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量子化学計算によるAl_2O_3原子層CVDのプロセス設計

利用量子化学计算的Al_2O_3原子层CVD工艺设计

基本信息

批准号：
14040206
负责人：
山下晃一
金额：
$ 2.88万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14040206/
关键词：
ゲート酸化膜材料トンネルリーク電流 ZrO_2 高誘電率材料分子動力原法第一原理計算界面構造界面欠陥原子層CVD シリコン基盤量子化学計算プロセス設計吸着反応 Al_2O_3 OH終端反応機構

项目摘要

MOS-FETの従来のゲート酸化膜材料であるSiO_2には、LSIの微細化や低消費電力化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進むにつれ、直接トンネルリーク電流の問題が発生する。薄膜化の限界は1.5nm程度と言われており、近年、SiO_2にかわる材料として、高誘電率材料(High-K)が注目を集めている。SiO_2に比べ誘電率の高い物質であれば、膜厚を厚くしてもSiO_2と同程度の容量が得られるため、性能を保ちながらもトンネルリーク電流を抑えることが出来るはずであり、Al_2O_3,ZrO_2,HfO_2など高い比誘電率をもつ物質がその候補に挙げられている。その中でもZrO_2は非晶質であるという点でSiO_2と類似の性質を持つため、Siとの界面における熱的安定性に優れ、その利用が期待されている。しかし、ZrO_2のゲート酸化膜としての利用に際しては、Siとの界面構造の歪みに起因する界面欠陥が問題とされてきた。本研究の目的は界面の構造特性が半導体のバンド構造に与える影響を解析、ゲート酸化膜としての信頼性に与える影響を原子レベルから明らかにすることであり、これを構造のモデリング、その構造の電子状態計算の2つの要素に分けて行った。前者は、大規模系における構造を求めるには有効な分子動力学法によって、後者は求めた構造に対する第一原理計算によって行った。モデリングにより観測された特徴、(1)Si-O結合距離の歪み、(2)Zr-O結合距離の歪み、(3)Zr原子間に存在する格子間酸素、のうち禁制帯中への界面準位という形で影響が表れたのは(2)と(3)であった。特に(3)は価電子帯のすぐ上に現れるためゲート酸化膜の性能への影響が特に大きいものと考えられる。

MOS-FET is used to acidify membrane materials, such as Sio _ 2, LSI, microminiaturization, low-resolution power generation, thermal degradation, thin film preparation, direct heating, and current generation. The limit of 1.5nm in thin film is very important. In recent years, SiO_2 materials and high power materials (High-K) have attracted much attention. The performance of SiO_2 is much higher than that of Sio _ 2, and the performance of Sio _ 2 is higher than that of Sio _ 2. The performance of Sio _ 2 is higher than that of Sio _ 2, and the performance of Sio _ 2 is higher than that of Sio _ 2. The ZrO_2 is amorphous and the point SiO_2 is similar to the stability of the silicon interface and the expectation. The acidizing film was used to make use of the interface of ZrO_2 and silicon to cause the distortion of the interface. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the interface, such as the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the characteristics of the interface, the analysis of the structure and the effect of the acidizing film. The former and large-scale models are designed to improve the performance of molecular dynamics, while those of the latter are based on the first principle of calculation. The Si-O bonding distance is distorted, (2) the Zr-O bonding distance is distorted, (3) there is a lattice acid between the Zr atoms, and the interface is prepared in the banning device. Special (3) the performance of acidizing film is affected by the performance of acidizing film.