高誘電率絶縁膜を用いたＭＯＳ界面の制御技術の開発と次世代高速トランジスタへの展開

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は研究計画に基づき、La-silicate/Si界面への窒素導入を検討した。界面準位は界面応力が原因の一つであると考えられており、界面近傍の応力を緩和することで界面準位のさらなる減少が期待できる。窒素導入による応力緩和はSiO2/Si系で研究されてきたが、La-silicate/Si界面近傍への窒素導入も効果があると考え、この実験を行った。La-silicateをゲート絶縁膜に応用している研究は申請者だけであるが、ガラス材料としてLa-silicateは研究が行われており、La-silicateに窒素を添加すると熱膨張係数が減少するという報告がある。上述した通り、熱膨張係数の違いによって界面近傍に応力が発生するため、窒素導入による熱膨張係数の減少は界面準位の低減につながると考えられる。しかしながら、過剰な窒素導入は逆に界面特性を劣化させるため、最適な窒素量が存在すると考えられる。まずラジカルガンによってSi基板を窒化し、その後にLa2O3を堆積した。電極堆積後の熱処理によってLa-silicate膜形成中に窒素を導入させた。断面TEM像から窒素導入による界面層の形成は、認められなかった。またEELS測定から、La-silicate/Si基板界面へ窒素が導入されていることを確認した。MOSFETのサブスレッショルド特性が改善し、電子移動度が向上したことから、窒素導入によって界面準位が減少したと考えられる。当初の研究計画ではさらに実験的検討を行う予定であったが、就職のために採用期間途中で研究員を辞退したため、その後の検討は行っていない。