放射光光電子分光によるULSI極薄ゲート絶縁膜の解析

使用同步辐射光电子能谱分析 ULSI 超薄栅极绝缘膜

• 批准号: 05J11750
• 负责人: 豊田 智史
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11750/
• 关键词: 光電子分光; 放射光; ゲート絶縁膜; バンド不連続; 電荷分布; 元素濃度分布

今年度の研究実施状況をまとめると下記3点である、。(I)絶縁膜/シリコン界面におけるバンド不連続の精密決定法に関して研究を行った。バンド不連続はゲードリーク電流解析等において必要不可欠なパラメータであり、高精度な決定法の確立が強く望まれている。光電子分光・X線吸収分光を組み合わせた解析によって、実験的な誤差要因を明らかにすることができ、高い精度を有するバンド不連続決定法を実現した。(II)ゲート絶縁膜/シリコン界面における電気的な性質を評価する手法に関する研究を行った。具体的には光照射に伴う内殻スペクトルの経時変化を測定・解析し、ゲート絶縁膜/シリコン構造における深さ方向の電荷分布をモデル化した。(III)ゲート絶縁膜/シリコン界面における化学状態を解析する手法に関する研究を行った。角度分解光電子分光法は非破壊で深さ方向の元素濃度分析が可能であることから広く用いられているが、あくまでも定性的な評価に留まることが多い。そこで、定量的な元素濃度分布の解析手法として、最大エントロピー法を用いた解析プログラムを開発することに成功し、積層構造試料に対して適用した。

This year's research implementation status is recorded in 3 points. (I)A study on the precise determination of the interface between the insulating film and the silicon film was carried out For example, it is necessary to establish a high-precision determination method for current analysis. Photoelectron spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy are combined to analyze and determine the main causes of errors. (II)The study of the electrical properties of the insulating film/film interface was carried out. Specific light irradiation accompanied by internal shell temperature changes in the measurement, analysis, insulation film/temperature structure in the deep direction of the charge distribution (III)The method of analyzing the chemical state of the film Angle resolution photoelectron spectroscopy analysis of elemental concentrations in the non-destructive direction is possible and qualitative. The analytical method of quantitative element concentration distribution is suitable for the application of the maximum element concentration method.

项目成果

Chemical-state-resolved in-depth profiles in gate stack films studied by angle-resolved photoemission spectroscopy using synchrotron radiadon

使用同步辐射的角分辨光电子能谱研究栅堆叠薄膜中化学态分辨的深度剖面

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Toyoda;J.okabayashi;M. oshima;Z.Liu;G.L.Liu;K.Ikeda;and K. Usuda
• 通讯作者: and K. Usuda

Precise determination of band offsets and chemical states in SiN∕Si studied by photoemission spectroscopy and x-ray absorption spectroscopy

• DOI: 10.1063/1.2035894
• 发表时间: 2005-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. Toyoda;J. Okabayashi;H. Kumigashira;M. Oshima;G. L. Liu;Zhi Liu;K. Ikeda;K. Usuda

Annealing-temperature dependence: Mechanism of Hf silicidation in HfO2 gate insulators on Si by core-level photoemission spectroscopy

• DOI: 10.1063/1.2150600
• 发表时间: 2006-01
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: S. Toyoda;J. Okabayashi;H. Takahashi;H. Kumigashira;M. Oshima;M. Niwa;K. Usuda;G. L. Liu

Depth profiling of chemical states and charge density in HfSiON by photoemission snectroscopy using synchrotron radiation

使用同步辐射的光电发射光谱法对 HfSiON 中的化学态和电荷密度进行深度分析

• 发表时间: 2008
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 92
• 作者: T.Tanimura;S.Toyoda;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Mechanism of Hf-silicide formation at interface between poly-Si electrode and HfO2/Si gate stacks studied by photoemission and x-ray absorption spectroscopy

• DOI: 10.1063/1.2206610
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: H. Takahashi;J. Okabayashi;S. Toyoda;H. Kumigashira;M. Oshima;K. Ikeda;G. L. Liu;Zhi Liu;K. Usuda