新材料ゲートスタック構造に向けた超高速一斉デバイス特性評価手法の開発

新材料栅堆叠结构超高速同步器件表征方法开发

• 批准号: 19026014
• 负责人: 大毛利 健治
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19026014/
• 关键词: ゲートスタック; high-k絶縁膜; コンビナトリアル手法; メタルゲート

本研究課題では、MOS-FETの核心部である新材料ゲートスタック構造の探索に向けて、効率的にプロセス変数を変え、超高速に材料・構造の最適化・フィルタリングを行う手法(コンビナトリアル手法)を、デバイスのトランジスタ特性評価にまで発展させることを目的とした。具体的には、約10mm×10mmの中に、約400個のトランジスタをアレイ状に配置した基板をテンプレートとして制作し、トランジスタ作製フローにコンビナトリアル手法による組成傾斜膜を適用した。特にゲート金属としてこれまで研究を行ってきたRu-Mo合金を用いてプロセス適合性を検討した。Moはbcc構造、Ruはfcc構造をとるためにRu-Mo合金はRu濃度約50%で結晶の相変化をおこす。この結晶性の変化と仕事関数の相関をXPS及び電気特性の評価によって比較した結果、仕事関数の変化率は結晶構造に大きく依存する事がわかった。さらに、Ru濃度60-95%において、絶縁膜と金属電極の間にMoが偏析する事がわかり、それによりhigh-k絶縁膜上で問題になっている実効仕事関数の制御(フェルミレベルピニング)に関して新しい制御の方法を見いだすことが出来た。開発したトランジスタ作製プロセスにおいても、Ru偏析による実効仕事関数の変化が観測され、これまでのキャパシタによる実験と矛盾しない結果が得られた。今後は新しい材料系に対して、この手法を適用していく予定である。

This research topic aims to explore the direction of new material structure, which is the core part of MOS-FET, change the number of efficiency options, develop ultra-high-speed optimization of materials and structures, and develop the Konvistralial method, and evaluate the characteristics of the device. Specifically, about 10mm×10mm in size, about 400 pieces of film are arranged in the shape of a substrate. Special metals and alloys are studied for their suitability for use. Mo bcc structure, Ru fcc structure, Ru-Mo alloy, Ru concentration about 50%, crystallization phase change The crystallinity of the crystal depends on the correlation between XPS and electrical properties. The results show that the crystallinity depends on the crystal structure. In addition, Ru concentration of 60-95% in the medium, insulating film and metal electrode Mo segregation between the matter, all high-k insulating film on the problem, the actual matter of the number of control (Ru concentration), related to the new control method is discussed. The results of the experiments were as follows: (1) The results of the experiments were as follows: In the future, the new material system will be suitable for the application.

项目成果

金属電極及びこれを用いたCMOS回路

金属电极及使用其的CMOS电路

• 发表时间: 2007

Control of Crystalline Microstructures in Metal Gate Electrodes for Nano CMOS Devices

纳米 CMOS 器件金属栅电极晶体微结构的控制

• 发表时间: 2008
• 期刊: ECS Transactions 13
• 作者: K. Ohmori;T. Chikyow;T. Hosoi;H. Watanabe;K. Nakajima;T. Adachi;A. Ishikawa;Y. Sugita;Y. Nara;Y. Ohji;K. Shiraishi;K. Yamabe;K. Yamada
• 通讯作者: K. Yamada

Landscape of Combinatorial Materials Exploration and Materials Informatics

组合材料探索和材料信息学的前景

• 发表时间: 2007
• 作者: Chikyow Toyohiro;T. Nagata;N. Umezawa;M. Yoshitake;K. Ohmori;T. Yamada;M. Lippma and H. Koinuma
• 通讯作者: M. Lippma and H. Koinuma

C添加による金属ゲート材料の結晶構造制御とアモルファス化

添加C对金属栅材料的晶体结构控制和非晶化

• 发表时间: 2007
• 作者: 大毛利健治;細井卓治;渡部平司;山田啓作;知京豊裕
• 通讯作者: 知京豊裕

Wide Controllability of Flatband Voltage by Tuning Crystalline Microstructures in Metal Gate Electrodes

通过调节金属栅电极中的晶体微结构实现平带电压的宽可控性

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Ohmori;T. Chikyow;T. Hosoi;H. Watanabe;K. Nakajima;T. Adachi;A. Ishikawa;Y. Sugita;Y. Nara;Y. Ohji;K. Shiraishi;K. Yamabe;K. Yamada
• 通讯作者: K. Yamada