低速陽電子ビームによる絶縁膜/Si界面の遷移層及び歪の研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19360285
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 上殿 明良 University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (20213374)
• Keywords: 陽電子消滅 / 低速陽電子ビーム / 絶縁膜

Research Abstract

本研究の目的は,低速陽電子ビームや各種の表面・界面評価方法を用いて,従来から用いられてきた,新しい酸化膜/半導体構造の界面像を創出することによりMOSトランジスタのための理想的な界面構造を得るためのプロセスを提言することである.
本年度では,低速陽電子ビームを用いてTEOSを用いて作製したCVD-SiO_2膜の陽電子消滅γ線ドップラー拡がり測定を行った.一般に,堆積法により形成されたSiO_2膜は熱酸化膜に比較して,リーク電流がより流れやすいことが知られている.堆積膜では膜中に存在する圧縮応力によりバンドギャップが縮小していることがリークの一因であると考えられるが,堆積後の熱処理によりリークを低減させることができる.本実験では,p-type Si(100)基板上に厚さ約100nmのTEOS・CVD-SiO_2膜を基板温度680℃で成膜した.比較のため,基板温度1100℃により成膜した熱酸化膜を用意した.また,電気的特性の評価を行うためMOSキャパシタ構造を作製,熱処理と電流-電圧測定の関係を調べた.CVD-SiO_2膜は1200℃の熱処理により膜厚が106nmから97nmまで減少した.TDSの結果から,700℃付近からH_2O,C_2H_4,CO等が脱離したことがわかった.一方,ドップラー拡がりの先鋭度を評価するSパラメーターは,600℃から上昇を始め,800℃付近で最大値となる.S値の上昇はPs形成率の上昇を意味し,Ps形成率は空隙率に依存する.よって,800℃でTEOSの空隙率は最大となり,これにより不純物脱離が開始されることがわかった.800℃以上では,S値は減少するが,結合マトリックスの再配列による空隙縮小に対応すると考えられる.

Research Products

• [Journal Article] 陽電子消滅法を用いた材料解析-材料不良解析への応用- (2010)
  • Author(s): 上殿明良
  • Journal Title: SDM2009 190 Pages: 49-52
• [Journal Article] Characterization of low-k/Cu damascene structures using monoenergetic positron beams (2009)
  • Author(s): 上殿明良, et al.
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 48 Pages: 120222(1-3)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible and Irreversible Degradation Attributing to Oxygen Vacancy in HfSiON Gate Films During Electrical Stress Application (2009)
  • Author(s): R.Hasunuma, et al.
  • Journal Title: Proc.IEEE Int.Electron Devices Meeting 2009 Pages: 131-134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel low-k SiOC(k=2.4)with superior tolerance to direct polish and ashing for advanced BEOL integration (2009)
  • Author(s): N.Asami, et al.
  • Journal Title: Proc.12tn IEEE 2009 Int.Interconnect Tech. 12 Pages: 161-163
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of low-k SiOCH layers in fine-pitch Cu-damascene interconnects by monoenergetic positron beams (2009)
  • Author(s): 上殿明良, et al.
  • Journal Title: Proc.12tn IEEE 2009 Int.Interconnect Tech. 12 Pages: 75-77
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 熱処理によるCVD-SiO_2の緻密化と圧縮応力緩和 (2010)
  • Author(s): 染谷満, 他
  • Organizer: 応用物理学会薄膜・表面物理分科会・シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会「ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理-」(第15回研究会)
  • Place of Presentation: 東レ総合研修センター静岡
  • Year and Date: 20100122-20100123
• [Presentation] 陽電子消滅法を用いた材料解析-材料不良解析への応用- (2009)
  • Author(s): 上殿明良
  • Organizer: X線分析研究懇談会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 20091105-20091106
• [Presentation] Characterization of low-k SiOCH layers in fine-pitch Cu-damascene interconnects by monoenergetic positron beams (2009)
  • Author(s): 上殿明良, et al.
  • Organizer: 12tn IEEE 2009 Int.Interconnect Tech.
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel Hokkaido
  • Year and Date: 20090601-20090603
• [Presentation] Novel low-k SiOC(k=2.4)with superior tolerance to direct polish and ashing for advanced BEOL integration (2009)
  • Author(s): N.Asami, et al.
  • Organizer: 12tn IEEE 2009 Int.Interconnect Tech.
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel Hokkaido
  • Year and Date: 20090601-20090603
• [Presentation] Reversible and Irreversible Degradation Attributing to Oxygen Vacancy in HfSiON Gate Films During Electrical Stress Application (2009)
  • Author(s): R.Hasunuma, et al.
  • Organizer: 2009 IEEE Int.Electron Devices Meeting
  • Place of Presentation: Hilton Baltimore, Baltimore. MD, USA
  • Year and Date: 2009-12-07