| 研究課題/領域番号 |
17360366
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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 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
一色 実 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20111247)
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| 研究分担者 |
三村 耕司 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (00091752)
王 吉豊 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30271977)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| キーワード | ジルコニウム / ハフニウム / 銅 / 薄膜 / 酸化 |
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| 研究概要 |
ナノメートルオーダーの酸化膜は、例えばMRAM素子には絶縁膜として、また、ULSIにおいてはMOSFETのゲート絶縁膜として利用されている。ナノレベル酸化膜の安定化と特性制御を行うことは極めて重要と考えられ、そのためには金属の初期酸化機構の解明と、それに立脚したストイキオメトリー制御技術の開発が不可欠である。本研究の目的は、ナノレベル酸化物の特性制御法を確立することにある。
まず、初期酸化機構に関する研究では、面方位の異なる、純度99.999%(5N)の銅単結晶および純度2N、4Nおよび6N多結晶を試料として用い、315〜378Kの温度範囲で0.1MPaの酸素雰囲気中で酸化させ、その進行を分光エリプソメトリーによりその場測定した。その結果、銅の初期酸化は、Cabrera-Motto則に従うこと、さらに、新しい知見として、試料方位および測定温度にかかわらず、酸化膜厚さが25nmを超えると2乗則に従うことを見出し、今後の展開が期待できる状況となった。
一方、高純度化したターゲットを用い、イオンビームデポジション(IBD)法で作製したZr膜を200℃において酸化させることにより、ナノスケール厚さのZrO_2薄膜を作製し、膜の性状と電気特性を評価した。構造・紫外を変化させるために、IBD法による製膜中に負の基板バイアス(-50V)を印加させるとともに、ストイキオメトリー制御の目的で、酸化中にUV光を照射した。電気特性は、白金を電極としたMIMあるいはMOS構造を作製し、C-VおよびI-V測定を行った。結果として、不純物濃度、構造欠陥および固有欠陥濃度の低下により、誘電率の上昇とリーク電流の顕著な減少を観察することができ、酸化膜の特性制御に関する指針を得ることができた。
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