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原子層MOCVDとエリプソメトリ成膜モニタを用いた極薄高誘電率ゲート絶縁膜の作製

利用原子层MOCVD和椭偏沉积监视器制备超薄高介电常数栅极绝缘膜

基本信息

批准号：
16760247
负责人：
土屋良重
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760247/
关键词：
原子層MOCVD 分光エリプソメトリ成長その場観察高誘電率材料高速不揮発メモリ絶縁膜積層構造 Hf酸化物系材料 Pr酸化物系材料高誘電率ゲート絶縁膜製膜その場観察 Hf酸化物 MOCVD 第一原理計算 Prシリケート角度分解光電子分光

项目摘要

原子層有機金属気相成長堆積法(原子層MOCVD法)による高誘電率ゲート酸化膜の製膜を分光エリプソメトリによりモニタリングした結果と、第一原理によるアモルファス薄膜の光学誘電率の計算結果を比較し、単位サイクルごとに形成される極薄膜の組成変化、および中間層形成メカニズムについてのモデルを提案した。また、このモニタリング技術を、より誘電率が高く、かつリーク電流の抑制に十分なバンドオフセットを有する膜として注目されている希土類酸化物極薄膜の原子層MOCVD製膜に応用するため、希土類酸化物の1つであるPr系材料に注目し、シリコン上に堆積した時の界面特性、および電気的特性の詳細を調べた。特に角度分解X線光電子分光法を用いることにより、界面におけるシリケート形成や、シリケート組成の違いに伴うバンドエネルギーパラメータの違いなどを明らかにすることができた。さらに、この高誘電率絶縁膜がSiO_2に比べてバンドオフセットが小さいということに注目し、SiO_2/高誘電率酸化膜/SiO_2積層構造を持つ2重フローティングゲート型不揮発性メモリを考案した。この新しいメモリは、絶縁膜積層構造を間に挟んだ2重フローティングゲートに蓄積された電荷の分極状態の変化を下にある電界効果トランジスタ(MOSFET)で検出するものであり、書き換えは分極状態を変化させることに対応するので、書き換え時にMOSFETのチャネルとフローティングゲートとの電荷のやり取りがないのが特徴である。シミュレーションの結果からは現行のフラッシュメモリよりも書き換え速度が向上するという結果が得られた。また、積層構造の電気特性評価から、高誘電率酸化膜をこの応用に適用する場合の今後の製膜技術の課題についても明らかにした。

The results of the monitoring process for the film formation of high-permittivity dielectric films by the atomic layer metal organic vapor phase growth deposition method (atomic layer MOCVD method) were compared with the results of the first-principle calculation of the optical permittivity of the Alumbra thin film, and the composition changes of the extremely thin films formed by the single-layer sensor and the interlayer formation equipment were proposed. In this paper, we discuss the application of MOCVD technology in rare earth acidizing electrode thin films. We also discuss the interface characteristics and electrical characteristics of rare earth acidizing electrode thin films. Special angle resolution X-ray photoelectron spectroscopy is used in the formation and composition of the interface. In this paper, the SiO_2/high permittivity dielectric film/SiO_2 multilayer structure is studied. This new structure of insulating film multilayer structure contains two layers of charge and polarization state change of accumulated charge. The characteristics of charge and polarization state change of MOSFET are discussed. The result of the process is that the current speed of the process is higher than the current speed. The evaluation of electrical properties of laminated structures and the application of high-permittivity acidified films in future are discussed.