| 研究課題/領域番号 |
12450121
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 (2002)
東京工業大学 (2000-2001) |
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研究代表者 |
徳光 永輔 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (10197882)
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| 研究分担者 |
大見 俊一郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (30282859)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
15,900千円 (直接経費: 15,900千円)
2002年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
2001年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
2000年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
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| キーワード | 高誘電率材料 / ゲート絶縁膜 / MOSFET / 有機金属化学気相堆積法 / 分子線蒸着法 / ハフニア / ランタニア / ゾルゲル法 / HfO_2 / La_2O_3 / ZrO_2 / SrZrO_3 |
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| 研究概要 |
本研究では、二酸化シリコン換算膜厚(EOT)が2nm以下となる次世代MOSFET用のゲート絶縁膜を,高誘電率材料を利用して実現することを目的としている。まず最初に、分子線蒸着(MBD)装置を準備し、ハフニア、ランタニア、および希土類元素の酸化物等、様々な高誘電率材料の極薄膜をMBD法により形成してその特性を評価したところ、ランタニアとハフニアにおいて良好な特性が得られた。ランタニアではEOT=0.88nm、ハフニアではEOT=1.5nmが得られた。しかし同時にランタニアは吸湿性が強く、プロセス中の劣化が激しいことが明らかとなったが、成膜後直ちに電極を形成するなどプロセス上の工夫により劣化を抑制することができた。特にEOT=0.88nmのランタニアを用いてMOSFETを試作したところ、正常なトランジスタ動作を確認することに成功した。さらに本研究で形成したランタニアとハフニアを、強誘電体ゲート構造のバッファ層として応用し、良好な電気的特性が得られることを示した。次に、新たに量産性に優れた有機金属気相成長法(MOCVD)により、ハフニア膜の作製と評価を行った。ハフニウム原料には、新たに酸素や塩素を含まないテトラキスジメチルアミドハフニウムおよびテトラキスジエチルアミドハフニウムの2種類のアミン系原料を用い、酸化剤には酸素または水を用いた。原料ガスと酸化剤を交互に供給する方法を採角し、ハフニアの極薄膜をシリコン基板上に作製したところ、酸化剤に水を用いた方が、残留不純物が少なく、リーク電流も小さいことが明らかとなった。テトラキスジエチルアミドハフニウムと水の組み合わせでは、二酸化シリコン換算膜厚1.8nmが得られ、この試料の1V印加時のリーク電流密度も10^<-5>A/cm^2以下と良好な特性が得られた。
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