分子動力学法によるLSIのプロセスデバイスシミュレーション

使用分子动力学方法模拟LSI工艺器件

• 批准号: 11750289
• 负责人: 鎌倉 良成
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750289/
• 关键词: 並例計算機; PCクラスタ; シミュレーション; 分子動力学法; モンテカルロ法; MOSFET; ゲート酸化膜; 移動度; 並列計算機

昨年度に構築したPCクラスタを利用して、並列化分子動力学法によるLSIデバイスシミュレーションを遂行した。主な解析対象は、MOSFETのゲート空乏層中のイオン化不純物が、チャネル移動度に及ぼす影響である。ゲート酸化膜のスケーリングに伴うMOSFETチャネル移動度低下の懸念に対しては、現在産業界で活発な議論が展開されている。標準的なアンサンブルモンテカルロ法をベースに、クーロン散乱(イオン化不純物散乱、電子-電子散乱)を分子動力学法で取り扱う電子伝導シミュレータ開発し、MOS構造における反転層電子移動度を計算した。有限サイズのシミュレーション領域を設定し、点電荷(反転層電子、基板及びゲート空乏層のイオン化不純物)を内部にばら撒く。さらに、そのレプリカを2次元周期的に無限に並べた系を想定した。この系の解析に必要な、長距離クーロンカの近似的計算法、鏡像電荷を用いた異物質界面近傍での電界計算法、を新たに提案した。反転層移動度の実効酸化膜厚依存性をシミュレーションしたところ、通常のゲート酸化膜(SiO_2)では、膜厚2nm以下でチャネル移動度の低下が見られた。一方、高誘電率膜(HfO_2:ε=30)を使用した場合は、SiO_2換算で0.5nmまで移動度低下を抑止できることが分った。また、移動度低下の原因として、ゲート不純物による影響でチャネルポテンシャルに乱れが生じることが本質であることを示した。

Yesterday's annual に build し た PC ク ラ ス タ を using し て, tied for the molecular dynamics method に よ る LSI デ バ イ ス シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を carries out し た. The main な analytical object ゲ, MOSFET ゲ ゲ ト ト in the empty layer が, チャネ に mobility に and ぼす influence である. ゲ ー ト acidification membrane の ス ケ ー リ ン グ に with う MOSFET チ ャ ネ ル low degree of mobile の suspense に し seaborne て は, industry で now live 発 な comment が expand さ れ て い る. Standard な ア ン サ ン ブ ル モ ン テ カ ル ロ method を ベ ー ス に, ク ー ロ ン scattered (イ オ ン impurity content scattered, electronic - scattered) を molecular dynamics method で take り Cha う electronic 伝 guide シ ミ ュ レ ー タ open 発 し, MOS structure に お け る the planning layer electronic mobile degrees を computing し た. Limited サ イ ズ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を set し, point charge (electronics, substrate and the planning layer び ゲ ー ト depletion layer の イ オ ン impurity content) を internal に ば ら く. Youdaoplaceholder0, そ レプリカを レプリカを the に infinity に of the two-dimensional period and the べた system を determine the た. こ の is の analytical に な necessary, long-distance ク ー ロ ン カ を の approximate calculation method, the image charge with い た different material interface nearly alongside で の world calculation method, the new た を に proposal し た. The planning layer mobile degrees の be sharper acidification film thickness dependence を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た と こ ろ, usually の ゲ ー ト acidification membrane (SiO_2) で は, film thickness under 2 nm で チ ャ ネ ル mobile degree low の が see ら れ た. One party, the high rate of induced electric membrane (HfO_2: epsilon = 30) を use し た は, SiO_2 conversion で 0.5 nm ま で low degree of mobile を dampening で き る こ と が points っ た. ま た, low degree of mobile の と し て, ゲ ー ト impurity content に よ る influence で チ ャ ネ ル ポ テ ン シ ャ ル に disorderly れ が raw じ る こ と が nature で あ る こ と を shown し た.

项目成果

Ichiro Kawashima: "Ensemble Monte Carlo/Molecular Dynamics Simulation of Gate Remote Charge Effects in Small Geometry MOSFETs"Techincal Digest of International Electron Devices Meeting. 113-116 (2000)

Ichiro Kawashima：“小型几何 MOSFET 中栅极远程电荷效应的整体蒙特卡罗/分子动力学模拟”国际电子器件会议技术文摘。

Yoshinari Kamakura: "Verification of hot hole scattering rates in silicon by quantum-yield experiment"Journal of Applied Physics. 88・10. 5802-5809 (2000)

镰仓吉成：“通过量子产率实验验证硅中的热空穴散射率”应用物理学杂志88・10（2000）。

鎌倉良成: "広瀬全孝 編、次世代ULSIプロセス技術"REALIZE INC.. 825 (2000)

镰仓吉成：“下一代 ULSI 工艺技术，广濑正孝编辑” REALIZE INC.. 825 (2000)