活性ラジカルを用いたミリコン集積回路用ゲート絶縁膜の低温形成

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前年度に引き続き,H_2とHe希釈O_2ガスをタングステン触媒体線分解により生成した活性酸素ラジカルによるシリコン基板の直接酸化により形成した極薄SiO_2の電気的特性改善の検討を行なった.その結果,アルゴン雰囲気中で800℃,1分間の急速熱処理を行なうことで,電気的特性が高温熱酸化により形成したSiO_2膜に匹敵することが明らかとなった.また,ボロンの突き抜け抑制に有効なSiO_2ゲート絶縁膜の表面窒化についても検討を行なった.Si(100)基板上に形成したドライ熱酸化膜(4nm)をCat-CVDチェンバー内に導入し,タングステン触媒体線から6cmの位置に設置した.約10^<-5>Paの背圧を得た後NH_3を導入し,タングステン触媒体線を1800℃に加熱した.試料ホルダーに取り付けられた熱電対計測によるSi基板温度は約150℃であった.窒化処理前後におけるSiO_2表面の光電子(XPS)測定の結果,窒化処理後の試料からのみN1s信号が出現し,そのピーク分離から,窒素原子は酸素およびシリコンと直接結合していることが明らかとなった.さらに,角度依存XPS測定から,最表面SiO_2に窒素濃度の高い層が形成されていることが明らかとなった.また,容量-電圧測定から,本処理により注入型のヒステリシスを大幅に低減できることができ,さらに,エッチング処理時間が増えるに従い,比誘電率も増加していくことが明らかとなり,本手法は低温窒化処理が可能でかつプラズマ衝撃を伴わない点からSi集積回路プロセスに有効であることを明らかにした.