SOI構造における酸化メカニズムの解明に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455161
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 平本 俊郎 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同センター, 助手 (90170513) ; 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097) ; 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
• Keywords: SOI / 酸化 / 界面準位 / チャージポンピング / MOS / LSI / 拡散 / Si

Research Abstract

SOI構造のデバイスの大きな特徴の1つは,通常のバルク基板のMOSデバイスと完全にプロセス互換性があることである.ところが,SOI構造では,基板中に埋込酸化膜が存在し,Si/酸化膜界面が通常基板より1つ多いため,プロセスメカニズムは必ずしも通常基板を同じとは限らない.本研究の目的は,SOI基板の薄膜Siに酸化を施した場合についてSOI構造特有の酸化過程のメカニズムおよび界面準位の特性を明らかにすることである.本年度は,SOI構造の埋込酸化膜とSi薄膜との界面を正確に評価する手法を検討した.SOI構造では容量測定等の一般的な評価手法が適用できないため,酸化膜界面の評価が従来は困難であった.そこでボディ端子付の薄膜SOIデバイスを試作し,チヤージポンピング法を適用した.チャージポンピング法は,ゲート端子にパルス電圧を加えることによる電流をモニターすることにより界面準位等の測定を行う手法である.SOI構造ではボディ部分の抵抗が高いため,通常のチャージポンピング法ではチャージポンピング電流が低下する問題があるが,ゲート端子とボディ端子へのパルス電圧のタイミングを工夫することにより,正確なチャージポンピング電流の測定に成功した.また,バイアス条件を最適化することにより,表面酸化膜界面と埋込酸化膜界面を分離して評価することに成功した.これらの新しい評価法により,SOI基板特有の酸化メカニズムおよび界面準位の特性評価を進めている.

Research Products

• [Publications] 高宮 真: "0.1μm薄膜SOI MOSFETのデバイス・プロセス設計と特性評価" 生産研究. 48・10. 502-506 (1996)
• [Publications] 平本 俊郎: "VLSI用薄膜SOI MOSデバイスに関する研究動向調査" 生産研究. 48・11. 568-569 (1996)
• [Publications] T.Saraya: "Floating Body Effacts in 0.15μm Partially Depleted SOI MOSFETs below 1V" Proceedings of IEEE International SOI Conference. 70-71 (1996)