2023 年度研究成果報告書

次世代ロジック半導体におけるルテニウムやグラフェン配線の熱マネジメント

研究課題

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研究課題/領域番号	21K04886
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	東洋大学
研究代表者	ジャンテンゾウ東洋大学, 学際・融合科学研究科, 准教授 (00803389)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	配線 / 界面熱抵抗 / ルテニウム
研究成果の概要	次世代ロジック半導体の配線材料として期待されているルテニウム配線の熱マネジメントに向けた界面熱抵抗について研究を行ってきた。スパッタリングを用いて界面組成の異なる様々な配線/中間層/層間絶縁膜積層構造を作製した。積層構造の界面熱抵抗が周波数領域サーモリフレクタンス法で測定された。エネルギー分散X線分光計を装備したTEM装置を使用し、断面構造の撮影および元素マッピングを行った。硬X線光電子分光法を使用して積層構造の深く埋もれた界面の結合状態を測定した。測定された界面熱抵抗をパラメーターとして用いて有限要素法シミュレーションで次世代ロジック半導体の配線の温度上昇が計算された。
自由記述の分野	薄膜、表面界面物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は、界面熱輸送に関わる理解を深め、界面熱抵抗を制御することでロジック半導体の熱マネジメント技術革新をもたらすと期待される。また、半導体デバイス、伝熱工学、界面化学などの様々な分野に関わる学問と技術の融合を推進すると期待される。本研究によって推進されるロジック半導体の熱マネジメント技術の実利用と普及をできれば、ロジック半導体の更なる高性能化及び低消費電力化を実現でき、情報爆発時代において半導体デバイスの消費電力を大幅に削減し、省エネ、低炭素化社会に貢献すると期待される。