[13p-B13-1~12] 13.5 Semiconductor devices and related technologies

[13p-B13-5] On Gate Stack Scalability of Double-Gate Negative-Capacitance FET with Ferroelectric HfO₂ for Energy-Efficient Sub-0.2V Operation

〇(DC)Kyungmin Jang¹, Takuya Saraya¹, Masaharu Kobayashi¹, Toshiro Hiramoto¹ (1.IIS, Univ. of Tokyo)

Keywords:Negative Capacitance FET, NCFET, Ferroelectric HfO2

MOSFETのさらなる高いエネルギー効率化・低電圧化のためには、トランジスタのIon/Ioff比を上げる必要があるが、サブスレッショルド(S)係数には室温で60mV/decという物理的な限界が存在する。この限界を越えるためさまざまな新しいFETが提案されている中、強誘電体をゲート絶縁膜に利用した負性容量FETは有望である。本研究では、最近発見され注目を集めている強誘電体HfO2 (FE:HfO2)を用い、強誘電体の材料特性や強誘電体・界面絶縁膜の膜厚がダブルゲート(DG)構造のNCFETのId-Vg特性にどのように影響するかを系統的に調べた。また、これらの結果から、最先端のHKMGゲートラストプロセスの制約を考慮し、FE:HfO2 NCFETのゲートスタックのスケーラビリティについて調べたので報告する。