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低温で形成された高品質シリコン酸窒化断縁膜の薄膜化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 12750274
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

古川 勝彦  九州大学, 先端科学技術共同研究センター, 助教授 (40264121)

Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2001: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsシリコン酸窒化膜 / ECRスパッダリング / 低温形成 / AES / XPS
Research Abstract

近年、磁気メモリーに代わるデバイスとしてフラッシュメモリーが脚光をあびている。現状のフラッシュメモリーは、10万回が書き換え限度であり、磁気メモリーの1000万回以上に遠く及ばない。その原因として、データ書き換え時のトンネル酸化膜の劣化があげられる。これを回避する新たなトンネル絶縁膜としてシリコン酸窒化膜が注目されている。我々のグループは、平成8年度より、高活性なプラズマの生成が10^<-2>Pa台の高真空域でも容易に実現できるECR(Electron Cyclotron Resonance)マイクロ波プラズマとSiターゲットからスパッタリングを組み合わせたECRスパッタ法を用いて、高品質な各種シリコン系絶縁膜の低温形成に関する研究を行っている。これまで、40nmで絶縁破壊電界が12MV/cmの高耐圧シリコン酸窒化膜の作製に成功している。さらに、トンネル絶縁膜として求められる薄膜化を目的として、膜厚10nmの高い絶縁破壊特性を有したシリコン酸窒化膜の低温形成手法の確立を目指して研究を進めている。
このような背景および実績を踏まえて、本研究では、これらの絶縁破壊特性に優れたシリコン酸窒化膜の構造的な評価を行う。これらの膜の構造と絶縁破壊特性およびプラズマ状態との相関を明らかにすることにより、10nm以下の高品質なシリコン酸窒化膜の低温形成手法の確立を図る。平成12年度は、40nm膜厚のシリコン酸窒化膜の膜構造と絶縁破壊特性の相関を詳細にAESで調べることにより、SiOxNy膜のyが0.25〜0.45の領域にあるものが優れたシリコン酸窒化膜の優れた耐絶縁破壊構造を持つことを明らかにした。さらに、XPS測定によりyが0.25〜0.45付近のSiOxNy膜のNl s XPSスペクトルにおいて、398eVのN-(Si_2O)の結合に起因する成分が強くなっていることがわかった。我々のグループでは、ECRスパッタ法により10nmのシリコン酸窒化膜の作成を試みたが、充分な絶縁破壊強度が得られなかったが、ECRスパッタを行う前にプラズマ酸化を行う成膜法を適用することにより、優れた絶縁破壊特性を有するシリコン酸窒化膜が得られた。
平成13年度は、平成12年度の研究成果を基に、10nmのシリコン酸窒化膜膜成膜時のプラズマ酸化効果を膜構造を詳細に調べることにより明らかにした。膜構造はXPS測定により行った。
測定結果は、プラズマ酸化を行ったシリコン酸窒化膜のシリコン基板から1.3〜3nmの領域は、プラズマ酸化を行っていないものに比べて、結合ネットワークが秩序的であった。この秩序性が、優れた絶縁破壊特性をもつシリコン酸窒化膜の3〜10nm領域のSi-O-Nの級密な結合ネットワークに影響を与えたものと思われる.

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

  • [Publications] K.Furukawa et al.: "Study of RF Power Dependence of CF_4 Plasma Treatment for H-Y Zeolite"MRS-J. 26. 1201-1203 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al.: "Characterization of silica gel modified by a radio-frequency CF_4 plasma (II)"MRS-J. 26. 1205-1206 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] J.Wang: "Electrical characteristics of p-n junction diodes fabricated by Si epitaxy at low temperature using sputtering-type electron cyclotron resonance plasma"J Vac. Sci. & Tech.. 19. 333-336 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al: "Verification of Preoxidation effect on Deposition of Thin Gate-Quality Silicon Oxide Films at Low Temperature by a Sputtering-Type ECR Microwave Plasma"Materials Science & Engineering. B72. 128-131 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al: "Optimum Discharge Condition of DC Bias ECR Plasma Sputtering for High Quality Si Epitaxial Growth"Jpn.J.Appl.Phys. 39. 2834-2838 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al: "Study of the effect of discharge conditions and substreate temperature on Si Epitaxial deposition ustiong sputtering-type electron cyclotron resonance plasma"J.Vac.Sci.& Tech.. 18. 873-878 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al: "Effects of ion irradiation on silicon oxidation in electron cyclotron resonance Argon and oxygen mixed plasma"J.Appl.Phys. 88. 1664-1669 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Furukawa et al: "Room Temperature Deposition of Silicon Nitride Films with Low Stress Sputtering-Type Electron Cyclotron Resonance Plasma"MRS.Res.Soc.Symp.Proc.. 594. 457-462 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

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Published: 2000-03-31   Modified: 2016-04-21  

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