| 研究概要 |
本実験の目的は,陽電子消滅を用いて金属酸化物の酸素ノンストイキオメトリや他の金属との接触による原子相互拡散による空孔型欠陥の導入・拡散・消失過程を明らかにすることにある.
Si基板を熱酸化することにより作成したSiO_2/Si構造やSrTiO_3基板に金属ないしは金属酸化物薄膜を形成した構造を評価した.Al薄膜形成により,SiO_2の絶縁特性が劣化することがわかった.低速陽電子ビームで測定した結果,A1形成により,電子トラップないしは正孔トラップが形成され,陽電子ないしはスパー電子がこれらトラップに捕獲されることにより,Ps形成率が下がっていることがわかった.これら試料のMOSの電気的特性劣化は,Al原子吸着による酸素の拡散,酸化が原因であると考えられる.
Si基板上にHfO_2,HfON等の薄膜(3-5nm)を形成し,さらにゲートとしてTiN等の金属を形成した.陽電子はhigh-k膜中で単一原子空孔よりもサイズの大きな空隙で消滅することを明らかにした.また,Si基板へ打ち込まれた陽電子の感ずる電場を実験結果から求めた結果,high-k膜中には負電荷が存在することが分かった.CVDによりTiNを形成した試料では,陽電子はhigh-k膜側へ流れ込み消滅する,Si基板内の電場の向きはTiN無しの場合ど同じであった.しかし,PVDでTiNを形成した場合は,電場の向きは逆転し,Si基板へ打ち込まれた陽電子はhigh-k膜から反発力を受ける.これは,PVD-TiN形成によりhigh-k膜中へ酸素欠陥が導入され,正の電荷が形成されたことに由来する.
以上の研究により陽電子消滅法が金属/金:属酸化膜構造の欠陥評価に有効であることがわかった.
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