【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0387

利用課題名 / Title

低EOTと高移動度を目標としたデバイスの作製

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

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）-

【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

InGaAs, FET, ゲートスタック構造, Au/Ni/W/TiN/HfO2/Al2O3, Y-Matrix Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (ymos),エレクトロデバイス/ Electronic device,ALD

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)

吉田 晴臣

所属名 / Affiliation

東京工業大学工学部電気電子系

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

山崎 将嗣

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

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

従来のナノシートInGaAs FETで使われていたymosのゲートスタック構造Au/Ni/TiN/HfO₂ /Al₂O₃では、PMAによって移動度が劣化する問題が存在していたが、当研究室では甲斐氏によりAu/Ni/W/TiN/Al₂O₃とするゲートスタック構造を有するPlanar MOSFETにおいて、PMAを施すことでドレイン電流の劣化を防ぎ、より高い移動度が得られることを証明した。これに習い、PMA後の移動度改善と、Al₂O₃より誘電率が高いHfO₂を用いた低EOT化を目的とした、Au/Ni/W/TiN/HfO₂/Al₂O₃のゲートスタック構造のデバイスを作製したが、Wがうまく成膜されていなかったのか、デバイスとしての動作は確認できなかった。

実験 / Experimental

ALD膜の成膜には、産総研NPFの【NPF031】原子層堆積装置_1[FlexAL]を用いた。
本研究ではAu/Ni/W/TiN/HfO₂/Al₂O₃の構造を持つy-mosを作製し、この構造においても移動度が改善されるかを確かめた。甲斐氏のプロセスと同様に、TiN、Wの膜厚は両方とも20nmとし、低EOT化のため、HfO₂  50cycle/Al₂O₃  5cycleの酸化物を堆積させたデバイスを作成した。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.1に示すように、Id-Vg測定において大きなリーク電流が観測され、デバイス動作は確認できなかった。Fig.2にWの成膜後の素子表面の写真を示す。密着性が悪い部分があり、表面にまだら模様が生成されていることから、これが原因の一つであると考えられる。今後、前処理や成膜温度など、Wの成膜条件を見直す予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Id-Vg測定の結果

Fig.2 W成膜後の基板表面

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