhomoepitaxial growth of Si on Si(110)-16×2 (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Alguno, S.N.Filimonov, M.Suemitsu
  • 雑誌名: Surface Science 605巻 ページ: 838-843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Trend of Schottky-Barrier Change by Segregation Layers at Metal/Si Interfaces : First Principles Study (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Maruta, K.Kobinara
  • 雑誌名: ECS Trans 33 ページ: 913-919
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Al doping and annealing on chemical states and band diagram of Y_2_O3/Si gate stacks studied by photoemission and x-ray absorption spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Toyoda, J.Okabayashi, M.Komatsu, M.Oshima, D.-I.Lee, S.Sun, Y.Sun, P.Pianetta, D.Kukurznyak, T.Chikyow
  • 雑誌名: J.Vac.Sci&Technol A 28 ページ: 16-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance enhancement of semiconductor devices by control of discrete dopant distribution (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Hori, T.Shinada, K.Taira, N.Shimamoto, T.Endoh, I.Ohdomari
  • 雑誌名: Nanotechnology 20 ページ: 365205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability and Schottky barrier of silicides : Firstprinciples study (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Sotome, S.Shinji
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 86 ページ: 1718-1721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial oxidation of Si(110) as studied by real-time synchrotron radiation x-ray photomission spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Suemitsu, Y.Yamamoto, H.Togashi, Y.Enta, Yoshigoe, Y.Teraoka
  • 雑誌名: J.Vac.Sci.Technol.B 27巻 ページ: 547-550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical Origin of Stress-Induced Leakage Currents in Ultra-Thin Silicon Dioxide Films (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Endoh, K.Hirose, K.Shiraishi
  • 雑誌名: IEICE Trans Electron, C E90 ページ: 955-961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of 30-nm Double-Gate MOSFET with Halo Implantation Technology using a Two-Dimensional Device Simulator (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Endoh, Y.Monma
  • 雑誌名: IEICE Trans Electron, C E90 ページ: 1000-1005
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Electron-Beam-Induced Current Investigation of Electrical Defects in High-k Gate Stacks
  • 著者名/発表者名: J.Chen, T.Sekiguchi, N.Fukata, M.Takase,Y.Nemoto, R.Hasunuma, K.Yamada, T,Chikyow
  • 雑誌名: ECS Transactions Vol.28 ページ: 299, 304
  • 査読あり
• [学会発表] Influence of Gate-first Process on Low-frequency Noise in EOT-scaling of Poly-Si/TiN/HfO2/SiO2 Gate-stack MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuki, R.Hettiarachchi, W.Feng, K.Shiraishi, K.Yamada, K.Ohmori
  • 学会等名: International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices (IWDTF)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20110121-20110122
• [学会発表] Effect of Y Content in Ta1-xYxC Gate Electrodes on Flatband Voltage Control for Hfbased, High-k Gate Stacks (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Homhuan, T.Nabatame, T.Chikyow, S.Tungasmita
  • 学会等名: IWDTF-2011
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] Theory of Workfunction Control of Silicides by Doping for Future Si-Nano-Devices based on Fundamental Physics of Why Silicides Exist in Nature (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, K.Kakushima, O.Nakatsuka, Y.Machida, S.Sotome, T.Matsuki, K.Ohmori, H.Iwai, S.Zaima, T.Chikyow, K.Shiraishi, K.Yamada
  • 学会等名: IEDM 2010
  • 発表場所: San Francisco USA
  • 年月日: 20101206-20101208
• [学会発表] Reliable Single Atom Doping and Discrete Dopant Effects on Transistor Performance (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Shinada, M.Hori, Y.Ono, K.Taira, A.Komatsubara, T.Tanii, T.Endoh, I.Ohdomari
  • 学会等名: International Electron Device Meeting (IEDM)
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20101206-20101208
• [学会発表] Collective Tunneling Model in Charge Trap Type NVM Cell (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Muraguchi, Y.Sakurai, Y.Takada, Y.Shigeta, M.Ikeda, K.Makihara, S.Miyazaki, S.Nomura, K.Shiraishi, T.Endoh
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100922-20100924
• [学会発表] Si(111) "Growth on 3C-SiC(111)/Si(110) by using Monomethylsilane and Disilane" (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Bantaculo, E.Saitoh, Y.Miyamoto, H.Handa, M.Suemitsu
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress (ICV-18)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100823-20100827
• [学会発表] The Analysis of Temperature Dependency of the Mobility In High-k/Metal Gate MOSFET and the Performance on its CMOS Inverter (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sasaki, T.Imamoto, T.Endoh
  • 学会等名: 2010 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100630-20100702
• [学会発表] Novel Concept Dynamic Feedback MCML Technique for High-Speed and High-Gain MCML type D-Flip Flop (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Endoh, M.Kamiyanagi
  • 学会等名: 2008 Asia-Pacic Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] Schottky barrier and stability of metal/high-k interfaces ; theoretical view (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama
  • 学会等名: Int.Conf.Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba Japan [Invited]
  • 年月日: 20070919-20070921
• [学会発表] Semiconductors with ordered single-dopant arrays (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Shinada, T.Kurosawa, M.Hori, I.Ohdomari
  • 学会等名: Silicon Nanoelectronics Workshop
  • 発表場所: Lorentz center, Leiden, Netherlands [Invited]
  • 年月日: 20070610-20070611
• [図書] Comprehensive Semiconductor Science and Technology(Eds.Mahajan, Kamimura, and Bhattacharya)(Atomic Structures and Electronic Properties of Semiconductor Interfaces) (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Kangawa, K.Shiraishi
  • 総ページ数: 113-174
  • 出版者: Elsevier B.V.
• [図書] The Oxford Handbook of Nanoscience and Technology(Eds.Narlikar and Fu)(Role of computational science in Si nanotechnologies and devices) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi, T.Nakayama
  • 総ページ数: 1-46
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] テクノカレント(半導体テクノロジーのトレンド-微細化から等価的微細化と多様化へ ISSN 1341-0733) (2008)
  • 著者名/発表者名: 品田賢宏
  • 総ページ数: 459
• [備考] 日経エレクトロニクス「数個のチャネル不純物の分布がMOSトランジスタ特性に与える影響,早稲田大学などが実デバイスで検証」
  • URL: http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20101202/187858/