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。

这项研究旨在通过超薄的III-V-OI（-ON绝缘子）通道实现MOSFET的高电流和良好的短通道特性。我们分析了具有Ni-IniaaS金属源/排水量（S/D）的INGAAS-OI MOSFET中金属s/d的寄生抗性成分，并降低了每种抗性成分，从而达到了高电流。另外，为了抑制短通道效应，引入了鳍结构，以及鳍片宽度如何影响短通道效应。此外，使用这样的基本技术，我们成功地制造了通道长度为15 nm的MOSFET。以下将由项目为今年的实施计划描述。 - 分析金属S/D的寄生抗性的主要因素以及如何减少其。为了降低已使用金属S/D技术制造的MOSFET的寄生抗性，我们分析了主要因素。使用测试模式对通道和金属之间的界面电阻，金属的板电阻以及金属和测量垫之间的接触电阻进行电分析，XPS分析表明，金属和测量板之间的接触电阻是最大的，并且原因是Ni氧化物在Ni-Ini-Ini-ingaaS上的存在。此外，在实验上，可以通过对表面进行H2血浆处理来去除氧化物膜，并可以使用它来降低寄生耐药性，并最终实现了2.4mA/μm的高电流。 - 鳍和纳米线结构MOSFET的原型和评估是通过在INGAAS-OI上的通道结构中使用的鳍结构，可以有效地抑制短通道效应，我们成功地制造了具有带有40 nm宽度和15 nm通道长度的MOSFET的世界一流的机器人的设备。此外，研究了由于鳍片宽度而引起的电气特性的依赖性，并且发现可以通过缩短鳍片宽度并创建类似于三栅极的结构来有效地抑制短通道效应。此外，显示具有INGAAS-OI结构允许由于背部偏置而导致装置制造后的阈值。

项目成果

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专利数量（0）

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