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最先端の半導体デバイスに高誘電率の金属酸化膜が採用され始めているが、今後もデバイス性能を向上させるためには科学的な知見に基づく金属酸化膜/半導体界面の構造制御が必要となる。特に、現在使われているハフニウム酸化物系の材料では、HfO_2/Si界面に形成されるシリコン酸化物の制御が重要課題となっているが、一昨年の本研究グループの結果よりシリコン酸化膜を取り除いた直接接合型HfO_2/Si界面には大きなダイポールが誘起されることが明らかとなっている。界面ダイポールのデバイス特性に及ぼす影響は大きく、ダイポール制御は必須である。そこで、ダイポール発生機構を集中的に調査する必要がある判断して、本研究を開始した。
平成19年度は、新規購入の電気特性測定装置を立ち上げ界面特性価用の測定環境を整備するとともに、光電子分光法による界面構造の評価を開始した。電気特性の評価結果と物理的な分析結果を比較するためには、物理分析でも電極を含むMIS構造の評価が必要である。今年度は、市販の光電子分光測定よりも検出深さが長いSPring-8放射光施設の硬X線励起光電子分光装置を用い、電極/HfO_2/Si構造の化学結合状態を評価できることを確認している[阿部他、春季応物学会(2008)]。また、従来は、HfO_2/si(001)界面のダイポール形成機構を検討する。
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