表面キャリア伝導モジュレーションによる半導体表面反応の精密分析・制御の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452166
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 森田 瑞穂 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (50157905)
• 研究分担者: 柴田 直 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402) ; 大見 忠弘 東北大学, 工学部, 教授 (20016463)
• キーワード: 半導体表面 / 酸化 / 薄膜成長

研究概要

半導体表面での表面準位とキャリアの応答を観測することにより、半導体表面のダングリングボンド終端状態の精密分析が可能であることを明らかにする目的に対して、金属-酸化膜-半導体(MOS)デバイスの酸化膜相当部分を取り除いた擬デバイス構造を製作し、擬デバイス構造の電気的特性を測定することにより、半導体表面のダングリングボンド終端状態を表面とキャリアの応答により分析が可能であることを実証している。さらに、半導体(シリコン)表面のダングリングボンドが水素で終端されている状態および酸素で終端されている状態の擬デバイス構造の電気的特性の測定から、水素終端表面および酸素終端表面の表面準位密度は半導体表面のプロセス条件に対応することを確認している。さらに、最終的に出来上がったMOSデバイスのデバイス特性がどの製造プロセスで決定されているかを突き止める目的に対しては、MOSFETデバイスの信頼性は、ゲート酸化膜形成プロセスの半導体(シリコン)の昇温過程において半導体表面に成長する前処理酸化膜の品質に依存することを明らかにし、前処理酸化膜の厚さを薄くすることにより高信頼性MOSFETが実現できることを実証している。また、金属(タングステン)-半導体(シリコン)コンタクトの抵抗は、半導体表面の洗浄から金属薄膜成長までの過程において半導体表面に成長する自然酸化膜の量に依存することを明らかにし、半導体表面での自然酸化膜の成長を抑制することにより低抵抗コンタクトが形成できることを実証している。

研究成果

• [文献書誌] Mizuho Morita and Tadahiro Ohmi: "Pre-Gate Oxide Si Surface Control" The Physics and Chemistry of SiO_2 and the Si-SiO_2 Interface. 2. 199-206 (1993)
• [文献書誌] Mizuho Morita and Tadahiro Ohmi: "Characterization and Control of Native Oxide on Silicon" Japanese Journal of Applied Physics. 33. 370-374 (1994)
• [文献書誌] H.Suzuki,Y.Maeda,K.Morita,M.Morita and T.Ohmi: "Selective Tungsten Chemical Vapor Deposition with High Deposition Rate for ULSI Application" Japanese Journal of Applied Physics. 33. 451-454 (1994)
• [文献書誌] Y.Maeda,H.Suzuki,T.Sakoh,K.Morita,M.Morita,and T.Ohmi: "High-Selectivity and High Deposition Rate Tungsten CVD Freed from Chamber Cleaning" Journal of Electrochemical Society. 141. 566-571 (1994)
• [文献書誌] Mizuho Morita and Tadahiro Ohmi: "Thin Gate Oxide for Ultra Small Device" International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 189-196 (1994)