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

高介电常数绝缘膜MOS接口控制技术的开发及其在下一代高速晶体管中的应用

• 批准号: 13J08771
• 负责人: 川那子 高暢
• 金额: $ 1.77万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08771/
• 关键词: 高誘電率絶縁膜; La-silicate; 界面特性; 界面準位; 基板面方位

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。

This year, we will discuss the introduction of substrate and La-silicate/Si interface elements in the research project. Interface alignment is a cause of interface tension. Interface tension is relaxed. Interface alignment is expected to decrease. Study on the effect of introduction of silicone near SiO2/Si interface La-silicone materials are used in the study of thermal expansion coefficient reduction. The thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient are not consistent with each other. The thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient are not consistent with each other. For example, the interface characteristics of the reverse phase are deteriorated due to the introduction of excessive elements, and the optimum amount of elements exists. The Si substrate was melted and La2O3 was deposited. The heat treatment after electrode deposition is used to introduce elements into La-silicate film formation. TEM images of cross sections show the formation of an interface layer. Also, it was confirmed that La-silicate/Si substrate interface elements were introduced during EELS measurement. MOSFET's switching characteristics are improved, electron mobility is increased, and the interface level is reduced. The original research plan was to be implemented in advance, and the researcher was to be dismissed during the period of employment.

项目成果

Comparative study of electrical characteristics in (1 0 0) and (1 1 0) surface-oriented nMOSFETs with direct contact La-silicate/Si interface structure

具有直接接触La-硅酸盐/Si界面结构的(1 0 0)和(1 1 0)表面取向nMOSFET电特性的比较研究

• DOI: 10.1016/j.sse.2013.02.021
• 发表时间: 2013
• 期刊: Solid-state Electronics
• 影响因子: 1.7
• 作者: T. Kawanago;K. Kakushima;P. Ahmet;Y. Kataoka;A. Nishiyama;N. Sugii;K. Tsutsui;K. Natori;T. Hattori;H. Iwai
• 通讯作者: H. Iwai