2004 Fiscal Year Annual Research Report
サーファクタントを用いた貴金属スパッタ薄膜の構造制御
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15560268
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
阿部 良夫 北見工業大学, 工学部, 助教授 (20261399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 克孝 北見工業大学, 工学部, 教授 (80091552)
川村 みどり 北見工業大学, 工学部, 助教授 (70261401)
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| Keywords | Ru薄膜 / Ta_2O_5薄模 / DRAMキャパシタ / 表面および界面の平坦性 / RuO_2 / スパッタリング |
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| Research Abstract |
昨年度の研究より、酸素のサーファクタント効果を利用したスパッタリング法を用いることで、非常に平坦なc軸単配向Ru薄膜を作製できることが明らかとなったので、本年度はこのc軸単配向Ru薄膜のDRAM (Dynamic Random Access Memory)のキャパシタ電極への適用性について基礎的検討を行った。
RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、熱酸化膜付Si基板上に電極となるRu薄膜と高誘電率膜であるTa_2O_5薄膜を形成し、Ta_2O_5/Ru積層膜を作製した。Ta_2O_5薄膜の高誘電率化あるいはリーク電流の低減のために、高い堆積温度あるいは、成膜後の熱処理が行われるが、これにより電極膜の表面形態が変化すると、キャパシタの電気特性に大きな影響が生じる、そこで、本研究では、Ta_2O_5薄膜の堆積温度による、Ta_2O_5/Ru積層膜の表面及びTa_2O_5/Ru界面の形態変化を、原子問力顕微鏡とX線回折法を用いて評価した。その結果、Ta_2O_5薄膜の堆積温度が400℃程度以下の場合は、表面、界面ともに平坦であるが、堆積速度が500℃に上昇すると急激に凹凸が激しくなることがわかった。酸素をサーファクタントとして用いて作製したc軸単配向Ru薄膜と純アルゴンガスを用いて作製したランダム配向の微結晶Ru薄膜の表面形態の変化を比較することで、高温酸素雰囲気中でTa_2O_5薄膜を堆積することによりRu薄膜の表面が酸化され、RuO_2が形成されることが表面荒れの主な原因であることが明かとなった。この結果、平坦なc軸単配向Ru薄膜をキャパシタ電極として適用する場合、高誘電率膜の堆積温度を400℃程度以下としてRuの酸化を抑えることが必要であると結論される。
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