HfSiO(N)膜の欠陥生成と絶縁破壊機構(ゲート絶縁膜,容量膜,機能膜及びメモリ技術)

概要

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HfSiO(N)膜の欠陥生成および絶縁破壊機構について、SILC(Stress Induced Leakage Current)及び、破壊寿命のワイブル分布を用いて調べた。その結果、HfSiO(N)膜の絶縁破壊過程は、SiO_2の絶縁破壊のモデルとしてよく用いられるパーコレーションモデルで説明可能であることがわかった。しかし、HfSiON膜の欠陥生成率はSi0_2よりも3桁大きく、また、破壊に至るまでの臨界欠陥密度はSi0_2よりも1桁程度小さいことから、欠陥生成や欠陥サイズはSiO_2と異なっている可能性が考えられる。また、窒素添加による、膜の均質化は欠陥生成を抑制することが明らかになった。さらに、ワイブルプロットの傾きβがEOTで整理できることから、膜中の欠陥が及ぼす領域は膜の誘電率と相関を持つ可能性も示された。これらの結果から、欠陥生成および欠陥の性質は膜の組成や膜構造に強く依存し、High-kゲート絶縁膜の信頼性において重要な問題であるといえる。
社団法人電子情報通信学会の論文
2004-06-15