非接触過渡容量分光法によるHigh-kゲート絶縁膜及びその界面現象の解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560012
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 吉田 晴彦 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90264837)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 真一 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80382258)
• Keywords: High-k絶縁膜 / 非接触評価 / 界面トラップ / フェルミピニング / 過渡容量分光法 / C-V法

Research Abstract

本研究の目的は、研究代表者が開発した非接触過渡容量分光法により、High-k膜/シリコン界面における各種準位について定量的に把握することにより、移動度低下及びフェルミレベルピニングを科学的に解明し、材料及び形成プロセスとの関連性を実証することである。さらに、今後の極微細デバイスに適した誘電率の高いHigh-k膜材料及びその形成プロセスを見出すことを目的としている。
本年度は、主としてHigh-k膜として現在最も有望視されているハフニウム酸化膜系に着目し、ハフニウム酸化膜系の導入に伴い問題となっている移動度の低下及びフェルミレベルピニングの解明を目的として研究を進めた。これらの問題の解明にはゲート電極/High-k膜/シリコンの各界面に於ける物性・メカニズムの解明が不可欠である。本研究では、まず、ゲート電極を形成せずに、High-k膜/シリコン界面の特性を精密に評価できる非接触容量評価法を用い、これらの諸問題の原因の1つとして考えられている界面トラップについて詳細に検討した。その結果、通常の電気特性評価法では、ゲート電極等の作製プロセスが必須となり評価が困難であるas-depo膜/Si界面の電気特性評価に成功し、第53回応用物理学関係連合講演会にて、「非接触C-V法によるHigh-k膜/si界面の電気特性評価」と題して研究発表を行った。また、4月に開催される国際会議IMFEDKにて研究成果を発表する予定である。今後、より詳細な評価が可能である非接触過渡容量分光法により研究を進める予定である。
ゲート電極/High-k膜界面の評価に関しては現在poly-Si/ハフニウム酸化膜系に注目し、作製プロセスとフェルミピニング現象の関係について研究を進めているところである。