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2012 Fiscal Year Annual Research Report

PA-ALD法による高誘電体薄膜の低温形成と欠陥・界面制御に関する基盤研究

Research Project

Project/Area Number 22560307
Research InstitutionTokyo University of Science, Suwa

Principal Investigator

福田 幸夫  諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (50367546)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石崎 博基  諏訪東京理科大学, システム工学部, 助教 (20383507)
王谷 洋平  諏訪東京理科大学, システム工学部, 准教授 (40434485)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords誘電体薄膜 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / MOS構造 / プラズマ酸化 / 原子層堆積 / 酸化ハフニウム / 酸化アルミニウム
Research Abstract

平成24年度は、不純物ドープによる固定電荷・界面ダイポール低減効果を、不純物の価数・イオン半径・電気陰性度の観点から整理し、Hf系高誘電体薄膜の低温形成制御の手法を検討する予定であった。しかし、平成23年度に実施した原子状酸素を酸化剤として用いたSi基板上へのHfO2薄膜形成実験において、HfOxとSiOxの化合物であるHfシリケートが100~300℃の低温で自発的に形成される現象を見出した。さらに、得られたHfシリケートの電気的特性を評価した結果、膜中の荷電性欠陥やSi基板との界面に形成されるボーダートラップの影響が著しく反映されるフラットバンドシフトやC-Vヒステリシスの非常に少ないHfシリケートであることが分かった。すなわち、当初計画していた不純物添加という複雑な手法をとらなくても特性の良いHf系高誘電率薄膜の低温形成が可能になり、酸化剤としてマイクロ波生成原子状酸素を用いたPA-ALD法の特徴を見出すことができた。以上の経緯・研究成果をもとに、平成24年度は、PA-ALD法によるGe基板上へのHfO2とAl2O3薄膜の形成実験を進めた。その結果、上述したSi基板上へのHfO2形成実験結果と同様に、Ge基板上にHfジャーマネイトおよびAlジャーマネイトが自発的に形成されることが判明した。特に、Alジャーマネイトで構成したGe-MOSキャパシターでは、フラットバンドシフトやC-Vヒステリシスがほとんど観察されなかった。また、界面トラップ密度も、理論的予想通り、2x1011cm-2eV-1と極めて低い値を示した。以上の検討結果より、酸化剤としてマイクロ波生成原子状酸素を用いたPA-ALD法により、Ge基板上に高品質な高誘電体薄膜の低温形成が可能になった。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spntaneous formation of aluminum germanate on Ge(100) by atomic layer deposition with trimethylaluminum and microwave-generated atomic oxygen2013

    • Author(s)
      Yukio Fukuda
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 102 Pages: 132904-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4801471

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal Improvement and Stability of Si3N4/GeNx/p- and n-Ge Structures Prepared by Electron-Cyclotron-Resonance Plasma Nitridation and Sputtering at Room Temperature2012

    • Author(s)
      Yukio Fukuda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 51 Pages: 090204-1-3

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.090204

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ALD法によるHfO2/Al germanate/Geの形成2013

    • Author(s)
      花田毅広
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] マイクロ波リモートプラズマを用いた原子層堆積法によるGe基板上へのAl2O3薄膜の直接形成2012

    • Author(s)
      花田毅広
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] マイクロ波生成原子状酸素を酸化剤として落ち板ALD法によるGe基板上へのAlジャーマネイト薄膜の自発的形成2012

    • Author(s)
      梁池昴生
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Formation and Characterization of Electron-cyclotron-resonance Plasma-derived Germanium Nitride for Ge-based CMOS Applications2012

    • Author(s)
      Yukio Fukuda
    • Organizer
      BIT's Annual World Congress of Advanced Materials-2012
    • Place of Presentation
      Beijing
    • Year and Date
      20120605-20120608
  • [Remarks] RIDAI databse

    • URL

      http://www/tus.ac.jp/ridai

URL: 

Published: 2014-07-24  

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