2022 Fiscal Year Annual Research Report
電子捕獲準位の誘電損失機構を活用したナノ薄膜の欠陥回復と信頼性向上に関する研究
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21K18875
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
江利口 浩二 京都大学, 工学研究科, 教授 (70419448)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 欠陥 / マイクロ波 / シリコン窒化膜 / 窒化ホウ素膜 / トンネルリーク電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料中の想定外の分極を有する局所電子構造（ナノ欠陥構造）は工学的に重要な研究対象である．これら局所電子構造の動的挙動の解明は，超高信頼性化が要求される将来のデバイス開発における最重要課題でもある．本研究では，マイクロ波照射（MWA）による誘電損失機構を利用して，欠陥構造の回復を目指すものでもある．幅広い工学分野で注目されている窒化シリコン膜（SiN）や窒化ホウ素膜（BN）を対象とする．SiN膜，BN膜をシリコン基板上に作製し，独自のプラズマ照射技術でこれら薄膜表面数ナノnm領域に欠陥構造を局在化させ，プラズマ曝露前後，そしてマイクロ波照射（MWA）前後での構造（ナノ欠陥構造）の動的振る舞いを主に電気特性により解析した．なお，プラズマ処理には誘導結合型Arプラズマを用いた．その結果，SiN膜について以下の事実が判明した．
（１）水銀プローバーを用いた疑似MIS（Metal-Insulator-Semiconduator）構造の微分電気容量解析を実施した．まず，プラズマ曝露により容量が増加し，その後のMWA照射により蓄積容量の増加することが示唆された．また，フラットバンド電圧がプラズマ曝露により負方向にシフトし，その後のMWA処理により正方向にシフトすることがわかった．これは，MWA処理が固定電荷や電荷捕獲準位の構造を変化させることを意味している．
（２）プラズマ曝露前のMWA処理に関わらす，プラズマ曝露によりトンネルリーク電流が増加した．また，プラズマ曝露処理サンプルにMWA処理を施すと，トンネルリーク電流電流が減少した．この実験事実は表面酸化層の効果を現時点では説明できない．今後，MWA処理が表面酸化層に与える影響を詳細に解析する必要がある．
一方で，BN膜（Hexagonal BN系）では，顕著な差が確認できなかった．今後cubic-BN系含め詳細な解析・検討を進める．
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