シリコン/シリコン酸化膜系ダブルバリヤ構造を用いた共鳴トンネル分光法の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

シリコン/シリコン酸化膜系ダブルバリア構造デバイスを製作するため、超清浄精密制御熱酸化装置を用いて、2枚の単結晶シリコンウェハ表面に極めて薄いシリコン酸化膜を形成した後、2枚のウェハの表面を向かい合わせて室温で貼り合わせ、貼り合わせたウェハを酸素ガス中での900℃の加熱処理により2枚のウェハを埋め込み酸化膜となる極薄シリコン酸化膜を介して接着させて、シリコン/極薄シリコン酸化膜/シリコン構造の貼り合わせ基板を製作している。さらに、フーリェ変換赤外吸収測定により2枚のシリコンウェハに挟まれた埋め込み酸化膜の厚さを決定する方法を開発している。また、超高純度酸素ガス濃度、水分濃度および酸化温度プロファイルを精密制御する超清浄精密制御熱酸化プロセス技術を開発し、水素終端表面シリコンウェハの熱酸化により高信頼性かつ均一な厚さの極薄シリコン酸化膜を形成する方法を開発している。そして、極薄シリコン酸化膜を有する金属・絶縁体・半導体(MOS)ダイオードを試作し、ダイオードの電流-電圧特性の酸化膜厚依存性から、トンネルバリア高さが酸化膜厚により変化することを明らかにしている。さらに、開発したトンネル電流特性シミュレーションプログラムを用いて、ダイオードの電流-電圧特性の物理パラメータ解析を行い、ダイオードの電流-電圧特性の酸化膜厚依存性の解析から、シリコン酸化膜の厚さが極めて薄い領域では有効質量近似が適用できないことを見いだしている。