Study of structures and properties of point defects in silicon nitride film for realization of high-durable semiconductor device

• Project/Area Number: 25K07835
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 宮川 勇人 香川大学, 創造工学部, 教授 (00380197)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: シリコン窒化膜 / 絶縁破壊 / 電子スピン共鳴 / ESR / SiN膜

Outline of Research at the Start

半導体デバイス内での絶縁層や記憶層として使われているシリコン窒化膜（SiN膜）の絶縁破壊ならびに電荷保持不安定化の要因について、膜の内部ならびに膜の界面近傍おける点欠陥との関係を解明する。独自に開発した電子スピン共鳴（ESR）における収斂法（磁場・周波数の一意的な決定手法）を適用し高精度な解析を行う。絶縁耐久性や電荷保持能といった素子の安定性に影響する界面付近の欠陥について、構造と性質を解明し、絶縁破壊・電荷捕獲の機構を明らかにし、SiN膜を使用した金属－絶縁体－半導体（MIS）構造デバイスの特性改善に向けたプロセス構築の指針を示し、開発が求められる高耐久な半導体素子の実現への道標を示す。