界面制御層を導入した高品質ゲート絶縁膜の低温形成

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本研究では液晶ディスプレイ(LCD)用の薄膜トランジスター(TFT)の性能を決定する絶縁膜と半導体との界面制御層の形成に勢力を注ぎ、シリコン集積回路用にも適用できるレベルのLCD-TFT用ゲート絶縁膜を低温で形成することを目的としている。前年度では触媒体温度:1350℃、窒化処理時間:60秒、基板温度:250℃での窒化処理による約2nmの窒化層を導入することで金属-絶縁体-半導体(MIS)ダイオードのC-V特性のヒステリシスループ幅および閾値電圧シフトを劇的に低減できることを明らかにした。本年度は、触媒窒化法による極薄のSiNxをSi(100)基板上に形成するための窒化条件をさらに詳しく調べた。窒化時間とSiNx膜厚の関係を調べたところ、窒化時間が60秒まではDeal-Grove則の直線領域、すなわち反応律速で、それ以降ではDeal-Grove則の2乗則、すなわち拡散律速て窒化が進行することを明らかにした。この結果から、本手法により窒化時間を選ぶことによって、窒化膜厚を4nm以内の範囲で自由にコントロールできることが明らかとなった。最後に、窒化層を導入にしたSiNx/Si界面の状態を原子間力顕微鏡(AFM)観察を行ったところ、窒化層導入により、SiNx/Si界面が平坦化されていることを明らかにした。