| 講演名 | 2019-11-08 ［招待講演］不純物の離散性に伴った半導体デバイスモデリングの基本的側面 II 佐野 伸行(筑波大), |
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| 抄録(和) | 半導体デバイスにドープされた離散的で空間に局在した不純物のデバイスシミュレーションにおける取り扱い方法は、デバイス特性ばらつきやその物理的背景を明らかにするうえで重要な意味を持つ。加えて、最近の単原子層チャネルやナノ構造を有する半導体デバイスにおいては、界面や境界の影響がバルクに比べて無視できないことから、現実的なデバイス特性を予測するうえで離散不純物等による局所的な乱れの適切な取り扱いは特に重要である。しかしながら、長波長極限で近似されたドリフト拡散シミュレーションにこのような局所的で微視的な乱れを導入することは自明ではない。本論文では、半導体基盤にドープされた不純物の離散性の背後にある物理を簡単に解説し、著者らが以前提案した離散不純物モデルがドリフト拡散法の理論的枠組みと物理的に完全に整合することを示す。そのうえで、界面近傍に離散不純物が存在する場合を考察して、離散不純物モデルを界面や境界を有するナノ構造に適用可能に拡張する方法を紹介する。また、界面での分極電荷に伴ったしきい値電圧シフトの可能性をFinFET構造でのデバイスシミュレーションから予測する。 |
| 抄録(英) | Theoretical modeling of discrete impurities under the framework of device simulations plays a crucial role in analyzing the variability of device characteristics and its physics. In particular, the effects of interface and boundary become of more importance in nanoscale device structures such as monolayer channels and/or 3-dimensional devices. The introduction of localized impurities into Drift-Diffusion simulations is, however, not trivial because the simulation scheme is formulated under the long-wavelength (fluid) limit. In the present report, we briefly explain the physics behind discrete impurity under the framework of Drift-Diffusion simulations and clarify that the discrete impurity model, which was proposed by the authors long before, is consistent with the approximations imposed on the Drift-Diffusion scheme. The impurity model is then extended to be applicable to nanoscale device structures by considering the case that impurities are located near the interface between different materials. We also predict from device simulations that charge polarization resulting from the discreteness of impurities may lead to a shift of threshold voltage in FinFET devices. |
| キーワード(和) | 不純物ばらつき / ドリフト拡散シミュレーション / クーロン・ポテンシャル / 不純物散乱 / 遮蔽 / 流体近似 / 移動度モデル |
| キーワード(英) | random dopant fluctuation / drift-diffusion simulation / Coulomb potential / impurity scattering / screening / fluid limit / mobility model |
| 資料番号 | SDM2019-75 |
| 発行日 | 2019-10-31 (SDM) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2019/11/7(から2日開催) |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） | プロセス・デバイス・回路シミュレーションおよび一般 |
| テーマ（英） | Process, Device, Circuit simulation, etc. |
| 委員長氏名（和） | 品田 高宏(東北大) |
| 委員長氏名（英） | Takahiro Shinada(Tohoku Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 平野 博茂(パナソニック・タワージャズ) |
| 副委員長氏名（英） | Hiroshige Hirano(TowerJazz Panasonic) |
| 幹事氏名（和） | 池田 浩也(静岡大) / 諸岡 哲(東芝メモリー) |
| 幹事氏名（英） | Hiroya Ikeda(Shizuoka Univ.) / Tetsu Morooka(TOSHIBA MEMORY) |
| 幹事補佐氏名（和） | 森 貴洋(産総研) / 小林 伸彰(日大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takahiro Mori(AIST) / Nobuaki Kobayashi(Nihon Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Silicon Device and Materials |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［招待講演］不純物の離散性に伴った半導体デバイスモデリングの基本的側面 II |
| サブタイトル（和） | 半導体ナノ構造におけるランダム不純物 |
| タイトル（英） | [Invited Talk] Fundamental Aspects of Semiconductor Device Modeling Associated with Discrete Impurities II |
| サブタイトル（和） | Random Dopants under Semiconductor Nano-structures |
| キーワード(1)（和/英） | 不純物ばらつき / random dopant fluctuation |
| キーワード(2)（和/英） | ドリフト拡散シミュレーション / drift-diffusion simulation |
| キーワード(3)（和/英） | クーロン・ポテンシャル / Coulomb potential |
| キーワード(4)（和/英） | 不純物散乱 / impurity scattering |
| キーワード(5)（和/英） | 遮蔽 / screening |
| キーワード(6)（和/英） | 流体近似 / fluid limit |
| キーワード(7)（和/英） | 移動度モデル / mobility model |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 佐野 伸行 / Nobuyuki Sano |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 筑波大学(略称：筑波大) University of Tsukuba(略称：Univ. Tsukuba) |
| 発表年月日 | 2019-11-08 |
| 資料番号 | SDM2019-75 |
| 巻番号（vol） | vol.119 |
| 号番号（no） | SDM-273 |
| ページ範囲 | pp.33-38(SDM), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2019-10-31 (SDM) |