【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.04.24】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22RO0019

利用課題名 / Title

CMOS論理回路

利用した実施機関 / Support Institute

広島大学 / Hiroshima Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

リソグラフィ・露光・描画装置、成膜・膜堆積、熱処理、電気計測、RS-FF,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

辻 祐樹

所属名 / Affiliation

東京理科大学大学院　理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

黒木 伸一郎,田部井 哲夫,山田 真司,岡田 和志,水野 恭司

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

RO-131：レイアウト設計ツール
RO-221：酸化炉
RO-113： マスクレス露光装置
RO-211：イオン注入装置
RO-224：ウェル拡散炉

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Si-CMOS論理回路の原理や作製プロセスは、他の半導体デバイスの作製にその技術が広く普及している。今回、CMOS-ICの試作実習を通して、半導体プロセス技術の基礎と回路の基本技術全体について学んだ。

実験 / Experimental

【利用した主な装置】
RO-131（レイアウト設計ツール）、RO-221（酸化炉）、RO-113（ﾏｽｸﾚｽ露光装置）、RO-211（イオン注入装置）、RO-224（ウェル拡散炉）、RO-321（スパッタ装置(Al用)）、RO-416（エッチング装置(レジスト Ashing用)）、RO-225（ポストメタライゼーションアニール（PMA）炉）、RO-512（半導体パラメータ・アナライザ）
【実験方法】
 リソグラフィ、エッチング、イオン注入によってp, n チャネルおよびチャネルストップインプラを形成した。さらにリソグラフィとイオン注入によって設計したトランジスタレイアウトに基づいてソース/ドレインとコンタクトホールを形成した。最後に、スパッタリングとアニーリングによってAlゲートおよびAl配線を形成した。作成した回路はnMOS, pMOS, NANDゲート、NORゲートおよびRS-FF回路である。また、nMOSについてはゲート長を5, 7, 10 µmと変化させて３個作成した。回路試作後は半導体パラメータアナライザを用いたpMOSとnMOSのId/Vd, Vg/Idといったトランジスタ特性および任意波形発生器を用いたNANDゲートとNORゲート、RS-FFのデジタル回路特性を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig. 1にnチャネル形成後のRS-FF回路を、Fig.2 にAl配線形成後のRS-FFを示した。配線幅や層ごとのパターンの位置合わせのマージンをデザインルールに則って設計し、ずれや途切れのない回路ができあがった。MOSの測定では、トランジスタ特性を確認でき、チャネル長とドレイン電流の関係することもできた。また、NAND, NOR, RS-FFについては理論通りに動作していることが確認でき、信号の周波数を上げることで出力が歪んでいく様子も確認できた。 CMOS-ICの試作実習を通して半導体プロセスの基礎と基本的な回路技術について学ぶことができた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 nチャネル形成後のRS-FF回路

Fig.2 メタル配線形成後のRS-FF回路

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件