1999 Fiscal Year Annual Research Report
活性ラジカルを用いたシリコン集積回路用ゲート絶縁膜の低温形成
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11750010
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
和泉 亮 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (30223043)
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| Keywords | SiO_2 / ゲート絶縁膜 / 低温酸化 / ラジカル / Cat-CVD |
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| Research Abstract |
Siの超高集積回路(ULSI)の高集積化の進行に伴い,低温での極薄(5nm以下)のゲート絶縁膜の形成が必要とされている。今年度は,Cat-CVD法におけるガス分解反応を応用して,Si基板表面の直接酸化により200℃程度の低温で極薄のSiO_2膜の形成を試みた。
水素終端処理したSi(100)基板をCat-CVD装置に搬入した。約10^<-6>Paの背圧を得た後にH_2とHe希釈O_2(5000ppm)の混合ガスを導入し,タングステン触媒体線を約1800℃に加熱した。Si基板表面温度:約200℃で酸化処理を行なった。
酸化処理前後におけるSi基板表面のXPSスペクトル(Si2p)を調べたところ,60分間の酸化処理によって,Si-O結合に起因した化学シフト成分が観測され,膜厚が約3nmのSiO_2が基板表面に形成されていることが明らかとなった。サブオキサイド成分量を調べたところ,高温熱酸化膜のそれとほぼ同量であることがわかった。また,電流密度-電界特性を調べたところ,酸化膜および電極形成後のポストアニール処理を一切行なわなかったにも関わらず,同程度の膜厚を有する高温熱酸化膜の特性と同等以上であることが確認された。容量-電圧特性を調べたところ,ヒステリシスはないものの,界面準位密度は,高温熱酸化膜のものよりも一桁大きいことが明らかとなり,今後の検討課題となった。
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[Publications] A.Izumi and H.Matsumura: "Low-temperature oxidation of silicon surface using a gas mixture of H_2 and O_2 in a catalytic chemical vapor deposition system"Electrochem.and Solid-State Lett.. 2. 388-389 (1999)
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[Publications] Hidekazu Sato,Akira Izumi and Hideki Matsumura: "Ultra-thin high quality silicon nitride gate dielectrics prepared by catalytic chemical vapor deposition at low temperature"Materials Research Society Symposium Proceedings. 567. 155-160 (1999)
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[Publications] A.Izumi and H.Matsumura: "Properties of catalytic CVD SiN_x for antireflection coatings"Materials Research Society Symposium Proceedings. 555. 161-166 (1999)
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[Publications] A.Izumi,S.Sohara,M.Kudo and H.Matsumura: "Low temperature formation of ultra-thin SiO_2 layers using direct oxidation method in a catalytic chemical vapor deposition"Materials Research Society Symposium Proceedings. 567. 115-120 (1999)
