不純物揺らぎによる特性ばらつきを抑えたデルタドープ型MOSデバイスに関する研究

抑制杂质波动引起的特性变化的δ掺杂MOS器件的研究

基本信息

批准号：
09224205
负责人：
平本俊郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

VLSIデバイスは性能向上のため急速に微細化しているが、微細化が進むと各種ばらつきが特性に大きく影響を及ぼすようになる。特に、チャネル中の不純物数の統計的な揺らぎは本質的な問題である。これは、サイズが全く同じデバイスであっても、デバイス中に存在する不純物の数は一定ではなく、統計的にばらつくという問題である。この不純物数の揺らぎがそのままデバイスの特性ばらつきとなる。このようなばらつきはデバイスが微細化するほど顕著になることは自明であり、将来のVLSIデバイスの限界を決める要因になりうる。本研究では、不純物揺らぎによる特性ばらつきを抑制する方法として、デルタドープ型MOSデバイスを提案した。このデバイスは、チャネル部分が高不純物濃度の下層と低濃度の上層の2層で構成されており、最近のディープサブミクロンデバイスで主流となりつつあるレトログレードチャネル構造をモデル化した構造である。まず、解析的にデルタドープMOSFETのしきい値電圧を求め、通常の均一ドープMOSFETと比較してデルタドープMOSFETは不純物揺らぎによるしきい値電圧ばらつきが本質的に小さい構造であることを明らかにした。また、低濃度層膜厚と高濃度層不純物濃度を適当にバランスさせることにより、しきい値電圧ばらつきを一定に保ったままデルタドープMOSFETを微細化する新しいスケーリング法を開発した。以上の結果から、デルタドープMOSFETは、短チャネル効果を抑えつつしかも不純物揺らぎを抑えることができ、将来のサブ0.1μm世代の有望なVLSIデバイスデバイスであることを明らかにした。

VLSI设备正在迅速变得小型化以提高性能，但是随着它们变得更小型，各种变化将对它们的特征产生重大影响。特别是，通道中杂质数量的统计波动是一个必不可少的问题。这个问题是，即使设备的尺寸完全相同，设备中存在的杂质数量也不恒定，并且可能在统计上有所不同。这种杂质数量的波动导致设备特性的变化。显然，随着设备变小，这种变化变得更加明显，并且可能是决定未来VLSI设备限制的因素。在这项研究中，我们提出了一种掺杂的MOS设备，以抑制由于杂质波动而导致特征变化的方法。该设备由两层组成，其中通道部分是高杂质浓度的较低层和低杂质浓度的上层，并且是以逆行通道结构建模的结构，该结构已成为最近深层乘积设备中的主流。首先，通过分析确定三角洲掺杂的MOSFET的阈值电压，并且发现与普通均匀掺杂的MOSF相比，由于杂质波动而导致的阈值波动的阈值波动基本上较小，其结构基本上很小。此外，通过适当平衡低浓度层膜的厚度和高浓度层杂质浓度，已经开发了一种新的缩放方法来使小型掺杂的MOSFET微型化，同时保持阈值电压变化恒定。从上述结果中可以揭示出掺杂的MOSFET可以抑制短通道效应并抑制杂质波动，从而使它们成为未来0.1μm生成的有前途的VLSI设备。