極薄LaO_xからHfO_2/SiO_2層へのLa原子の拡散(ショートプレゼンテーション,ゲート絶縁薄膜,容量膜,機能膜及びメモリ技術)

概要

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800℃ O_2雰囲気中熱処理したHfO_2(〜4.0nm)/SiO_2(〜3.8nm)/Si上にMOCVDによりLaO_x(1.3nm)を形成し、N_2雰囲気中熱処理(600〜1000℃,2min)によるHfO_2膜中へのLa原子の拡散が化学構造や欠陥準位密度へ与える影響を評価した。X線光電子分光および全反射赤外吸収分光分析より、1000℃の熱処理では、La原子がHfO_2膜中を拡散しSiO_2層まで達することで、Si原子も試料表面近傍まで拡散し、シリケート化が進行することが分かった。また、La原子の深さ方向プロファイルに理論曲線をフィッティングさせることより、La原子のHfO_2膜中への拡散係数は、600℃で〜3x10^<-17>cm^2/s、800℃で〜2x10^<-16>cm^2/sであることが示された。光電子収率分光法より、Siの伝導帯下端より深いエネルギー領域(エネルギー幅〜2eV)において、HfO_2膜中へのLa原子の拡散により、欠陥密度が減少することを明らかにした。
社団法人電子情報通信学会の論文
2009-06-12