金属電極とハフニウム系高誘電率ゲート絶縁膜界面の実効仕事関数変調機構(シリコン関連材料の作製と評価)
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概要
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ハフニウム系高誘電率ゲート絶縁膜上の金属電極の実効仕事関数変調現象を,キャパシタ試料の電気特性ならびにX線光電子分光(XPS)を利用した界面ダイポール観測から評価した.高温熱処理や還元処置によってキャパシタ試料のフラットバンド電圧は負バイアス方向にシフトした.XPS測定から高誘電率絶縁膜中の酸素空孔に起因した界面ダイポールが形成され,金属電極の実効仕事関数が変調されていることが明らかとなった。また、この界面ダイポール形成では,絶縁膜中の酸素空孔起因の欠陥準位から高仕事関数電極側への電子移動に伴うエネルギー利得が,酸素空孔の生成を促進していることを示した.一方,表面清浄化を施した高誘電率絶縁膜上にAu電極を形成した場合,正方向へのフラットバンドシフトを観測し,XPS測定でも先の酸素空孔生成の場合とは逆方向の界面ダイポールの形成を確認した.この現象は,白石らによって提案されているAu/HfSiON界面でのAu-Hf軌道混成に伴う電荷移動によって逆方向の界面ダイポールが生じたためであると理解できる.さらに,軌道混成で生じた界面ダイポールの安定性を評価した結果,真空中やドライ雰囲気中で安定であるのに対し,大気中などのウエットな環境では,界面ダイポールが徐々に解放される現象を見出した.
- 2008-11-28
著者
-
奈良 安雄
半導体先端テクノロジーズ(Selete)
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山田 啓作
早稲田大学ナノテクノロジー研究所
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奈良 安雄
(株)富士通研究所 Ulsi研究部門
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奈良 安雄
(株)半導体先端テクノロジーズ 第一研究部
-
白石 賢二
筑波大院数物
-
志村 考功
大阪大学大学院工学研究科
-
渡部 平司
大阪大学大学院工学研究科
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白石 賢二
筑波大学大学院数理物質科学研究科
-
山田 啓作
筑波大学数理物質科学研究科
-
白石 賢二
筑波大学
-
細井 卓治
広島大学ナノデバイス・システム研究センター
-
喜多 祐起
大阪大学大学院工学研究科
-
細井 卓治
大阪大学大学院工学研究科
-
山田 啓作
筑波大学大学院数理物質科学研究科
-
山田 啓作
早稲田大学:筑波大学
-
山田 啓作
筑波大学大学院数理物質科学研究科:JST-CREST
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