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ナノエレクトロニクスにおける絶縁超薄膜技術

~成膜技術と膜・界面の物性科学~

半導体素子の微細化に伴う諸問題を解決する「絶縁膜」にクローズアップ!技術・科学的課題、高誘電材料・低誘電材料の研究開発などを丁寧に詳解!

商品概要

略称
絶縁超薄膜
商品 No.
bk3224
発刊日
2012年07月20日(金)
ISBN
978-4-86469-039-3
体裁
B5判,356頁
価格
41,040円(税込)
発行
エヌ・ティー・エス
問い合わせ
(株)R&D支援センター TEL:03-5857-4811 MAIL:info@rdsc.co.jp
著者
岩井 洋   東京工業大学フロンティア研究機構 教授
長谷川 英機 北海道大学 名誉教授/独立行政法人理化学研究所 客員主管研究員
知京 豊裕  独立行政法人物質・材料研究機構MANAナノエレクトロニクス材料ユニットユニット長
生田目 俊秀 独立行政法人物質・材料研究機構MANA-MANAファウンドリ統括マネージャー
関口 隆史  独立行政法人物質・材料研究機構ナノエレクトロニクス材料ユニット半導体特性評価グループ グループリーダー
Chen Jun   独立行政法人物質・材料研究機構ナノエレクトロニクス材料ユニット半導体特性評価グループ 研究員
若山 裕   独立行政法人物質・材料研究機構ナノエレクトロニクス材料ユニット半導体デバイス材料グループ 研究員
太田 裕之  独立行政法人産業技術総合研究所ナノエレクトロニクス研究部門シリコンナノデバイスグループ 主任研究員
右田 真司  独立行政法人産業技術総合研究所ナノエレクトロニクス研究部門シリコンナノデバイスグループ 主任研究員
森田 行則  独立行政法人産業技術総合研究所ナノエレクトロニクス研究部門シリコンナノデバイスグループ 主任研究員
廣瀬 和之  独立行政法人宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 准教授
小林 大輔  独立行政法人宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 助教
富江 敏尚  独立行政法人産業技術総合研究所計測フロンティア研究部門 研究顧問
村田 英一  名城大学理工学部電気電子工学科 准教授
野田 啓介  名城大学理工学部電気電子工学科 
石原 嘉隆  名城大学理工学部電気電子工学科 
下山 宏   名城大学理工学部電気電子工学科 教授
須原 浩之  株式会社リコー画像エンジン開発本部 シニアスペシャリスト
田中 宏昌  株式会社リコー画像エンジン開発本部 アソシエイト
大野 雄高  名古屋大学大学院工学研究科 准教授
尾辻 泰一  東北大学通信研究所ブロードバンド工学研究部門 教授/独立行政法人科学技術振興機構戦略的創造研究事業CREST
中島 寛   九州大学産学連携センター 教授
工藤 一秋  東京大学生産技術研究所 教授
矢野 映   株式会社富士通研究所基盤技術研究所 所長
中田 義弘  株式会社富士通研究所基盤技術研究所集積技術研究部 主任研究員
中村 友二  株式会社富士通研究所基盤技術研究所 シニアディレクター
石坂 孝之  独立行政法人産業技術総合研究所コンパクト化学システム研究センター研究員
笠井 均   東北大学多元物質科学研究所 准教授
及川 英俊  東北大学多元物質科学研究所 教授
福丸 貴弘  九州大学大学院工学研究院応用化学部門
藤ヶ谷 剛彦 九州大学大学院工学研究院応用化学部門 准教授
中嶋 直敏  九州大学大学院工学研究院応用化学部門/WPI,カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 教授
中村 茂雄  味の素株式会社バイオ・ファイン事業本部バイオ・ファイン研究所素材・用途開発研究所素材開発研究室 機能材料グループ長
斎藤 秀俊  長岡技術科学大学物質・材料系 副学長/教授
寒川 誠二  東北大学流体科学研究所流体融合研究センター 教授
田岡 紀之  名古屋大学大学院工学研究科 特任准教授
財満 鎭明  名古屋大学大学院工学研究科 教授
斧  高一  京都大学大学院工学研究科 教授
石川 健治  名古屋大学大学院工学研究科プラズマナノ工学研究センター 特任教授
堀 勝    名古屋大学大学院工学研究科 教授
鳥海 明   東京大学大学院工学系研究科 教授
発刊にあたって
第1編 エレクトロニクスにおけるスケーリングの追求と絶縁膜の技術・科学的課題


第1章絶縁膜の超薄膜化ニーズ(岩井 洋)

1.はじめに
2.集積回路におけるトランジスタの微細化の必要性
3.トランジスタ微細化の問題点とその解決策
4.スケーリング則
5.MOSFETゲート絶縁膜の超薄膜化ニーズ
6.その他の絶縁膜の超薄膜化ニーズ
7.まとめ

第2章絶縁体超薄膜における量子界面物性の基礎的諸問題(長谷川 英機)

1.high-κ絶縁体薄膜を持つMOS構造とその界面電子物性
2.金属-半導体および金属-絶縁体界面におけるフェルミ準位ピンニング
3.絶縁体超薄膜と半導体の界面におけるバンドの相互配置
4.絶縁体超薄膜と半導体の界面における界面欠陥準位とその制御
5.おわりに


第2編 絶縁超薄膜技術~分子設計・加工・評価~


第1章ゲートスタック絶縁膜設計研究

第1節次世代ゲート絶縁膜の材料設計とその応用(知京 豊裕/生田目 俊秀/関口 隆史/Chen Jun/若山 裕)
1.次世代集積回路のゲート絶縁膜の抱える課題
2.high-κ材料の設計指針:電子構造と結晶構造から見た材料選択
3.high-κ/SiO2界面の制御
4.欠陥の視覚化
5.high-κのSiへの直接接合
6.酸化物の電子構造とバンドオフセット
7.high-κ材料と新材料との融合:分子メモリへの挑戦
8.ゲート絶縁膜を巡る最近の話題と今後の課題

第2節原子層制御界面とエピタキシャル成長HfO2ゲート絶縁膜による高性能ゲートスタックの創製技術 (太田 裕之/右田 真司/森田 行則)
1.はじめに
2.HfO2直接成長のためのSi表面処理技術
3.エピタキシャル成長によるSi表面へのHfO2絶縁膜の直接成長
4.おわりに

第3節X線光電子分光と第一原理分子軌道計算によるMOS界面局所構造の物性研究~誘電率と絶縁破壊電界~ (廣瀬 和之/小林 大輔)
1.MOSFETの局所構造の物性
2.X線光電子分光による誘電率の推定法
3.第一原理分子軌道計算による光学的誘電率の推定
4.第一原理分子軌道計算による絶縁破壊電界の推定
5.まとめ

第2章評価と評価技術

第1節EUPSによる絶縁膜表面・界面の精密評価(富江 敏尚)
1.はじめに
2.EUPSを用いた、絶縁超薄膜の膜質・界面の精密評価法測定例
3.EUPSで絶縁超薄膜の膜質・界面の精密評価法を可能にする原理
4.おわりに

第2節誘電体表面付近の電荷密度分布シミュレーション(村田 英一/野田 啓介/石原 嘉隆/下山 宏/須原 浩之/田中 宏昌)
1.はじめに
2.電子光学装置とVth分布
3.複合誘電体系における境界電荷法
4.誘電体表面電荷密度分布シミュレーション
5.計算結果と検証
6.まとめ


第3編 ポストシリコン・トランジスタとゲート絶縁膜

第1章カーボンナノチューブ電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜(大野 雄高)

1.はじめに
2.CNFET
3.high-κ絶縁膜界面と素子特性
4.おわりに

第2章グラフェンチャネルFETのゲートスタック技術(尾辻 泰一)

1.はじめに
2.グラフェンチャネルFETの基本動作特性と高性能化への課題
3.ゲートスタック技術
4.まとめ

第3章Ge-MOS対応ジルコニアhigh-κゲートスタックの形成(中島 寛)

1.はじめに
2.実験方法
3.結果と考察
4.おわりに


第4編 層間絶縁膜


第1章 low-κ薄膜絶縁材料開発(工藤 一秋)

1.はじめに
2.層間絶縁膜材料
3.ILD用low-κ材料開発の推移
4.おわりに

第2章 無機高分子系多孔質low-κ層間絶縁膜材料NCSの開発(矢野 映/中田 義弘/中村 友二)

1.はじめに
2.代表的な絶縁材料
3.無機高分子系多孔質low-κ層間絶縁膜材料の課題
4.無機高分子系多孔質low-κ層間絶縁膜材料NCSの開発コンセプトと特性
5.Cu/NCS多層配線形成時の課題と対策
6.Cu/NCS多層配線の性能
7.おわりに

第3章 ポリイミドナノ粒子による次世代low-κ膜生成(石坂 孝之/笠井 均/及川 英俊)

1.はじめに
2.低誘電率膜作製に対する研究例
3.再沈法によるポリイミドナノ構造体の作製
4.low-κナノ粒子膜の作製
5.おわりに

第4章ポリイミド代替指向~多孔性low-κポリベンゾオキサゾール絶縁膜材料の開発~(福丸 貴弘/藤ヶ谷剛彦/中嶋 直敏)

1.はじめに
2.PPBO前駆体(t-Boc-prePBO)の合成
3.t-Boc-prePBOフィルムおよびPPBOフィルムの作製および評価
4.光酸発生剤を用いたt-Boc-prePBOフィルムのパターニング
5.おわりに

第5章 エポキシ系層間絶縁フィルムの開発(中村 茂雄)

1.概要
2.エポキシ系層間絶縁フィルムの開発
3.エポキシ系層間絶縁フィルム(ABF;AjinomotoBuild-upFilm)
4.ABF新開発品
5.ガラスクロスとの複合材料
6.極薄銅転写フィルムつきABF
7.おわりに


第5編 絶縁膜形成とエッチング

第1章 ナノエレクトロニクスを支える先端成膜技術(斎藤 秀俊)

1.昔の薄膜形成に見る薄膜形成の基本的な考え方
2.現代の薄膜
3.薄膜形成技術の分類
4.PVD法
5.CVD法
6.レイヤーエピタキシー法
7.おわりに

第2章 材料の構造設計可能な低温・低損傷・中性粒子ビーム励起堆積技術(寒川 誠二)

1.はじめに
2.中性粒子ビーム生成装置
3.中性粒子ビーム励起絶縁膜堆積技術コンセプト
4.超低誘電率膜の実現
5.中性粒子ビームによるSiおよびGe低温高品質酸化技術
6.まとめ

第3章 ゲート絶縁膜形成技術~高性能high-κ絶縁膜ゲートスタック構造構築と成膜条件(high-κ/Ge系を事例として) (田岡 紀之/財満 鎭明)

1.はじめに
2.Ge酸化物の特性
3.GeMOS界面の界面層による特性制御
4.まとめと今後の課題

第4章 high-κ膜のドライエッチング(斧 高一)

1.はじめに
2.high-κ絶縁膜材料のエッチング
3.BCl3プラズマによるHfO2エッチング
4.メタル電極材料のエッチング
5.おわりに

第5章 層間絶縁膜の成膜とエッチング(石川 健治/堀 勝)

1.はじめに
2.ナノエレクトロクスにおける配線形成プロセス
3.層間絶縁膜の成膜
4.層間絶縁膜のエッチング
5.デバイス特性への影響
6.まとめ

第6編 ナノエレクトロニクスと絶縁膜技術展望(鳥海 明)

1.絶縁膜の性質と意味
2.界面特性を変調させる絶縁膜
3.絶縁膜の電気的信頼性と新機能性
4.新材料と絶縁膜の界面
5.おわりに
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