シリコングルマニウム層の格子定数制御による多機能型LSI用バッファ層の創製

Si集積回路の高性能化を実現する多機能LSI用バッファ層の創製を目指し、本年度は外部ストレス印加膜(SiN)による歪導入を検討した。SOI(top Si厚:340nm)基板のtop Si層をパターン加工し、その下部の埋め込み酸化膜の一部をエッチングすることで、Si突起部を有する立体構造を作製した。その後ストレッサーとしてSiN膜(膜厚:200nm)を化学気相堆積(CVD)法により形成した。立体構造の中心付近の歪率を顕微ラマン散乱分光で評価したところ、圧縮歪が印加されていることが判明した。立体構造の長さZを変化したところ、Z増加につれ、歪率が増大するが、Zが6m以上では歪率0.5%で飽和した。これは、立体構造の長さが短いと、それを支えるベース部分のSOI構造に立体構造が拘束されるためと考えられる。次に、歪方向の多様化を目指し、水素導入型CVD法によるストレスソースを検討した。水素導入型SiN(膜厚:200nm)を成膜した立体構造試料の歪率を評価したところ、伸張歪が導入されていることが判った。立体構造の長さZを変化したところ、Z増加につれ、歪率が増大し、Zが8m以上では歪率0.4%で飽和した。これは、SiN膜中に取り込まれた水素原子により、SiNの原子結合が伸張した事に起因すると考えられる。このように導入された伸張歪及び圧縮歪は、ストレスソースを厚膜化する事により、歪率を更に向上可能と期待される。これらの結果は、ストレスソース内の水素量を制御することで、格子定数が可変な多機能LSI用バッファ層を創製できることを示唆する重要な成果である。

Si集積回路の高性能化を実現する多機能LSI用バッファ層の創製を目指し、本年度は外部ストレス印加膜(SiN)による歪導入を検討した。SOI(top Si厚:340nm)基板のtop Si層をパターン加工し、その下部の埋め込み酸化膜の一部をエッチングすることで、Si突起部を有する立体構造を作製した。その後ストレッサーとしてSiN膜(膜厚:200nm)を化学気相堆積(CVD)法により形成した。立体構造の中心付近の歪率を顕微ラマン散乱分光で評価したところ、圧縮歪が印加されていることが判明した。立体構造の長さZを変化したところ、Z増加につれ、歪率が増大するが、Zが6m以上では歪率0.5%で飽和した。これは、立体構造の長さが短いと、それを支えるベース部分のSOI構造に立体構造が拘束されるためと考えられる。次に、歪方向の多様化を目指し、水素導入型CVD法によるストレスソースを検討した。水素導入型SiN(膜厚:200nm)を成膜した立体構造試料の歪率を評価したところ、伸張歪が導入されていることが判った。立体構造の長さZを変化したところ、Z増加につれ、歪率が増大し、Zが8m以上では歪率0.4%で飽和した。これは、SiN膜中に取り込まれた水素原子により、SiNの原子結合が伸張した事に起因すると考えられる。このように導入された伸張歪及び圧縮歪は、ストレスソースを厚膜化する事により、歪率を更に向上可能と期待される。これらの結果は、ストレスソース内の水素量を制御することで、格子定数が可変な多機能LSI用バッファ層を創製できることを示唆する重要な成果である。