2023 Fiscal Year Annual Research Report
原子レベルで酸素欠損制御したナノラミネート複合機能膜と巨大誘電率の発現メカニズム
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20H02189
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
生田目 俊秀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 特命研究員 (10551343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
大井 暁彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (20370364)
塚越 一仁 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (50322665)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 原子層堆積法 / ナノラミネート膜 / (HfO2)/(ZrO2)膜 / MIMキャパシタ / 誘電率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、2種類の異種金属酸化物ナノ層を積層したナノラミネート膜について、Al2O3ナノ層以外にも幅を拡げて、原子層堆積法(ALD)を用いて、(HfO2)m/(SiO2)n、(HfO2)m/(Al2O3)n、(HfO2)m/(ZrO2)n及び(ZrO2)m/(NbOx)nナノラミネート膜を作製してその特性を検討した。
2023年度は、(HfO2)1/(ZrO2)1ナノラミネート膜で、HfO2/ZrO2ナノ膜の膜厚比が、電気特性へ及ぼす影響について検討した。
ALDによる(HfO2)1/(ZrO2)1ナノラミネート膜の成膜は、Hf[N(C2H5)(CH3)]4及びZr[N(C2H5)(CH3)]4原料及びH2O酸化ガスを用いて、成長温度300℃の条件で実施した。HfO2/ZrO2ナノ膜の膜厚比は0.098/0.098 nm～0.39/0.39 nmと変え、全膜厚は10 nmに統一した。このナノラミネート膜を絶縁膜に用いた上下電極がTiNのMIMキャパシタを作製した。最後に、300～500℃の熱処理(PMA)を実施した。
全てのAs-grown膜はアモルファス構造であった。結晶化開始温度とHfO2/ZrO2ナノ膜の膜厚は関係があり、0.2 nm以上では400℃から結晶化するのに対して、0.098nmではアモルファス構造を維持した。これは、結晶化のためには、ナノ膜として、ある一定以上の膜厚が必要な事を示唆している。C-V測定により、(HfO2)1/(ZrO2)1ナノラミネート膜の誘電率は0Vでの容量値から求められ、PMA500℃で、HfO2/ZrO2ナノ膜の膜厚が0.098/0.098 nmで約27であったのに対して0.2/0.2nm以上では約35まで増大した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Ga diffusion profile and electrical properties of GaN capacitors with high-k gate insulators2023
Author(s)
Toshihide NABATAME, Tomomi SAWADA, Yoshihiro IROKAWA, Hideyuki YASUFUKU, Mitsuaki NISHIO, Satoshi KAWADA, Yasuo KOIDE, Kazuhito TSUKAGOSHI
Organizer
THERMEC 2023 International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications
Int'l Joint Research / Invited
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