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次世代ULSIに向けた希土類系高誘電率ゲート絶縁膜/伸張歪ゲルマニウム構造の構築

下一代超大规模集成电路稀土基高介电常数栅绝缘膜/拉伸应变锗结构的构建

基本信息

批准号：
11J06058
负责人：
加藤公彦
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

高性能かつ低消費電力なCMOSデバイスの実現に向け、金属/希土類系高誘電率(high-k)ゲート絶縁膜/歪ゲルマニウム(Ge)ゲートスタック構造が着目されている。High-k絶縁膜/歪Ge界面においては、界面反応抑制および歪に与える影響の低減のため、低温での膜形成プロセスが重要である。一方、低温での希土類酸化膜や金属膜の形成プロセスが、希土類材料物性および材料界面特性に与える影響の理解は十分ではない。本研究では、高誘電率かつ低リーク電流の両立が期待されるプラセオジム(Pr)酸化膜の物性制御、および、金属/希土類酸化膜/半導体積層構造における異種材料界面構造制御を目指した。有機金属化学気相堆積法による300℃での低温希土類酸化膜形成では、膜形成時の酸化剤分圧が、希土類材料の価数制御に有効であることを見出した。酸化剤分圧の低減により、4価と比較して3価のPr酸化膜の割合が増大し、誘電率の増大が実証された。GeもしくはSi上にPr酸化膜を堆積したところ、Pr酸化膜中および表面への半導体材料の拡散が見られた。絶縁膜中へのIV族材料の添加は酸化膜の結晶構造変化を導き、高誘電率六方晶Pr_2O_3の形成には、半導体材料の拡散の抑制が重要であることが明らかとなった。High-k絶縁膜/Ge上への金属膜形成の影響を調べたところ、還元性の高い金属(Al,W)を形成した試料ではGe酸化物量が減少し、一方、還元性の低いAuやPtの場合では増大した。これらの金属種による違いは、金属酸化物形成の熱力学的安定性により説明可能であり、還元性の高い金属膜にはPr酸化膜/Ge構造内の酸素が供給されたと考えられる。酸素拡散に伴い低酸素分圧状態のPr酸化膜/Ge界面では、Ge酸化物の還元反応が支配的となる。そのため、Alを電極に用いた試料においては、Au電極試料と比較して、界面準位密度の増大が認められた。

High performance, low power consumption, CMOS devices, metal/rare earth systems, high dielectric constant (high-k), high dielectric constant (Ge), high dielectric constant (Ge). High-k insulation film/Ge interface, interface reflection inhibition, and low temperature film formation are important On the one hand, the formation of rare earth acidified film and metal film at low temperature, the physical properties of rare earth materials and the influence of material interface characteristics are very difficult to understand. In this study, the control of physical properties of acidified (Pr) films and the control of interface structure of dissimilar materials in metal/rare earth acidified films/semiconductor multilayer structures were studied. Organic metal chemical phase deposition method for the formation of low-temperature rare earth acidizing film, film formation of acidizing agent pressure, rare earth material number control has been found The decrease of acid component pressure, the increase of conductivity and the increase of separation of Pr-acid film were observed. Ge on Si, Pr on Si. The addition of group IV materials in insulating films is important for the formation of hexagonal Pr_2O_3 with high permittivity and the suppression of dispersion of semiconductor materials. The influence of metal film formation on High-k insulating film/Ge layer was also studied. The formation of High-k insulating film/Ge layer was also studied. The amount of Ge acid decreased, and the amount of Au and Pt increased. The thermodynamic stability of the formation of metallic acid compounds is explained by the existence of metallic oxide films and the supply of acid compounds in Ge structures. Acid dispersion is accompanied by low acid partial pressure state, Pr acidified film/Ge interface, Ge acidified compound and elemental reaction control. The increase in the interface potential density of the Al and Au electrode samples was recognized by comparison.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

テトラエトキシゲルマニウムを用いた原子層堆積法によるGe酸化膜の形成

使用四乙氧基锗通过原子层沉积形成Ge氧化膜

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉田鉄兵;加藤公彦;柴山茂久;坂下満男;竹内和歌奈;田岡紀之;中塚理;財満鎭明
通讯作者：
財満鎭明

Effect of Gate Metal on Chemical Bonding State in Metal/Pr-oxide/Ge Gate Stack Structure

栅极金属对金属/氧化镨/Ge栅极叠层结构化学键态的影响

DOI：
10.1016/j.sse.2013.01.029
发表时间：
2013
期刊：
Solid State Electronics
影响因子：
0
作者：
Kimihiko Kato;Mitsuo Sakashita;Wakana Takeuchi;Noriyuki Taoka;Osamu Nakatsuka;Shigeaki Zaima
通讯作者：
Shigeaki Zaima

Effect of Interfacial Reactions in Radical Process on Electrical Properties of Al_2O_3/Ge Gate Stack Structure

自由基过程中界面反应对Al_2O_3/Ge栅叠层结构电性能的影响

DOI：
10.1088/1742-6596/417/1/012001
发表时间：
2013
期刊：
Journal of Physics : Conference Series
影响因子：
0
作者：
Kimihiko Kato;Mitsuo Sakashita;Wakana Takeuchi;Osamu Nakatsuka;Shigeaki Zaima
通讯作者：
Shigeaki Zaima

テトラエトキシゲルマニウムを用いた極薄Ge酸化膜の形成

使用四乙氧基锗形成超薄Ge氧化膜