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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2022-11-10 11:00 ［招待講演］表面ラフネス散乱の非線形理論に基づく極薄膜nMOSFETチャネル材料と面方位の最適設計 ○隅田 圭・姜 旼秀・陳 家驄・トープラサートポン カシディット・竹中 充・高木信一（東大）  SDM2022-65 |
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| 抄録 | （和） | 将来のCMOSチャネルには極薄膜(ETB)のナノシート構造が最も有望視されている. また別の応用として, 量子コンピュータの周辺回路や, データセンタ応用に向けてCMOSの極低温動作の要求が高まっている. これらのトレンドでは共通して, 極薄膜及び極低温の移動度は表面ラフネス散乱が支配的である. 従って, 表面ラフネス散乱の定量的理解は極めて重要な課題であるが, 従来の摂動を線形化したモデルは実験値を説明するのに過大なラフネスを仮定する必要があり, 定量性に課題があった. 従って本研究では, ラフネスの非線形的な摂動現象を取り入れた新モデルを提案し, TEMから得たラフネスパラメータを用いてSOI, GOI, InAs-OI nMOSFETの実験的な移動度が定量的に説明出来ることを示す. この非線形モデルに基づき, 有望な材料・面方位のETBチャネルにおいて, 2 nmの膜厚まで移動度を定量的に評価した. 結果的に極薄膜領域では, 膜厚揺らぎに伴う量子化揺らぎを最小化出来るような重い閉じ込め質量を有する異方的な電子谷を活用することが, 電子伝導に本質的に重要である. 特にETB (111) GOI構造は表面ラフネス散乱, フォノン散乱の両面において移動度の観点で最も有望であり, 2 nmという極薄膜においても2次元材料を含む他の材料よりも遥かに高い移動度が得られることを理論的に示した. |
| （英） | Extremely-thin-body (ETB) channels are regarded as the most promising channel structure for future CMOS technology nodes. In parallel, CMOS operation at low temperatures is demanded for the quantum computing and data center applications. Here, surface roughness (SR) scattering is a dominant scattering mechanism for such ETB channels and at low temperature. However, there is a challenge for the conventional linear model of SR scattering that the excessive roughness parameters are used in the linear model to explain the experiments. In this study, we have proposed a new model of surface roughness scattering including the nonlinearity of SR scattering, which can explain the experimental mobility of SOI, GOI and InAs-OI nMOSFETs by using roughness parameters obtained experimentally from TEM images. The material and surface orientation in ETB channels is optimized by calculating the mobility based on our nonlinear model. As a result, the anisotropic valley with heavy confinement mass is essentially important to suppress the SR scattering because of the low quantization energy fluctuation. In particular, (111) GOI is most expected thanks to the strong anisotropic L valley and have the excellent SR-limited and phonon-limited electron mobility even in the 2-nm-thick channels, which is an advantage over 2D materials. | |
| キーワード | （和） | 薄膜 / ナノシート / MOSFET / 表面ラフネス散乱 / 移動度 / / / |
| （英） | Extremely-Thin-Body / Nanosheet / MOSFET / Surface Roughness Scattering / Mobility / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 122, no. 247, SDM2022-65, pp. 7-12, 2022年11月. | |
| 資料番号 | SDM2022-65 | |
| 発行日 | 2022-11-03 (SDM) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | SDM2022-65 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
| 開催期間 | 2022-11-10 - 2022-11-11 |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | プロセス・デバイス・回路シミュレーションおよび一般 |
| テーマ（英） | Process, Device, Circuit simulation, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SDM |
| 会議コード | 2022-11-SDM |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 表面ラフネス散乱の非線形理論に基づく極薄膜nMOSFETチャネル材料と面方位の最適設計 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Optimum Design of Channel Material and Surface Orientation for Extremely-Thin-Body nMOSFETs under Nonlinear Modeling of Surface Roughness Scattering |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 薄膜 / Extremely-Thin-Body |
| キーワード(2)（和/英） | ナノシート / Nanosheet |
| キーワード(3)（和/英） | MOSFET / MOSFET |
| キーワード(4)（和/英） | 表面ラフネス散乱 / Surface Roughness Scattering |
| キーワード(5)（和/英） | 移動度 / Mobility |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 隅田 圭 / Kei Sumita / スミタ ケイ |
| 第1著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 姜 旼秀 / Min-Soo Kang / カン ミンス |
| 第2著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 陳 家驄 / Chia-Tsong Chen / チェン ジャツォン |
| 第3著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | トープラサートポン カシディット / Kasidit Toprasertpong / トープラサートポン カシディット |
| 第4著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 竹中 充 / Mitsuru Takenaka / タケナカ ミツル |
| 第5著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 高木 信一 / Shinichi Takagi / タカギ シンイチ |
| 第6著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) University of Tokyo (略称： Univ. Tokyo) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） | / / |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2022-11-10 11:00:00 |
| 発表時間 | 60分 |
| 申込先研究会 | SDM |
| 資料番号 | SDM2022-65 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | no.247 |
| ページ範囲 | pp.7-12 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-11-03 (SDM) |
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