次世代トランジスタに向けた酸化膜近傍におけるキャリア散乱モデルの確立

本研究は，酸化膜近傍におけるキャリア散乱機構のモデリングを行うことを目的としている．最終年度となる本年度は，酸化膜近傍におけるフォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングと，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍でのイオン化エネルギーの上昇のモデリングを行った．まず，フォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングでは，薄膜Silicon-On-Insulator(SOI)トランジスタ中の移動度の温度依存性を測定した．実験的な移動度の温度依存性に対して計算値を比較することにより，酸化膜近傍の変形ポテンシャル上昇を考慮することが，正確な移動度の温度依存性の再現に必要であることを明らかにした．さらに，変形ポテンシャル上昇を考慮したモデルで，薄膜SOIトランジスタに加えてバルクSiトランジスタとジャンクションレス厚膜SOIトランジスタの移動度も統一的に説明できることを明らかにした．また，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍のイオン化エネルギー上昇のモデリングでは，薄膜SOIトランジスタ中のイオン化エネルギーをキャリア濃度の温度依存性から実験的に求めた．得られたイオン化エネルギーを計算値と比較することで，任意の不純物濃度における，酸化膜近傍でのイオン化エネルギーを記述するモデルの構築に成功した．このモデルにより，高不純物濃度における酸化膜近傍のイオン化率を評価できるようになったため，クーロン散乱に寄与するイオン化不純物の量をより正確に見積もれると期待される．

本研究は，酸化膜近傍におけるキャリア散乱機構のモデリングを行うことを目的としている．最終年度となる本年度は，酸化膜近傍におけるフォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングと，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍でのイオン化エネルギーの上昇のモデリングを行った．まず，フォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングでは，薄膜Silicon-On-Insulator(SOI)トランジスタ中の移動度の温度依存性を測定した．実験的な移動度の温度依存性に対して計算値を比較することにより，酸化膜近傍の変形ポテンシャル上昇を考慮することが，正確な移動度の温度依存性の再現に必要であることを明らかにした．さらに，変形ポテンシャル上昇を考慮したモデルで，薄膜SOIトランジスタに加えてバルクSiトランジスタとジャンクションレス厚膜SOIトランジスタの移動度も統一的に説明できることを明らかにした．また，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍のイオン化エネルギー上昇のモデリングでは，薄膜SOIトランジスタ中のイオン化エネルギーをキャリア濃度の温度依存性から実験的に求めた．得られたイオン化エネルギーを計算値と比較することで，任意の不純物濃度における，酸化膜近傍でのイオン化エネルギーを記述するモデルの構築に成功した．このモデルにより，高不純物濃度における酸化膜近傍のイオン化率を評価できるようになったため，クーロン散乱に寄与するイオン化不純物の量をより正確に見積もれると期待される．