【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0094
利用課題名 / Title
高機能半導体デバイスに関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
半導体微細構造/ Semiconductor microstructure,電子線リソグラフィ/ EB lithography,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration)
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
福原 昇
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-635：電子ビーム描画装置 [ELS-BODEN100]
NM-633：SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-605：水蒸気プラズマ洗浄装置 [AQ-500 #1]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では、Ge系半導体をチャネルに用いたGAAFET(Gate All-Around Field Effect Transistor)の試作開発を目的とする。具体的には、GeOI(Ge on Insulator)基板上に、電子ビーム描画装置を用いた微細リソグラフィー技術で、100nm以下のGeチャネルGAAFET向けの微細パターンの形成を実施する。
実験 / Experimental
GAAFETのゲート部分の形成工程のリソグラフィーは、電子ビーム描画装置（EFL-F125およびEFL-BODEN）を利用した。GAAFET作成にあたり、ポジ型レジストが２回、ネガ型レジストを２回、合計４回のリソグラフィー工程を実施している。 ポジ型レジストはAPR6200DR4.0を用いた。塗布は3000rpm, 60sec、プリベイク180℃, 5min、EB描画のドーズ量は200uC/cm2、ポストベイク 110℃, 2min、現像は、キシレン 60secとし、IPAリンス30sec、N2ブロー乾燥とした。ネガ型レジストはNEB22A2を用いた。塗布は3000rpm, 60sec、プリベイク 120℃, 2min、ドーズ量は40uC/cm2、ポストベイク 110℃, 2min、現像は、TMAH(2.38%) 40secで、水リンス30sec、N2ブロー乾燥とした。
結果と考察 / Results and Discussion
図―１. a)は、Ge GAA構造作成のためのエッチングパターン形成直後のSEM像である。Ｉ型のパターンがGeチャネルをリリースエッチングするためのレジストパターンで、この幅がトランジスタのチャネル長に対応している。Ｉ型パターンの中心付近に、横方向に形成されたGeチャネルが見える。設計値の異なる複数のFETパターンのSEM観察から、Geチャネル幅およびＩ型レジストパターンの幅を測定し、設計値(CAD設計寸法)に対してそれぞれプロットしたのが図―１b)および c)である。それぞれの寸法は、設計値に対して線形に変化している。寸法の絶対値は設計値にくらべ30nm程度大きく、ややドーズが多いことがわかる。 さらに、電子ビーム描画時のGeパターンとGeリリースパターンのY方向のアライメント精度を評価した。試料上の１２点でアライメントのシフト量を測定した結果、上方向に平均で2nm、標準偏差６nm、最大シフト量13nmとなり、良好な精度でアライメント描画がされていることが判った。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図－1. a) GeリリースのレジストパターンのSEM像。中心付近にGeのチャネルパターンが見える。 b)Geチャネル幅の測定値を設計値に対してプロットした図。 c) Geリリースのレジスト幅の測定値を設計値に対してプロットした図。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件