HfO_2/Ge(100)構造における光電子分光分析(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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化学溶液洗浄したGe(100)基板上に反応性電子ビーム(EB)蒸着により堆積した極薄HfO_2膜(膜厚2.1〜5.4nm)を、基板温度550℃で超高真空中(〜1.0×10^6Pa)熱処理し、HfO_2膜中及び界面の化学結合状態及びエネルギーバンドアライメントを分析した。その結果、HfO_2膜堆積時に、HfO_2膜中に〜18at.%程度のGe原子が拡散することが分った。その後、超高真空中で熱処理(550℃)した場合、Ge原子は、最表面には存在しないものの、上層部では〜30at.%程度、1nm以下の領域では、〜10at.%程度存在することが分った。Ols光電子エネルギー損失スペクトルのしきい値エネルギーより、Ge(100)基板上に堆積したHfO_2膜のバンドギャップ(Eg)は、2.1〜5.4nmの膜厚領域において6.15eV一定と求められた。また、超高真空中熱処理においてもEg値は変化しない。価電子帯スペクトルの波形分離結果から、HfO_2/Ge(100)界面の価電子帯不連続量は3.35eVと決定できた。
2006-06-14