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原子制御プロセスによる超薄MOS構造の作製とその伝導特性および界面物性の解析

原子控制工艺制备超薄MOS结构及其导电特性和界面特性分析

基本信息

批准号：
19019010
负责人：
渡部平司
金额：
$ 5.7万
依托单位：
Osaka University
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコンナノエレクトロニクス発展のためには、超薄MOS構造中の電気伝導や界面物性を理解し、これを制御・設計する必要がある。本研究では原子制御プロセス技術を駆使して作製した各種超薄MOSの特性を評価解析し、これらの実験データを量子シミュレーション結果と徹底的に比較検討することで、計算機マテリアルデザインの高精度化に貢献することを目標としている。本年度では昨年度に引き続き、次世代MOSFETの高性能化と超低消費電力化を可能にする金属ゲート電極と高誘電率絶縁膜との複合技術について、その実用化への課題となっているMetal/High-k界面での実効仕事関数変調機構の解明とその制御に関する研究を実施した。昨年度はHigh-k膜中の酸素空孔生成や電極界面での結合状態に依存した実効仕事関数変化について詳細な実験を行ったが、今年度は格子間酸素が実効仕事関数に及ぼす影響を、第一原理計算結果に基づいて詳細に解析した。また電気膜厚の更なる薄層化を目的としたHigher-k絶縁膜研究では、TiO2キャップの効果を実験的に検証し、高温成膜時に生じる電気特性劣化機構について理論計算に基づいて検討した。さらにTiN/HfSiONスタックの実効仕事関数変調現象と膜中炭素不純物との関係を、真空一貫成膜プロセスを駆使して検討し、High-k膜中の炭素不純物がゲートリーク電流の増大や酸素空孔起因の実効仕事関数変調を引き起こすことを明らかにした。

The electric conduction and interface properties in ultra-thin MOS structures are necessary for understanding, controlling and designing the development of thin MOS structures. In this study, the characteristics of various ultra-thin MOS films were evaluated and analyzed based on atomic fabrication technology, and the results of quantum fabrication were compared thoroughly. This year, the research on the high performance and ultra-low power consumption of next generation MOSFET, metal electrode, high permittivity insulation film and composite technology, and the practical application of Metal/High-k interface are carried out. Last year, the formation of acid voids in the High-k film and the bonding state of the electrode interface were dependent on the number of factors affecting the operation. This year, the number of factors affecting the lattice acid was analyzed in detail based on the results of the first principle calculation. In order to improve the thickness of the electric film, the Higher-k insulating film was studied. The mechanism of deterioration of the electric characteristics caused by TiO2 film formation at high temperature was studied. In this paper, the effect of TiN/HfSiON film on the number of modulation phenomena and the relationship between carbon impurities in the film, vacuum consistent film formation conditions, the increase of carbon impurities in the High-k film, the increase of current and the cause of acid voids are discussed.