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ゲート絶縁膜中固定電荷によるMOSFETのしきい値制御

使用栅极绝缘膜中的固定电荷进行MOSFET阈值控制

基本信息

批准号：
15760221
负责人：
毎田修
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲート絶縁膜中に固定電荷を導入することでMOSFETのしきい値電圧の制御を確立することを目的として、CsCl水溶液のスピンオン法及びCs蒸着法によるセシウムイオンのゲート絶縁膜中への導入を図り、フラットバンド電位の制御に関する研究を行った。CsCl水溶液のスピンオン法では加熱温度の上昇に伴い、フラットバンド電位のシフトが観測され、700℃の加熱処理において、約0.3Vのシフトが得られた。CsCl水溶液をスピンオン後、加熱処理を施すことにより、カウンターチャージであるClが脱離し、また、CsイオンのSiO_2膜中への導入が促進され、その結果、フラットバンド電位をシフトさせたと推測される。しかし、B-T測定により、10^<12>atoms/cm^2オーダーの可動イオンが観測された。これは、CsClに含まれるナトリウムなどの不純物によるものと考えられる。Cs蒸着法では加熱処理を施すことなくフラットバンド電位のシフトが得られ、そのシフト量はCsの表面濃度に比例し、約1.3×10^<13>atoms/cm^2において、約0.8Vのシフトを観測した。B-T測定により、Cs蒸着法はCsCl水溶液法に比べて、可動イオンの量が半減していることが確認され、フラットバンド電位のシフトはn型、p型、いずれの基板においても得られた。Cs蒸着後に適切な加熱処理(約750℃)を加えることによって、フラットバンド電位のシフトを更に増大させることに成功し、2次イオン質量分析結果から、これはCsイオンがSiO_2/Si界面へ移動した結果と考えられる。また、加熱処理によって、可動イオンの減少を全反射蛍光X線分光測定において観測した。High-kゲート絶縁膜へ応用としてHfO_2膜への固定電荷の導入を検討し、SiO_2膜より小さいがフラットバンド電位のシフトを見出した。

The introduction of fixed charges into the dielectric film, the establishment of voltage control for MOSFET, and the study of voltage control for MOSFET by CsCl aqueous solution and Cs evaporation methods were carried out. CsCl aqueous solution temperature rise due to the method, temperature measurement, 700℃ heat treatment temperature, about 0.3V temperature measurement After the CsCl aqueous solution is applied and heated, Cl is released from the film, and the introduction of CsCl into the SiO_2 film is promoted. As a result, the RF potential is estimated. B-T measurement, 10^<12>atoms/cm^2, and mobile measurement CsCl contains impurities and impurities. The Cs evaporation method is used to measure the surface concentration of Cs at a ratio of about 1.3×10^<13>atoms/cm^2 to about 0.8 V by applying heat treatment. B-T determination: Cs evaporation method is compared with CsCl aqueous solution method, and the amount of movable element is reduced by half. It is confirmed that the potential of the substrate is n-type, p-type and middle-type. After Cs evaporation, the appropriate heat treatment (about 750℃) was carried out to increase the potential of Cs and SiO2/Si interface. Heat treatment, reduction of movable elements, total reflection X-ray spectrometry The introduction of fixed charge into the High-k dielectric film was studied. The potential of SiO_2 film was found to be low.