| 研究課題/領域番号 |
12450127
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小林 光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90195800)
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| 研究分担者 |
米田 建司 松下電器産業, プロセス開発センター, 主任研究員
高橋 昌男 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00188054)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | 白金処理 / リーク電流 / シリコン / 二酸化シリコン / MOS / 化学酸化 / O^-イオン / 硝酸酸化 |
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| 研究概要 |
二酸化シリコン(SiO_2)膜上に3nm程度の膜厚をもつ白金膜を堆積し、その構造を酸素雰囲気中300℃程度に加熱し、その後白金膜を除去しアルミニウム電極を形成して<Al/SiO_2/Si(100)>MOS構造とすることによって、SiO_2膜上を流れるリーク電流密度が大幅に低減することを見出した。白金の触媒作用によって形成された解離酸素イオン(0^-)がSiO_2膜中に注入され、SiO_2膜中のサブオキサイドやSi/SiO_2界面のシリコンダングリングホンド界面準位と反応することによって、これらが消滅してリーク電流の経路がなくなったことがリーク電流低減の一つの理由である。また、SiO_2膜厚の薄い部分で電界が強くなりO^-イオンのSi/SiO_2界面への移動が促進される結果、そこで酸素反応が選択的に起こり膜厚が均一化することもリーク電流低減の理由である。白金処理中、シリコンに白金膜に対して正のバイアス電圧を印加した場合、印加しない場合に比較して界面準位密度が大幅に低減した。
シリコンを共沸硝酸に浸漬することによって形成した膜厚が1.4nm程度のSiO_2膜は、高温で形成する熱酸化膜と同等あるいはやや低いリーク電流密度をもつことがわかった。この結果、極薄化学酸化膜について初めて電気容量-電圧(C-V)曲線を観測することに成功した。このSiO_2膜上にアルミニウム電極を形成してそれを水素雰囲気中200℃で加熱するPMA処理によってリーク電流密度は大幅に低減して、同程度の膜厚をもつ熱酸化膜の1/20〜1/4と低いリーク電流密度が達成できた。リーク電流密度の低減の理由は、1)界面準位の消滅、2)SiO_2ギャップ準位の消滅、3)SiO_2膜のバンドギャップの増大によると結論した。
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