シリコンゲルマニウムによる歪みシリコン中のキャリア移動度向上に関する理論的解析

硅锗增强应变硅载流子迁移率的理论分析

• 批准号: 02J04836
• 负责人: 中辻 広志
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J04836/
• 关键词: MOSFET; ひずみシリコン; 2次元ホール; 移動度; ひずみ; ホール; モンテカルロシミュレーション

本研究ではひずみSi pMOSFETにおける反転層移動度の増大機構を探るために,非局所経験的擬ポテンシャル法を用いてホールの2次元状態を詳細に調べた。計算の結果,ひずみによるホール移動度の増大には2つの要素が関係していることが分かった。まず1つは基底状態と第1励起状態の間隔がひずみによって増大する点である。これによりサブバンド間での散乱が抑制され移動度が増大する。もう1つは状態密度の減少である。これによりサブバンド間およびサブバンド内で散乱が減少し,移動度が増大すると考えられる。また本研究では移動度増大率の垂直電界依存性についても調べた。ホール移動度増大率が垂直電界に依存するのは,サブバンド間隔,およびひずみによる状態密度の減少率にあることを明らかにした。本研究では反転層ホールの移動度増大機構と電界依存生を数値計算により定性的に示すことができたが、定量的には実験結果と計算結果には未だ差が認められた。その理由の1つとして,輸送解析に用いた散乱モデルに問題があると考えられる。ひずみSiのホールの2次元状態は精度の高い計算で求めたが,散乱確率の計算では重なり積分の波数依存性を無視し、Γ点のみの波動関数を用いた。しかしながら実際には散乱後の終状態を正確に考慮した重なり積分の計算が必要である。このような近似の下で行った重なり積分の値は、近似を行わない計算値と比べてその値がひずみ印加時には小さいことが分かった。即ち散乱確率は、今回用いたモデルによる計算結果よりも大きくなり、移動度の増大が抑制される。したがって移動度増大率の実験値と計算値の差は改善される。しかしながら、我々の計算法では計算時間およびディスク容量を膨大に消費し、これらの効果を正確に取り入れた輸送解析を行うことは不可能であった。今後は、アルゴリズムの見直しによるシミュレータの効率化を図ることが必要であり、計算機のさらなる進化も必須条件である。

In this study, the mechanism of increasing the mobility of the reflective layer in Si pMOSFET is investigated, and the two-dimensional state of the reflective layer is adjusted in detail by the non-local simulation method. As a result of the calculation, the mobility of the elements increases, and the relationship between the elements increases. The interval between the base state and the first excitation state is increased. The increase in mobility is suppressed by the scattering of particles in the air.もう1つは状态密度の减少である。The number of people in the middle of the road is reduced, and the mobility is increased. In this study, the mobility increase rate and vertical electric field dependence were investigated. The rate of increase in mobility is dependent on the electrical field. In this study, the degree of mobility of the reverse layer is increased, and the calculation of the electric field depends on the qualitative and quantitative results. The reason for this is that the transport analysis is used to solve the problem of scattering. 2-D state calculation with high accuracy, calculation of scattering accuracy, wave number dependence of integral, ratio of points It is necessary to correctly consider the final state after the scattering The value of the integral is equal to the value of the approximate line. That is to say, the dispersion rate is reduced, and the calculation result is increased. The difference between the calculation value and the increase rate of mobility is improved. The calculation method is to calculate the time and capacity, to expand the consumption, to obtain the correct result, to analyze the transportation, to make it impossible, to calculate the time and capacity. In the future, the evolution of computers will be necessary.

项目成果

中辻広志, 鎌倉良成, 谷口研二: "ひずみSi-pMOSFETにおける反転層移動度増大メカニズムの理論的検討"(発表予定).

Hiroshi Nakatsuji、Yoshinari Kamakura、Kenji Taniguchi：“应变 Si-pMOSFET 中反型层迁移率增加机制的理论研究”（待提交）。

Hiroshi Nakatsuji, Yoshinari Kamakura, Kenji Taniguchi: "A study of Subband Structure and Trasport of Two-Dimensional Holes in Strained Si p-MOSFETs Using Fall-Band Modeling"International ELECTRON DEVICES meeting Technical Digest. 2002. 727-730 (2002)

Hiroshi Nakatsuji、Yoshinari Kamakura、Kenji Taniguchi：“使用降带建模研究应变 Si p-MOSFET 中的子带结构和二维空穴传输”国际电子器件会议技术文摘。