| 電子情報通信学会 研究会発表申込システム 講演論文 詳細 |
技報閲覧サービス [ログイン] 技報アーカイブ |
| トップに戻る | 前のページに戻る | [Japanese] / [English] |
| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2023-06-26 10:10 ［記念講演］表面ラフネス散乱の非線形理論に基づく 極薄膜nMOSFETの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）  SDM2023-27 |
|
| 抄録 | （和） | FinFETの次世代チャネルとしてCMOSに採用され始めているナノシートチャネルは, チャネルの極薄膜化により短チャネル効果を効果的に抑制出来ることから有望な構造であるが, 極薄膜(ETB)チャネルでは表面ラフネス散乱による移動度の劣化が深刻な課題である. そこで極薄膜でも移動度の高い2次元材料が有望視されているが, 一方でCMOS応用に十分現実的な膜厚である2–3 nmの範囲においては, 2次元と3次元半導体のどちらに移動度の優位性があるかは明らかではない. 従って, 表面ラフネス散乱移動度の正確なモデルに基づく移動度の予測が必要とされるが, 従来の摂動を線形化した散乱モデルはモデルの正確性に課題が存在する. そこで本研究では, 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から得た実験的なパラメータによってMOSFETの電子移動度を説明出来ることから, 予測精度が向上したことを示す. また, 電子谷の異方性を活用することで極薄膜でも高い移動度を維持できることを提案し, 最適な面方位を有するチャネル構造に対して, 本提案モデルに基づいて 2 nmの膜厚まで移動度を定量的に評価した. 最終的に, 本研究で提案するバレーエンジニアリングが高移動度化に有望であることを(111) InAs-OIの移動度特性から実験的に示すと共に, 理論的にはETB (111) GOI構造は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示した. |
| （英） | Nano-sheet channel has been recently adopted in logic CMOS as the next-generation channel for FinFET because the nano-sheet channel is a promising structure that effectively suppresses the short channel effects by channel thickness scaling. However, in extremely-thin body (ETB) channels, mobility degradation due to surface roughness (SR) scattering is a significant challenge. Therefore, high mobility 2D materials are attractive, while it is still unclear whether 2D or 3D semiconductors have the advantage in terms of mobility in the realistic channel thickness range of 2–3 nm. Therefore, the accurate prediction of mobility based on the SR scattering model is necessary. However, the conventional SR scattering model have limitations in terms of accuracy due to the linearized perturbation. In this study, we proposed a new model including the non-linear perturbation picture of SR scattering. The improvement of the accuracy of our model is demonstrated by explaining the electron mobility of MOSFETs by using the realistic parameters obtained by TEM. Also, we propose that the anisotropy of electron valleys can be utilized to maintain high mobility in ETB channels. Based on the proposed model, we quantitively evaluate the mobility down to 2 nm thickness for the various optimized channel structures. We experimentally demonstrate the mobility enhancement by the proposed valley engineering through the mobility characteristics of (111) InAs-On-Insulator nMOSFETs, and theoretically show that the ETB (111) Ge-On-Insulator structure can achieve the best mobility compared to other materials even at 2 nm. | |
| キーワード | （和） | ナノシート / MOSFET / 移動度 / 表面ラフネス散乱 / 薄膜 / CMOS / Si / Ge |
| （英） | Nanosheet / MOSFET / Mobility / Surface Roughness Scattering / Extremely-thin-body / CMOS / Si / Ge | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 123, no. 89, SDM2023-27, pp. 1-4, 2023年6月. | |
| 資料番号 | SDM2023-27 | |
| 発行日 | 2023-06-19 (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 | SDM2023-27 |
|
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
| 開催期間 | 2023-06-26 - 2023-06-26 |
| 開催地（和） | 広島大学 ナノデバイス研究所 |
| 開催地（英） | Hiroshima Univ. (Res. Inst. of Nanodevices) |
| テーマ（和） | MOSデバイス・メモリ・パワーデバイス高性能化－材料・プロセス技術 （応用物理学会 シリコンテクノロジー分科会との合同開催） |
| テーマ（英） | Material Science and Process Technology for MOS Devices, Memories, and Power Devices |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SDM |
| 会議コード | 2023-06-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の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 Based on Nonlinear Modeling of Surface Roughness Scattering |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | ナノシート / Nanosheet |
| キーワード(2)（和/英） | MOSFET / MOSFET |
| キーワード(3)（和/英） | 移動度 / Mobility |
| 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） | 薄膜 / Extremely-thin-body |
| キーワード(6)（和/英） | CMOS / CMOS |
| キーワード(7)（和/英） | Si / Si |
| キーワード(8)（和/英） | Ge / Ge |
| 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： U. 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： U. 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： U. 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： U. 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： U. 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： U. Tokyo) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2023-06-26 10:10:00 |
| 発表時間 | 40分 |
| 申込先研究会 | SDM |
| 資料番号 | SDM2023-27 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | no.89 |
| ページ範囲 | pp.1-4 |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2023-06-19 (SDM) |
[研究会発表申込システムのトップページに戻る]