2025 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuitsプレビュー(3) テクノロジー分野における新規プロセス・デバイスとメモリ分野の注目論文

前回は、先端CMOSロジックとイメージセンサに関する注目論文を4件紹介した。続く今回は新規プロセス・デバイスに関する注目論文を3件とメモリに関する注目論文を4件紹介する。

新規プロセス・デバイスに関する注目論文

Process and Materials for CMOS Scaling and New Devices(性能と信頼性向上のためのInGaOxの選択結晶化によるゲートオールアラウンドナノシート酸化物半導体トランジスタ) (論文番号:T6-3)

東京大学は産業技術総合研究所(産総研)、奈良先端科学技術大学と共同で、ALD成膜による結晶化InGaOxをチャネル材料とするトランジスタを試作し、従来のアモルファス材料に比べて顕著な移動度の向上を実現するとともに、移動度とバイアスストレス信頼性が最も改善する最適な組成比を見出したことを報告するという。

さらに、結晶化InGaOxをナノシートチャネルとするゲートオールアラウンド(GAA)構造トランジスタのプロセスフローを開発し、試作を行った結果、ノーマリーオフ動作かつプレーナー型トランジスタより高いバイアスストレス信頼性を実現したことも報告する予定。この研究成果は、酸化物半導体トランジスタの微細化を推し進める技術として期待される。

今回の研究で試作されたGAA型ナノシート酸化物半導体トランジスタの断面TEM像。右図は左図の拡大画像 (出所:VLSIシンポジウム委員会、以下すべてのスライド同様)

Process and Materials for CMOS Scaling and New Devices(インタフェース双極子エンジニアリングによって可能となる酸化物半導体2Tゲインセルの直交VTチューニング) (論文番号:T19-1)

米スタンフォード大学とTSMCは、酸化物半導体FETのしきい値電圧を調整するための独立したプロセスとして、ゲート絶縁体のインタフェースエンジニアリングを実証したことを報告する。

インジウム-タングステン酸化物(IWO)FETに対するインタフェース双極子エンジニアリングを活用することで、HfO^{2と比較して450-500mVのしきい値電圧の増加が達成され、85℃から極低温までΔVtを維持したという。}

今回の研究(酸化物半導体)のプロセスフロー、断面TEM像、元素分析

Demonstration of Tungsten-Doped Indium Oxide MOSFETs with 3 Angstrom EOT, Improved Stability and High On-Current(3オングストロームEOT、改善された安定性および高いオン電流を持つタングステンドープインジウム酸化物MOSFETの実証) (論文番号:T1-3)

米ジョージア工科大学とSamsung Electronicsは、WドープIn₂O₃(IWO)チャネルMOSFETにおいて高いオン電流と安定性の改善を実証したことを報告する。

HfO₂-ZrO₂-HfO₂(HZH)ラミネートゲート絶縁膜を用いることで、EOTを0.3nmまでスケーリングし、244μA/μmと高いオン電流を実現したとする。さらに、HZHゲートスタックを用いることで、正および負のバイアス不安定性を効果的に抑制。HZOゲートスタックを用いたIWO MOSFETはBEOLプロセスを利用した信頼性の高い3次元集積回路の開発への道を開く可能性があるとしている。