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2016 年度 実績報告書

ヘテロ構造設計と微細化により低電圧・高速動作を目指した相補型縦型トンネルFET

研究課題

研究課題/領域番号 26249046
研究機関東京工業大学

研究代表者

宮本 恭幸  東京工業大学, 工学院, 教授 (40209953)

研究分担者 鈴木 寿一  北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 教授 (80362028)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードトンネルFET / スタガード型ヘテロ構造 / 化合物半導体MOSFET
研究実績の概要

素子作製について、メサ幅の低減が必要であることから、20nm厚finFETを作成し、ゲート長14nmにおいてもトランジスタ動作が行えることを確認した。さらにその技術をn形トンネルFET研究に応用し、メサ幅20nm厚の素子においてトランジスタ動作を確認し、77mV/decのサブスレッショルドスロープを得た。また、測定時にゲート電圧掃引幅を大きくするとトラップが活性化することによって、そのサブスレッショルドスロープやSplit C-Vによって見積もられる移動度が大きく劣化することも明らかにした。その結果に基づき、30nm幅(ゲート電圧掃引-0.5V~1.5V時のサブスレッショルドスロープ90mV/dec)のデバイスのゲート電圧掃引を0Vからのスタートに変えることで、68mV/decまでサブスレッショルドスロープを低減できた。20nm幅のデバイスの方が同じ掃引幅ではサブスレッショルドスロープが低かったこと、また界面準位密度の低減が期待できるアニールを行う前であることから、今後60mV/decを下回る急峻な切替が充分可能になってきたことを示せた。
また、貼付形成された化合物半導体thin bodyチャネルにおける電子輸送現象についての検討を進め、界面準位分布に依存する電流低周波ノイズ指数を観測するとともに、予め半導体に高誘電率絶縁体の原子層堆積を施したうえで貼付を行うことで、膜厚揺らぎ散乱あるいは界面揺らぎ散乱による移動度低下を抑制できることを示した。
また、高誘電率ゲート絶縁膜におけるLorentz型電流ノイズスペクトルとPoole-Frenkel型リーク電流の解析から、絶縁膜内トラップ準位評価が可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dependence of electron mobility on gate voltage sweeping width and deposition temperature in MOSFETs with HfO2/Al2O3/InGaAs gate stacks2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ohsawa, S. Netsu, N. Kise, S. Noguchi, and Y. Miyamoto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 ページ: 04CG05-1~5

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.04CG05

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An InAs/high-k/low-k structure: electron transport and interface analysis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ui, R. Mori, S. P. Le, Y. Oshima, and T. Suzuki.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 ページ: 055303-1~8

    • DOI

      10.1063/1.4983176

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scaling limit for InGaAs/GaAsSb heterojunction double-gate tunnel FETs from the viewpoint of direct band-to-band tunneling from source to drain induced off-characteristics deterioration2016

    • 著者名/発表者名
      W. Lin, S.Iwata, K. Fukuda and Y. Miyamoto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 ページ: 070303-1~4

    • DOI

      10.7567/ JJAP.55.070303

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recent progress in compound semiconductor electron devices (Review paper)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 13 ページ: No.18 1-13

    • DOI

      10.1587/elex.13.20162002

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] InGaAs/AlAs triple-barrier p-i-n junction diode for realizing superlattice-based FET for steep slope2016

    • 著者名/発表者名
      A. Yukimachi and Y. Miyamoto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 ページ: 118004-1~ 3

    • DOI

      10.7567/ JJAP.55.118004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fin width dependence on gate controllability of InGaAs channel FinFETs with regrown source/drain2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kise,H. Kinoshita, A. Yukimachi, T. Kanazawa and Y. Miyamoto
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: 126 ページ: 92-95

    • DOI

      10.1016/j.sse.2016.09.009

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-frequency noise in AlTiO/AlGaN/GaN metal-insulator-semiconductor heterojunction field-effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      S. P. Le, T. Ui, T. Q. Nguyen, H.-A. Shih, and T. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 ページ: 204503-1~6

    • DOI

      10.1063/1.4952386

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] GaAsSb/InGaAs Double-Gate Vertical Tunnel FET with a Subthreshold Swing of 68mV/dec at Room Temperature2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kise, S. Iwata, R. Aonuma, K. Ohsawa and Y. Miyamoto
    • 学会等名
      2017 Compound Semiconductor Week (CSW) [Includes 29th International Conference on Indium Phosphide & Related Materials (IPRM) & 44th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS)]
    • 発表場所
      dbb forum, Germany
    • 年月日
      2017-05-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition Temperature and Al2O3 Thickness Dependence on the Mobility of HfO2/Al2O3/InGaAs Gate Stacks2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ohsawa, N. Kise and Y. Miyamoto
    • 学会等名
      48th Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-09-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and characterization of InAs/high-k/low-k structures2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ui, R. Mori, S. P. Le, Y. Oshima, and T. Suzuki.
    • 学会等名
      48th Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-09-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental approach for feasibility of superlattice FETs2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kashiwano, A. Yukimachi and Y. Miyamoto
    • 学会等名
      2016 Lester Eastman Conference (LEC)
    • 発表場所
      Lehigh University, USA
    • 年月日
      2016-08-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Steep sub-threshold slope in short-channel InGaAs TFET2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, W. Lin, S.Iwata, and K. Fukuda
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on the Physics of Semiconductors and Applications (ISPSA-2016)
    • 発表場所
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Korea
    • 年月日
      2016-07-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Operation of 16-nm InGaAs channel multi-gate MOSFETs with regrown source/drain2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kinoshita, N. Kise, A. Yukimachi, T. Kanazawa, Y. Miyamoto
    • 学会等名
      2016 Compound Semiconductor Week (CSW) [Includes 28th International Conference on Indium Phosphide & Related Materials (IPRM) & 43rd International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS)]
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-06-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-frequency noise exponents in InAs thin films on flexible or GaAs(001) substrates2016

    • 著者名/発表者名
      S. P. Le, T. Ui, and T. Suzuki
    • 学会等名
      43rd International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-06-27
    • 国際学会
  • [備考] 東京工業大学工学院電気電子系 宮本研究室

    • URL

      http://www.pe.titech.ac.jp/Furuya-MiyamotoLab

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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