極低消費電力デバイスを目指したＳｂ系トンネルトランジスタの開発

针对超低功耗器件的锑基隧道晶体管的开发

• 批准号: 17J08214
• 负责人: 後藤 高寛
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08214/
• 关键词: トンネルトランジスタ; 化合物半導体; MOS構造

極低消費電力ロジックLSI用のデバイスとして期待されているGaAsSb/InGaAsヘテロ構造トンネルFETの素子実証および、その電気特性を決めている物理機構を明らかにするため2次元TCADシミュレーションを行った。MOMBE法でInP基板上にp-GaAsSb/i-InGaAs層を成長させたヘテロエピウエハを評価し、貫通転位のない非常に平坦な膜を成長できていることを確認した。このエピウエハを用いてAl2O3ゲート絶縁膜を用いた縦型TFETを作製し、その素子動作を実証した。ID-VD特性に負性微分容量(NDR)が確認出来たことから、駆動電流はトンネル電流が支配的であることが分かった。GaAsSb/InGaAs TFETの電気特性向上のため、ソース不純物濃度、不純物の空間分布、組成の空間分布などの物理分析を行った。その結果、組成のヘテロ接合近傍での変化幅は10 nm未満であり、不純物の急峻性も11 nm/decと気相成長中の不純物としては非常に急峻であることが分かった。さらに、2次元TCADシミュレーションを駆使して、これら構造パラメータ、p-GaAsSb中にドープされたBeの濃度、および、その濃度変化の急峻性、GaAsSb/InGaAs界面の組成の急峻性がTFETの電気特性に与える影響を明らかにし、実測の分析結果によって電気特性を定量的に説明することに成功した。さらに、組成と不純物の空間分布では、不純物の空間分布の方がより支配的であること、60 mV/decを実現するためにはEOTのさらなる低減、不純物濃度の増加、ソース不純物プロファイルの急峻性の向上であることを明らかにし、TFETの電気特性向上のための指針を明確化した。

Very low power consumption ロ ジ ッ ク LSI with の デ バ イ ス と し て expect さ れ て い る GaAsSb/InGaAs ヘ テ ロ tectonic ト ン ネ ル FET の element child be card お よ び, そ の electric 気 features を definitely め て い る physical institutions を Ming ら か に す る た め 2 dimensional TCAD シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. MOMBE method で InP substrate に p - GaAsSb/I - を InGaAs layer growth さ せ た ヘ テ ロ エ ピ ウ エ ハ を review 価 し, well versed in planning の な い grow very flat に な membrane を で き て い る こ と を confirm し た. こ の エ ピ ウ エ ハ を with い て Al2O3 ゲ ー を ト never try membrane with い た 縦 type TFET を as し, そ の element child action を card be し た. ID - DVD features に negative differential capacity (NDR) が identified た こ と か ら, 駆 current は ト ン ネ ル で dominated current が あ る こ と が points か っ た. The <s:1> electrical conductivity characteristics of GaAsSb/InGaAs TFET are upward ため ため, ソ ス ス ス impurity concentration, <s:1> spatial distribution of impurities, <s:1> spatial distribution of composition な <s:1> <s:1> physical analysis を rows った. そ の result, composition の ヘ テ ロ joint nearly alongside で の - the picture は 10 nm not against で あ り, impurity content の urgent topped も 11 nm/dec と 気 phase growth の impurity content と し て は opened very に urgent で あ る こ と が points か っ た. さ ら に, 2 dimensional TCAD シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 駆 make し て, こ れ ら tectonic パ ラ メ ー タ, p - GaAsSb に ド ー プ さ れ た Be の concentration, お よ び, そ の concentration - opened の nasty sex, the interface of の の urgent topped GaAsSb/InGaAs が TFET の 気 characteristics に and え る influence を Ming ら か に し, Be measured The に analysis result of the によって electrical characteristic を quantification indicates that the する た とに とに is successful in た. Youdaoplaceholder0, the <s:1> spatial distribution of the composition of と impurities で で, the である と と と dominated by the <s:1> spatial distribution of impurities がよ, 60 MV/dec を be presently す る た め に は EOT の さ ら な る の raised and low impurity content, reduce, concentration, ソ ー ス impurity content プ ロ フ ァ イ ル の topped shock resistance の upward で あ る こ と を Ming ら か に し, TFET の electric 気 features up の た め の pointer を explicit し た.

项目成果

(invited) MOS Interface Defect Control in Ge/IIIV Gate Stacks

（特邀）Ge/IIIV栅极堆栈中的MOS接口缺陷控制

• 发表时间: 2017
• 作者: S. Takagi;M. Ke;C.-Y. Chang;C. Yokoyama;M. Yokoyama;T. Gotow;K. Nishi;and M. Takenaka
• 通讯作者: and M. Takenaka

Effects of impurity and composition profiles on electrical characteristics of GaAsSb/InGaAs hetero-junction vertical tunnel field effect transistors

• DOI: 10.1063/1.4993823
• 发表时间: 2017-11
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: T. Gotow;M. Mitsuhara;T. Hoshi;H. Sugiyama;M. Takenaka;S. Takagi

MOS Interface Defect Control in Ge/IIIV Gate Stacks

Ge/IIIV 栅极堆栈中的 MOS 接口缺陷控制

• DOI: 10.1149/08001.0109ecst
• 发表时间: 2018
• 期刊: ECS Transactions
• 作者: S. Takagi;M. Ke;C. Y. Chang;C. Yokoyama;M. Yokoyama;T. Gotow;K. Nishi;and M. Takenaka
• 通讯作者: and M. Takenaka

III-V based low power CMOS devices on Si platform

Si 平台上基于 III-V 族的低功耗 CMOS 器件

• 发表时间: 2017
• 作者: S. Takagi;D.-H. Ahn;T. Gotow;M. Noguchi;K. Nishi;S.-H. Kim;M. Yokoyama;C.-Y. Chang;S.-H. Yoon;C. Yokoyama and M. Takenaka
• 通讯作者: C. Yokoyama and M. Takenaka

(Invited) Low Power Tunneling FET Technologies Using Ge/III-V Materials

(特邀)使用Ge/III-V材料的低功耗隧道FET技术

• DOI: 10.1149/08004.0115ecst
• 发表时间: 2017
• 期刊: ECS Transactions
• 作者: Takagi Shinichi;Ahn Dae-Hwan;Noguchi Munetaka;Yoon Sanghee;Gotow Takahiro;Nishi Koichi;Kim Minsoo;Bae Tae-Eon;Katoh Takumi;Matsumura Ryo;Takaguchi Ryotaro;Takenaka Mitsuru
• 通讯作者: Takenaka Mitsuru