InAs-On-Insulatorチャネルの極薄膜化と(111)面方位の組み合わせによるサブバンド制御を利用したnMOSFETの高性能化

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: EDD21030

グループ名: 【C】電子・情報・システム部門 電子デバイス研究会

発行日: 2021/02/28

タイトル(英語): Performance Enhancement of InAs-On-Insulator nMOSFET by Subband Engineering using Combination of Channel Thickness Scaling and (111) Surface Orientation

著者名: 隅田 圭(東京大学),トープラサートポン カシディット(東京大学),竹中 充(東京大学),高木 信一(東京大学)

著者名(英語): Kei Sumita(The University of Tokyo),Kasidit Toprasertpong(The University of Tokyo),Mitsuru Takenaka(The University of Tokyo),Shinichi Takagi(The University of Tokyo)

キーワード: ＩｎＡｓ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ|ＭＯＳＦＥＴ|極薄膜チャネル|サブバンド|膜厚揺らぎ散乱|界面準位|InAs-On-Insulator|MOSFET|Ultra-Thin-Body|Subband|Thickness fluctuation scattering|Interface traps

要約(日本語): III-V nMOSFETの本質的な3つの課題である, 低半導体容量, 強い膜厚揺らぎ散乱, 多量の界面準位の問題を克服する為に, 我々は極薄膜チャネルと(111)面方位を組み合わせたInAs-On-Insulator (InAs-OI) nMOSFETが有望であることを提案した. これはΓ点の強い量子化に伴ってL点へと電子が遷移するからである. 3nmまでチャネルを薄膜化したInAs-OI nMOSFETを作製し, 強い量子化による優れたオフ特性と, 提案通りのL点遷移に伴う移動度の向上を実証した. また, 新たに自己無撞着Hall-QSCV法を提案し, これをInAs-OI nMOSFETに適用して正確に伝導帯内の低界面準位特性を実証した.

要約(英語): There has been three essential challenges of III-V nMOSFETs: (1) Low semiconductor capacitance, (2) Strong thickness fluctuation scattering and (3) Many interface traps. We have proposed that the combination of (111) surface orientation and Ultra-Thin-Body InAs-On-Insulator (InAs-OI) channels can solve these problems because the strong quantization causes the electron transition from the Γ to L valley. We also experimentally demonstrated the InAs-OI nMOSFET with the channel thickness down to 3 nm, which has the excellent cut-off characteristics and the mobility enhancement with channel thickness scaling due to L valley transition as proposed. We have applied a novel self-consistent Hall-QSCV method to accurately evaluate the interface trap density inside the InAs conduction band, resulting in the lower Dit than those of InGaAs.

本誌: 2021年3月3日電子デバイス研究会

本誌掲載ページ: 35-40 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 4,440 Kバイト