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

基本信息

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

项目摘要

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。

在本研究中，我们的目标是在具有超薄膜 III-V-OI（绝缘体上）沟道的 MOSFET 中实现高导通电流和良好的短沟道特性，我们分析了金属 S/D 的寄生电阻分量。 OI MOSFET并减少了各个电阻元件以实现高导通电流。此外，为了抑制短沟道效应，我们引入了Fin结构并研究了Fin宽度如何影响短沟道效应。此外，利用这些基本技术，他们成功制造了沟道长度为15 nm的MOSFET。现将本年度各实施计划项目说明如下。・金属S/D寄生电阻的控制因素分析及其降低方法为了降低采用金属S/D技术制造的MOSFET的寄生电阻，我们分析了控制因素。使用测试图案对沟道与金属之间的界面电阻、金属的薄层电阻以及金属与测量焊盘之间的接触电阻进行电分析的结果发现，金属与测量焊盘之间的接触电阻XPS分析表明，原因是Ni-InGaAs上存在Ni氧化膜。此外，我们通过实验证明，可以通过对表面进行H2等离子体处理来去除氧化膜，并且这可以用于降低寄生电阻，最终实现2.4mA/μm的高导通电流。・Fin结构和纳米线结构MOSFET的原型制作和评估通过将沟道结构制成InGaAs-OI上的Fin结构，可以有效抑制短沟道效应，并制作Fin宽度为40 nm、沟道长度为15 nm的MOSFET我们成功地创造了一种承载电流的设备。我们还研究了电气特性对鳍片宽度的依赖性，发现通过缩短鳍片宽度以创建类似于三栅的结构可以有效抑制短沟道效应。此外，我们还表明，通过采用 InGaAs-OI 结构，可以在器件制造后通过反向偏压来调制阈值。

项目成果

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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

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
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

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

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