2015 Fiscal Year Research-status Report
新規ジャーマネイト系高誘電率ゲート絶縁膜材料の探索と低温直接形成法に関する研究
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26420281
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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, 工学部, 教授 (50367546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 浩 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342)
王谷 洋平 諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (40434485)
佐藤 哲也 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (60252011)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 原子層堆積法 / 金属ジャーマネイト / 誘電体物性 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / ラジカル酸化 / プラズマ酸化 / ＭＩＳ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、ゲルマニウム基板上に価数3のAlジャーマネイトおよび価数4のHfジャーマネイトを作製し、それらの[1]基礎物性評価と[2]熱・雰囲気ガスに対する安定性について検討した。
[１] AlおよびHfジャーマネイトのMOSキャパシター構造を作製し、試料に対する熱処理無しの条件下で、キャパシタンス法、コンダクタンス法、DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)法 により両者の特性比較を進めた。比誘電率に関しては、膜厚12nmのHfジャーマネイトが11.0であり、同じ膜厚のAlジャーマネイトの比誘電率7.6より45%大きな値を示した。一方、界面トラップ密度(Geのミッドギャップ近傍での値)に関しては、Alジャーマネイトの値が3x1011cm-1eV-1であるのに対して、Hfジャーマネイトの値はこれより2.3倍大きい7x1011cm-2eV-1であった。また、C-Vヒステリシスに関してもAlジャーマネイトが20mV以下の小さい値であるのに対してHfジャーマネイトは150mVと大きな値を示した。
[２] AlおよびHfジャーマネイトMOSキャパシターに対して還元性ガス雰囲気(N2+10% H2)中で熱処理を行い、これらの試料の熱安定性について検討した。AlジャーマネイトMOSキャパシターについては400℃の熱処理により界面トラップ密度が2x1011cm-2eV-1以下に低減するなど、C-Vヒステリシス特性の劣化を招くことなく電気的特性の大幅な改善効果が見られた。一方、HfジャーマネイトMOSキャパシターについては、300℃までの熱処理に対しては特性変動は見られなかったものの、400℃の熱処理により大きな特性劣化が発生し、MOSキャパシターとしての基本的特性を示さなかった。なお、300℃の熱処理による界面トラップ密度の低減は見られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、Alジャーマネイトに加えてSr、La、Hf、Taのジャーマネイト薄膜を作製し、それらの基礎物性評価と熱・雰囲気ガスに対する安定性を検討する予定であった。Hfジャーマネイトについては当初の計画どおりに進み電気的評価と機器分析を行うことができたが、Srジャーマネイトの成膜実験時にALD装置の致命的故障が発生し、AlとHf以外のジャーマネイトの形成実験ができなくなってしまった。装置故障の原因はSr原料のALD供給に必要な原料ガス供給装置の高温度(200℃)であり、高温ガスの供給/排気によるポンプやバルブ等の破損である。
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| Strategy for Future Research Activity |
蒸気圧が非常に低いストロンチウム、ランタン、タンタル有機金属原料ガスの供給方式の見直しと装置改良を行い、当初の計画に沿って成膜実験と評価を進める。
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| Causes of Carryover |
実験用消耗品の使用量が少なくて済んだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験用消耗品の購入に使用する。
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| Remarks |
http://www/tus.ac.jp/ridai/
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Research Products
(7 results)
