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本研究課題は大規模集積回路応用へ向けたＭＯＳＦＥＴの超高速・低消費電力化を高い電子移動度を有するＩｎＧａＡｓチャネルを用いて実現するための研究である。本研究で提案する素子構造は、極短チャネルにおけるオフ特性を向上させ待機時消費電力を削減するための立体型マルチゲート構造と、高速動作に重要な高濃度の電子供給を実現可能な有機金属気相成長法で形成した再成長ソース/ドレインを有している。
前年度までの実験よりチャネル幅20nmまでのフィン構造形成技術と、その周囲を囲む形で19乗台に高濃度ドーピングされた再成長ソース/ドレインを形成するためのプロセス技術を確立した。また、ＴＣＡＤを用いたシミュレーションにおいてもフィン幅削減による短チャネル効果の抑制と再成長ソースでフィン周囲を囲むことによる電流密度への影響を評価し、本構造の優位性を確認した。
上記の結果を踏まえて、実施最終年の取り組みとして、コンタクト抵抗削減のための再成長層の結晶性改善、およびチャネル長の縮小化による極短チャネル構造の作製を行った。再成長表面を半絶縁性ＩｎＰとすることで再成長層のコンタクト抵抗率が大幅に削減された。さらにデバイス作製プロセスについてもチャネル長を決定するダミーゲートを電子ビームで造形されたＨＳＱ(水素シルセスキオキサン)とすることで20nm以下の極短チャネル構造を形成する技術を確立した。
これら技術を用いてＩｎＧａＡｓマルチゲート素子としては極めて短い16nmというチャネル長でデバイスを作製し、ドレイン電圧0.5 Vにおいて1000のオン/オフ比を得ることが出来た。絶縁膜容量を増加させ、フィン作製プロセスにおけるチャネル移動度の劣化を抑制することでさらなる特性の改善が見込まれる。以上の結果により、再成長型マルチゲート構造の超高速・低消費電力デバイスとしての可能性を示すことができた。
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