極薄膜ＩｎＧａＡｓ－ＯＩ　ＭＯＳＦＥＴの高性能化及びその物性に関する研究

超薄膜InGaAs-OI MOSFET性能提升及其物理特性研究

• 批准号: 12J07612
• 负责人: 金 相賢
• 金额: $ 1.28万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07612/
• 关键词: InGaAs-OI; FinFET; Ni-InGaAs; InGaAs-01; scattering mechanism

本研究では極薄膜III-V-OI (-on insulator)チャネルを有するMOSFETにおいて高いオン電流とよい短チャネル特性の実現を目的とし、Ni-InGaAsメタルsource/drain (S/D)を有するInGaAs-OI MOSFETにおいてメタルS/Dの寄生抵抗の成分を分析し、それぞれの抵抗成分を低減し、高いオン電流を実現している。また、短チャネル効果の抑制のため、Fin構造を導入し、Fin幅がどのように短チャネル効果に影響するかを調べた。さらに、このような要素技術を使ってチャネル長15nmを持つMOSFETの作製に成功した。以下本年度の実施計画項目別に記述する。・メタルS/Dの寄生抵抗の支配要因解析及びその低減方法これまでメタルS/D技術を使って作製してきたMOSFETの寄生抵抗を低減するためにその支配要因の解析を行った。チャネルとメタル間の界面抵抗、メタルのシート抵抗、メタルと測定用パッドとのコンタクト抵抗をテストパターンを用いて電気的に分析した結果、メタルと測定用パッドとのコンタクト抵抗が一番大きくてその原因はNi-InGaAs上のNi酸化膜の存在であることをXPS分析にて明らかにした。さらに表面にH2プラズマ処理をすることで酸化膜の除去が可能であること、それを使って寄生抵抗を低減できることを実験的に明らかにし、最終的には2.4mA/μmの高いオン電流を実現した。・Fin構造やNanowire構造MOSFETの試作及び評価InGaAs-OI上でチャネル構造をFin構造にすることで短チャネル効果を効果的に抑制でき、Fin幅40nm, チャネル長15nmのMOSFETで世界トップレベルのオン電流を持つデバイス作製に成功した。また、Fin幅による電気特性の依存性を調べ、Fin幅を短くすることでTri-gateに近い構造にすることで短チャネル効果を効果的に抑制できることを明らかにした。さらに、InGaAs-OI構造を有することでバックバイアスにより、デバイスの作製後に閾値が変調できることを示した。

In this study, the polar thin film III-V-OI (-on insulator) MOSFET high current and short circuit characteristics, Ni-InGaAs source/drain (S/D)を有するInGaAs-OI MOSFET's parasitic resistance component analysis of MOSFET S/D, resistance component of MOSFET low reduction, and high current resistance of MOSFET.また, short チャネル effect ののため, fin structure を introduction し, fin width がどのようにshort チャネル effect に influence するかを Adjustment べた. We succeeded in manufacturing MOSFET with a length of 15nm using our elemental technology. The following is a description of the projects planned for this year.・Analysis of the controlling factors of parasitic resistance of Malik S/D and application of parasitic resistance reduction method using S/D technology The parasitic resistance of MOSFET is reduced and the main factors of control are analyzed.チャネルとメタル Interface resistance, メタルのシート resistance, メタルとmeasurement パッThe results of the analysis of the いとのコタクトresistant をテストパターンをいて电気した, メNi-I The presence of the Ni acidified film on nGaAs was analyzed using XPS.さらに surface treatment H2 プラズマ treatment をすることで acidification film removal が possible であること, それを make って parasitic resistanceをThe low-reduction できることを実験's に明らかにし, the final には2.4mA/μmの高いオンcurrent を実成した.・Prototype and evaluation of Fin structure and Nanowire structure MOSFET, InGaAs-OI on InGaAs-OI, Fin structure and short にすることでshort チャネル effect, Fin width 40nm, The world's largest MOSFET with a length of 15nm has been successfully manufactured using a 15nm long MOSFET. Tri-ga te にNearly い structure に す る こ と で short チ ャ ネ ル を effect に で き る こ と を 明 ら か に し た.さらに、InGaAs-OI structure することでバックバイアAfter the production of スにより and デバイスの, the に threshold value is adjusted and the できることをshows した.

项目成果

Physical understanding of electron mobility in asymmetrically strained InGaAs-on-insulator metal-oxide-semiconductor field-effect transistors fabricated by lateral strain relaxation

通过横向应变弛豫制造的不对称应变绝缘体上 InGaAs 金属氧化物半导体场效应晶体管中电子迁移率的物理理解

• DOI: 10.1063/1.4869221
• 发表时间: 2014
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. H. Kim;M. Yokoyama;N. Taoka;R. Nakane;T. Yasuda;H. Yamada;N. Fukuhara;M. Hata;M. Takenaka and S. Takagi
• 通讯作者: M. Takenaka and S. Takagi

High Performance Extremely-thin Body InAs-On-Insulator MOSFETs on Si with Ni-InGaAs Metal S/D by Contact Resistance Reduction Technology

采用接触电阻降低技术的 Ni-InGaAs 金属 S/D 的硅基高性能极薄体 InAs 绝缘体 MOSFET

• 发表时间: 2013
• 作者: S. H. Kim;M. Yokoyama;R. Nakane;O. Ichikawa;T. Osada;M. Hata;M. Takenaka and S. Takagi
• 通讯作者: M. Takenaka and S. Takagi

Impact of metal gate electrodes on electrical properties of InGaAs MOS gate stacks

• DOI: 10.1016/j.mee.2013.03.086
• 发表时间: 2013-02
• 期刊: The Japan Society of Applied Physics
• 作者: Chih-Yu Chang

Strained In_<0.53>Ga_<0.47>As metal-oxide-semiconductor field-effect transistors with epitaxial based biaxial strain

应变 In_<0.53>Ga_<0.47>As 金属氧化物半导体场效应晶体管，具有基于外延的双轴应变

• DOI: 10.1063/1.4714770
• 发表时间: 2012
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. H. Kim;E Yokoyama;N. Taoka;R. Nakane;T. Yasuda;H. Yamada;N. Fukuhara;M. Hata;M. Takenaka and S. Takagi
• 通讯作者: M. Takenaka and S. Takagi

Short channel characteristics of ETB InxGa1-xAs-OI MOSFET with Ni-InGaAs metal S/D and MOS interface buffer engineering

采用 Ni-InGaAs 金属 S/D 和 MOS 接口缓冲工程的 ETB InxGa1-xAs-OI MOSFET 的短沟道特性

• 发表时间: 2012
• 作者: S. H. Kim;M. Yokoyama;N. Taoka;R. Nakane;T. Yasuda;0. Ichikawa;N. Fukuhara;M. Hata;M. Takenaka;S. Takagi
• 通讯作者: S. Takagi