高周波バイアススパッタリング法による強誘電体薄膜の低温成長

高频偏压溅射法低温生长铁电薄膜

• 批准号: 08875129
• 负责人: 光田 好孝
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08875129/
• 关键词: 強誘電体薄膜; バイアススパッタリング; チタン酸バリウム; 高周波基板バイアス; 低温結晶化; 比誘電率

半導体メモリーの高集積化に伴い、現在使用されている酸窒化膜にかわるキャパシタ材料の模索が行われている。代表的な次世代キャパシタ材料には、チタン酸バリウムを始めとする強誘電体薄膜がある。現在、実用化に向けた研究が精力的に行われているが、薄膜堆積後に500℃以上の高温でアニールして結晶化をする必要があり、さまざまな弊害が予測されている。そこで、本研究では、チタン酸バリウムを例に取り、基板へのイオン衝撃を利用した低温環境下での結晶化を試みた。外磁場型高周波スパッタリング装置を用いてアルゴン雰囲気(0.2Pa)中でシリコン基板上にチタン酸バリウム薄膜を堆積した。このとき、基板温度っを250℃以下に保ち、高周波負バイアス(平均電圧0〜300V)を印加した。結晶性の評価にはX線回折を、比誘電率の測定にはLCRメーターを用いた。基板温度250℃ターゲット入力2.1W/cm^2で堆積した場合、0〜200Vまでの基板負バイアスでは薄膜は非晶質であったが、200V以上の負バイアスで結晶化し負バイアスの増加に伴い結晶性も向上した。4.3W/cm^2で堆積すると、結晶化が開始する負バイアス値が下がり200Vから結晶化が始まった。これは、基板へのイオンフラックスが向上したことによるものと考えられる。200℃の基板温度でも同様の傾向であったが結晶化にはやや高い負バイアスを必要とした。得られた薄膜の比誘電率を測定したところ、0Vで堆積した光晶質膜では約18程度、また-200Vで堆積した結晶膜では約300となった。この値は、600℃アニール処理したものよりも優れた値である。以上より、基板負バイアスを印加することにより、チタン酸バリウム結晶膜を低基板温度で作製することに成功した。得られた比誘電率は1Mb級のdRAMに応用可能な値であり、次世代キャパシタ材料作製に関する本プロセスの有効性が実証できた。

Semiconductor materials are highly integrated and currently use acid-coated film materials such as molds and molds. The representative next-generation キャパシタ material には and the チタン acid バリウムをstarting めとするstrong dielectric film がある. Now, using the energy of chemical research and development, the film can be deposited at temperatures above 500°C. The high-temperature crystallization is necessary and the harmful effects are predictable.そこで, this study is carried out, the チタン acid バリウムを example is taken out, and the substrate is used to でのcrystallization in a low temperature environment. The external magnetic field type high-frequency electromagnetic wave device is used in the electromagnetic field (0. 2Pa) In the でシリコン substrate, the にチタン acid ババウム thin film is deposited.このとき, the substrate temperature is 250℃ or less, and the high-frequency negative voltage (average voltage 0~300V) is guaranteed. The evaluation of crystallinity is based on the X-ray refractoriness and the measurement of specific permittivity, and the LCR method is used. The substrate temperature is 250℃, the input power is 2.1W/cm^2, the deposition is applied, the substrate negative pressure is 0~200V The thin film is amorphous and the negative voltage above 200V is crystallized and the negative voltage is increased and the crystallinity is increased. 4.3W/cm^2 で Stacking す る と, crystallization が す る す る negative バ イ ア ス が 下 が り 200V か ら crystallization が ま っ た.これは、substrate へのイオンフラックスがUPしたことによるものと卡えられる. The substrate temperature of 200℃ is the same as the tendency of crystallization, and the high negative temperature is necessary. The specific permittivity of the thin film was measured to be about 18 degrees, the 0V deposited photocrystalline film was about 18 degrees, and the deposited crystalline film at 0V-200V was about 300 degrees.この値は, 600℃ アニール treatment したものよりも优れた値である. The above-mentioned より, substrate negative バイアスをprinted することにより, チタン acid バリウム crystalline film and low substrate temperature were successfully produced. It is possible to use the 1Mb-class dRAM and the next-generation dRAM with specific dielectric rate, and the effectiveness of the next-generation DRAM material has been proven.