• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2004 年度 実績報告書

超微細シリコンLSIに用いられる高誘電率薄膜中の欠陥の構造と生成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16360160
研究種目

基盤研究(B)

研究機関早稲田大学

研究代表者

大木 義路  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70103611)

研究分担者 濱 義昌  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40063680)
宗田 孝之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90171371)
キーワードゲート絶縁膜 / 高誘電率材料 / ハフニウムシリケート / ジルコニウムシリケート / ハフニア / ジルコニア / プラズマ化学気相堆積法 / フォトルミネセンス
研究概要

近年の半導体デバイスの更なる高集積化に伴い、次世代CMOSのゲート絶縁膜として高誘電率材料の利用が検討されている。本年度は、有力候補材料であるハフニウムシリケート(HfxSi(1-x)Oy)、ジルコニウムシリケート(ZrxSi(1-x)Oy)、ハフニア(HfOy)、ジルコニア(ZrOy)をプラズマ化学気相堆積法により成膜し、フォトルミネセンス法を用いて膜中欠陥および不純物が形成するエネルギー準位を調べた。また、成膜後熱処理が電気特性に与える影響を調べた。
1.フォトルミネセンス法による膜内欠陥および不純物の解析:シンクロトロン放射(SR)光を用いた真空紫外域の光吸収測定より、HfxSi(1-x)Oy(ZrxSi(1-x)Oy)の光学的禁制帯幅Eoptは組成比xの減少と共にHfOy(ZrOy)の5.9eV(5.5eV)からSiOyの8.8eVまで増加することを明らかにした。SR光励起によりHfxSi(1-x)Oy、ZrxSi(1-x)Oy、HfOy、ZrOyにおいて2.8eVにピークを持つ発光帯が観測された。この発光は基板材料によらず観測されるので、膜中からの発光であることが示された。また、この発光は原料ガス、成膜法に拘らず観測されることから、発光に寄与する禁制帯内部の局在準位の原因が不純物ではなく、試料自身に起因する内因的なものであることが示唆された。
2.成膜後熱処理による電気特性改善:HfxSi(1-x)Oy、ZrxSi(1-x)OyにNO、O2、N2雰囲気中において成膜後熱処理を加え、処理前後のリーク電流値を比較した。両物質においてリーク電流は、NO中熱処理により最も低減される一方、N2中では増加した。ESR測定による処理前後での電子スピン数の変化がリーク電流値の変化と良く似ていることから、ESR観測可能なラジカル性欠陥がリーク電流の原因となると推定した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Similarities in photoluminescence in hafnia and zirconia induced by ultraviolet photons2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ito, M.Maeda, K.Nakamura, H.Kato, Y.Ohki
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 97;5

  • [雑誌論文] 成膜後熱処理によるハフニアの電気特性の改善2005

    • 著者名/発表者名
      伊藤俊秀, 大木義路, 他
    • 雑誌名

      電気学会 全国大会

  • [雑誌論文] 成膜後熱処理によるハフニアのリーク電流低減2005

    • 著者名/発表者名
      伊藤俊秀, 大木義路, 他
    • 雑誌名

      第52回応用物理学関係連合講演会

  • [雑誌論文] イットリア安定化ジルコニアのフォトミネセンスに与える紫外光照射の影響2005

    • 著者名/発表者名
      前田基宏, 伊藤俊秀, 鳥居卓, 大木義路, 加藤宙光
    • 雑誌名

      第52回応用物理学関係連合講演会

  • [雑誌論文] 紫外光照射によるイットリア安定化ジルコニアの欠陥の顕在化2005

    • 著者名/発表者名
      高瀬雅之, 伊藤俊秀, 大木義路, 他
    • 雑誌名

      第52回応用物理学関係連合講演会

  • [雑誌論文] Two inherent photoluminescence bands in hafnia and zirconia2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ito, M.Maeda, K.Nakamura, M.Takase, H.Kato, Y.Ohki
    • 雑誌名

      Proceedings of 4th International Symposium on Dry Process

      ページ: 71-76

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Energy band profile of hafnium silicates estimated by x-ray photoelectron spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ito, H.Kato, T.Nango, Y.Ohki
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43;12

      ページ: 8199-8202

  • [雑誌論文] Ferroelectricity of single-crystalline, monodisperse lead zirconate titanate nanoparticles of 9 nm in diameter2004

    • 著者名/発表者名
      K.S.Seol, K.Takeuchi, Y.Ohki
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 85;12

      ページ: 2325-2327

  • [雑誌論文] 強誘電体SrBi2Ta2O9薄膜のレーザ結晶化におけるパルス幅伸長の効果2004

    • 著者名/発表者名
      津吹将志, 野中宏樹, 大木義路, 薛光洙, 崔仁勲, 金龍泰
    • 雑誌名

      第65回応用物理学会学術講演会 2

      ページ: 477

  • [雑誌論文] ハフニウムおよびジルコニウムシリケートの紫外光励起ルミネセンス2004

    • 著者名/発表者名
      伊藤俊秀, 前田基宏, 中村和彦, 高瀬雅之, 大木義路, 加藤宙光
    • 雑誌名

      第65回応用物理学会学術講演会 2

      ページ: 676

  • [雑誌論文] 伸長パルスエキシマレーザー照射による強誘電体SrBi2Ta2O9薄膜の結晶化促進2004

    • 著者名/発表者名
      津吹将志, 大木義路, 薛光洙, 崔仁勲
    • 雑誌名

      電気学会 第35回電気電子絶縁材料システムシンポジウム

      ページ: 81-84

  • [雑誌論文] ハフニアおよびジルコニアのフォトルミネセンス解析2004

    • 著者名/発表者名
      前田基宏, 伊藤俊秀, 中村和彦, 高瀬雅之, 大木義路, 加藤宙光
    • 雑誌名

      電気学会 第35回電気電子絶縁材料システムシンポジウム

      ページ: 137-140

  • [雑誌論文] ハフニウムおよびジルコニウムシリケートにおけるフォトルミネセンスの機構2004

    • 著者名/発表者名
      伊藤俊秀, 前田基宏, 中村和彦, 大木義路, 加藤宙光
    • 雑誌名

      電気学会 第35回電気電子絶縁材料システムシンポジウム

      ページ: 141-144

URL: 

公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi