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3次元集積III-V-On-Insulatorデバイスに関する研究

3D集成III-V族绝缘体器件研究

基本信息

批准号：
21J10272
负责人：
隅田圭
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10272/
关键词：
CMOS MOSFET 移動度表面ラフネス散乱 Si Ge InAs クライオCMOS 極薄膜チャネル界面準位

项目摘要

将来のロジックCMOSに採用されナノシート世代のチャネル構造において、支配的な散乱機構である表面ラフネス散乱の定量的理解について取り組んだ。まず、表面ラフネス散乱の従来モデルの課題であった定量性を改善するべく、散乱の強烈な非線形性を考慮することの出来るモデルを新たに提案した。我々の提案モデルによって、TEM等と整合する現実的なパラメータでSi, Ge, InAs nMOSFETの移動度が説明出来ることを実証した。本提案モデルでは明らかではなかった、MOSFETの移動度の実効電界に対するユニバーサリティが成立する起源や、4KのクライオMOSFETの移動度に特有の遮蔽効果とtail statesが与える影響を明らかにし、Si MOSFETの移動度の定量的理解に大幅に貢献した。さらに、新たに提案した定量性に優れる表面ラフネス散乱のモデルを用いることで、様々な材料と面方位を組み合わせた極薄膜チャネル中の電子移動度を計算して比較することにより、将来のCMOS応用上重要な2-3 nmの膜厚において高い移動度の得られるチャネル構造が、異方的な電子谷を有する(111) InAsや(111) Geであることを明らかにした。本成果は、当研究グループが取り組んできた極薄膜InAsやGeチャネルの移動度の定量的理解を与えただけでなく、究極的なスケーリングの為のチャネル候補と大きく注目される2次元材料に対し、従来の3次元半導体が2 nmという極薄膜においても2次元材料よりも高い移動度が得られることを示したことと、今後のCMOSにおける極薄膜チャネル設計指針を明確化した、深い学術的意義を有する研究内容と言える。

In the future, CMOS will adopt a new generation of cluster structure, control of cluster structure, surface cluster structure and quantitative understanding of cluster structure. A new proposal was made to improve the quantitative properties of surface scattering and non-linearity. Our proposal to integrate Si, Ge, InAs nMOSFET mobility is demonstrated. This proposal makes a significant contribution to the quantitative understanding of the mobility of Si MOSFETs due to the unique shielding effects and tail states of the mobility of Si MOSFETs. In addition, new proposals are proposed for quantitative optimization of surface scattering and electron mobility calculation of electrode thin films. In comparison, future CMOS applications are important for film thickness of 2-3 nm and electron mobility calculation of electrode structure.(111) InAs (111) Ge (111) Ge (111) This work is aimed at studying the quantitative understanding of the mobility of InAs and Ge in the polar thin films of the two-dimensional materials and the ultimate mobility of InAs and Ge in the polar thin films. In the future, CMOS thin film production design guidelines should be clarified, and the academic significance should be discussed.