MOSトランジスタの低ノイズ化へ向けたデバイス構造最適化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22860004
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 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: 黒田 理人 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40581294)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: MOSトランジスタ / 1/fノイズ / Random Telegraph Noise / CMOSイメージセンサ

研究概要

100万個を超えるMOSトランジスタのノイズを統計的に評価可能な計測手法を用いて、構造パラメータを振ったトランジスタのノイズを評価した。その結果、埋め込み層厚さが60nmの埋め込みチャネル構造では、通常の表面チャネル構造と比べRandom Telegraph Noiseの発生頻度が約1/60に低減することを見出した。また本構造の導入によるノイズ低減メカニズムを明らかにし、高感度CMOSイメージセンサへの適用に向けた低ノイズMOSトランジスタ構造の最適化指針を創出した。

研究成果

• [雑誌論文] A Test Circuit for Statistical Evaluation of p-n Junction Leakage Current and Its Noise (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Abe, T. Fujisawa, H. Suzuki, S. Watabe, R. Kuroda, S. Sugawa, A. Teramoto and T. Ohmi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Semicond. Manuf. 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recovery Characteristics of Anomalous Stress-Induced Leakage Current of 5. 6 nm Oxide Films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Inatsuka, Y. Kumagai, R. Kuroda, A. Teramoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 04DC02-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Interface Flattening Effect and Gate Insulator Breakdown Characteristic of Radical Reaction Based Insulator Formation Technology (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kuroda, A. Teramoto, X. Li, T. Suwa, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 02BA01-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different Properties of Erbium Silicides on Si(100)and Si(551)Orientation Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, A. Teramoto, R. Kuroda, Y. Nakao, T. Suwa, K. Kawase, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 41 ページ: 365-373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gate SiO2 Film Integrity on Ultra-Pure Argon Anneal (100)Silicon Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Teramoto, X. Li, R. Kuroda, T. Suwa, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 41 ページ: 147-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-Scale Test Circuits for High-Speed and Highly Accurate Evaluation of Variability and Noise in Metal. Oxide. Semiconductor Field-Effect Transistor Electrical Characteristics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, K. Abe, T. Fujisawa, S. Watabe, R. Kuroda, N. Miyamoto, T. Suwa, A. Teramoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 ページ: 106701-1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation for Anomalous Stress-Induced Leakage Current of Gate SiO_2 Films Using Array Test Pattern (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, A. Teramoto, T. Inatsuka, R. Kuroda, T. Suwa, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Electron Dev. 巻: 58 ページ: 3307-3313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Reliable Radical SiO_2 Films on Atomically Flat Silicon Surface Formed by Low Temperature Pure Ar Annealing (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Li, R. Kuroda, T. Suwa, A. Teramoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 ページ: 10PB05-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation speed of atomically flat surface on Si (100)in ultra-pure argon (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Li, A. Teramoto, T. Suwa, R. Kuroda, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: Microelec. Eng. 巻: 88 ページ: 3133-3139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Low-Frequency Noise Reduction in Si(100)Metal. Oxide. Semiconductor Field-Effect Transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: P. Gaubert, A. Teramoto, R. Kuroda, Y. Nakao, H. Tanaka, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 50 ページ: 04DC01-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Channel Direction Dependent Low Field Hole Mobility on (100)Orientation Silicon Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Kuroda, A. Teramoto, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 ページ: 04DC03-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Work Function Optimized S/D Silicide Contact for High Current Drivability CMOS (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Yukihisa, R. Kuroda, H. Tanaka, T. Isogai, A. Teramoto, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 28 ページ: 315-324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomically Flattening Technology at 850C^。 for Si(100)Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: X. Li, T. Suwa, A. Teramoto, R. Kuroda, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 28 ページ: 299-309
  • 査読あり
• [学会発表] Statistical Analysis of Random Telegraph Noise Reduction Effect by Separating Channel From the Interface (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yonezawa, A. Teramoto, R. Kuroda, H. Suzuki, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: IEEE Intl. Reliability Rhys. Symp.
  • 発表場所: Anaheim, U. S. A.
  • 年月日: 2012-04-18
• [学会発表] A Test Circuit for Extremely Low Gate Leakage Current Measurement of 10 aA for 80, 000 MOSFETs in 80s (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, T. Inatsuka, R. Kuroda, A. Teramoto, T. Suwa, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: IEEE Intl. Conf. on Microelectronic Test Structures
  • 発表場所: San Diego, U. S. A.
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] ラジカル反応ベース絶縁膜形成プロセスにおける界面平坦化効果と絶縁膜破壊特性との関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田理人, 寺本章伸, 李翔, 諏訪智之, 須川成利, 大見忠弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会, シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 異常Stress Induced Leakage Currentの発生・回復特性の統計的評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲塚卓也, 熊谷勇喜, 黒田理人, 寺本章伸, 須川成利, 大見忠弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会, シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 埋め込み構造によるMOSFETにおけるランダム・テレグラフ・ノイズの低減 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木裕彌, 黒田理人, 寺本章伸, 米澤秋彰浩, 松岡弘章, 中澤泰希, 阿部健一, 須川成利, 大見忠弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会, シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] Different properties of erbium silicides on Si(100)and Si(551)orientation surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, A. Teramoto, R. Kuroda, Y. Nakao, T. Suwa, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 学会等名: 220th Meeting of The Electrochemical Society
  • 発表場所: Boston, U. S. A.
  • 年月日: 2011-10-13
• [学会発表] Gate SiO2 Film Integrity on Ultra-Pure Argon Anneal (100)Silicon Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Teramoto, X. Li, R. Kuroda, T. Suwa, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 学会等名: 220th Meeting of The Electrochemical Society
  • 発表場所: Boston, U. S. A.
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] Impact of Random Telegraph Noise Reduction with Buried Channel MOSFET (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, R. Kuroda, A. Teramoto, A. Yonezawa, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: 2011 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] On the Si Surface Flattening Effect and Gate Insulator Breakdown Characteristic of Radical Reaction Based Insulator Formation Technology (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Kuroda, A. Teramoto, X. Li, T. Suwa, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: 2011 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Recovery Characteristic of Anomalous Stress Induced Leakage Current of 5. 6nm Oxide Films (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Inatsuka, Y. Kumagai, R. Kuroda, A. Teramoto, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 学会等名: 2011 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] デュアルシリサイドを用いた低直列抵抗CMOS ソース/ドレイン電極形成技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田理人, 田中宏明, 中尾幸久, 寺本章伸, 宮本直人, 須川成利, 大見忠弘
  • 学会等名: 電気学会, 電子デバイス研究会
  • 発表場所: 水上町
  • 年月日: 2011-03-01
• [学会発表] High reliable SiO_2 Films on Atomically Flat Silicon Surface Formed by Low Temperature Pure Ar Annealing (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Li, R. Kuroda, T. Suwa, A. Teramoto, S. Sugawa, and T. Ohmi
  • 学会等名: Intl. Workshop on Dielectric Thin Films For Future Electron Devices : Science and Technology
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] Ultra-low Series Resistance W/ErSi_2/n^+-Si and W/Pd_2Si/p^+-Si S/D Electrodes for Advanced CMOS Platform (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Kuroda, H. Tanaka, Y. Nakao, A. Teramoto, N. Miyamoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: 2010 IEEE IEEE Intl. Electron Devices Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U. S. A.
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Large Scale Test Circuits for Systematic Evaluation of Variability and Noise of MOSFETs' Electrical Characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, K. Abe, T. Fujisawa, S. Watabe, R. Kuroda, N. Miyamoto, T. Suwa, A. Teramoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: 2010 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Impact of Channel Direction Dependent Low Field Hole Mobility on Si(100) (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Kuroda, A. Teamoto, S. Sugawa and T. Ohmi
  • 学会等名: 2010 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Drastic reduction of the low frequency noise in Si(100)p-MOSFETs (2010)
  • 著者名/発表者名: P. Gaubert, A. Teramoto, R. Kuroda, Y. Nakao, H. Tanaka and T. Ohmi
  • 学会等名: 2010 Intl. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-23