2014 Fiscal Year Annual Research Report
原子レベル平坦界面トランジスタのゲート絶縁膜リーク電流の高精度統計的解析
Project/Area Number |
24360129
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
須川 成利 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70321974)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 電子デバイス・機器 / 電子デバイス・集積回路 / MOSFET / シリコン / リーク電流 |
Outline of Annual Research Achievements |
ゲート絶縁膜/Si界面の原子レベル平坦化技術を大規模集積回路製造工程に導入した。具体的には、シャロートレンチアイソレーション(STI)素子分離を用いた微細プロセステクノロジーにおいて、ゲート絶縁膜形成直前のプロセスステップにおいて、850℃以下で原子レベル平坦化処理を行うプロセス技術を開発した。ここで、Si表面と素子分離用のSiO2とが共存するウェハを処理を行う必要があるが、SiO2から放出される可能性がある酸化種とSiとの反応が起こると、Siのマイグレーションに基づく原子レベル平坦化を阻害する揮発性SiOの発生によるエッチング反応が起こってしまう。そこで、素子分離用SiO2からの酸化種の放出を抑制しつつ、原子レベル平坦化を両立するためには、処理中の酸素、水分濃度を30ppb以下に抑制した原子レベル平坦化処理装置を導入して処理雰囲気の酸化種を低減するとともに、850℃以下の温度で処理を行い素子分離用SiO2からの酸化種の放出を抑制すれば行えば良いことを明らかにし、直径200mmのウェハ全面におけるSi領域の原子レベル平坦化を達成した。 本開発技術を導入して大規模アレイテスト回路を試作し、膜厚5.6nmのゲート絶縁膜を有する6万個を超えるMOSFETのゲート電流を測定したところ、従来のプロセス技術で試作したゲート絶縁膜/Si界面に約1nmのラフネスが存在するMOSFETと比べて、ゲート電流が大きい素子の発生割合が一桁以上低減できたことを測定結果によって明らかにした。
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Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Atomically Flattening of Si Surface of Silicon on Insulator and Isolation-Patterned Wafers2015
Author(s)
Tetsuya Goto, Rihito Kuroda, Naoya Akagawa, Tomoyuki Suwa, Akinobu Teramoto, Xiang Li, Toshiki Obara, Daiki Kimoto, Shigetoshi Sugawa, Tadahiro Ohmi, Yutaka Kamata, Yuki Kumagai, and Katsuhiro Shibusawa
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 54
Pages: 04DA04-1-7
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Atomically Flattening of Si Surface of SOI and Isolation-patterned Wafers2014
Author(s)
T. Goto, R. Kuroda, N. Akagawa, T. Suwa, A. Teramoto, X. Li, S. Sugawa, T. Ohmi, Y. Kumagai, Y. Kamata, and T. Shibusawa
Organizer
2014 International Conference on Solid State Devices and Materials
Place of Presentation
つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
Year and Date
2014-09-08 – 2014-09-11
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[Presentation] A Novel Analysis of Oxide Breakdown based on Dynamic Observation using Ultra-High Speed Video Capturing Up to 10,000,000 Frames Per Second2014
Author(s)
Rihito Kuroda, Fan Shao, Daiki Kimoto, Kiichi Furukawa, Hidetake Sugo, Tohru Takeda, Ken Miyauchi, Yasuhisa Tochigi, Akinobu Teramoto and Shigetoshi Sugawa
Organizer
2014 IEEE International Reliability Physics Symposium
Place of Presentation
Waikoloa, USA
Year and Date
2014-06-03 – 2014-06-05
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[Presentation] Analyzing Correlation between Multiple Traps in RTN Characteristics2014
Author(s)
Toshiki Obara, Akinobu Teramoto, Akihiro Yonezawa, Rihito Kuroda, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
Organizer
Toshiki Obara, Akinobu Teramoto, Akihiro Yonezawa, Rihito Kuroda, Shigetoshi Sugawa, and Tadahiro Ohmi
Place of Presentation
Waikoloa, USA
Year and Date
2014-06-03 – 2014-06-05
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