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
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22560307
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Suwa |
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Principal Investigator |
福田 幸夫 諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (50367546)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| 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 |
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| 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。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
