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強誘電体・高誘電率材料を用いた機能性デバイスの試作とロジック回路への応用

使用铁电和高介电常数材料的功能器件的原型制作及其在逻辑电路中的应用

基本信息

批准号：
13025220
负责人：
徳光永輔
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、強誘電体を用いて、同一デバイスでNANDとNORの両方の論理機能を実現し、これらを電気的に切り替え可能で、かつ不揮発性のメモリ機能を有する論理機能可変型の新しいロジックゲートを提案した。このロジックゲートを試作するために、まず使用する強誘電体SrBi_2Ta_2O_9(SBT)および高誘電率材料SrTa_2O_6をゾルゲル法により成膜し、電気的特性を評価した。これらの実験結果を基に、NANDとNORを電気的に切り換えるためのロジックゲートを種々のデバイスパラメータを検討して設計した。次に設計したロジックゲートの動作を回路シミュレータSPICEによりシミュレーションし、入出力特性において、設計値通り約2.4Vのしきい値シフトが得られることを明らかにした。これにより、入力を適切に選べば同一デバイスを用いながら、NANDとNORの2つの論理機能が強誘電体の分極により切り換え可能なことを明らかにした。さらに、提案したロジックゲートを試作するためのマスクパターンを設計・作製し、高誘電率材料と強誘電体を集積化するためのプロセス技術を検討した。試作を進めたが、高誘電率材料SrTa_2O_6の成膜時のゲート領域へのダメージによりロジックゲートの完全な動作確認までは至っていない。しかし、強誘電体と高誘電率キャパシタを集積化したゲート部を別に作製したMOSFETのゲートと接続して、強誘電体の分極により論理しきい値がシフトできることを実験的に明らかにした。

In this paper, we propose a new method for realizing logic function of NAND and NOR in the same device, switching possibility of NAND and NOR in the same device, switching possibility of NAND and NOR in the same device. The film formation and electrical properties of SrBi_2Ta_2O_9(SBT) and SrTa_2O_6 were evaluated by using the high dielectric constant SrBi_2Ta_2O_9(SBT) and high dielectric constant SrTa_2O_6. The result of this is that the NAND and NOR circuits are switched on and off, and the NAND and NOR circuits are switched on and off. Next, the design value is about 2.4V, and the input and output characteristics are about 2.4V. The logic function of NAND and NOR is the polarization of strong inductor. Design, manufacture, and integration of high permittivity materials The test of SrTa_2O_6 film formation process is carried out to confirm the complete operation of SrTa_2O_6 film. For example, if a MOSFET has a high dielectric constant, it can be used as a capacitor.