| 講演名 | 2008-06-10 Ru/HfSiONゲートスタックのバックサイドX線光電子分光分析 : Ruの実効仕事関数変化の起源(メタルゲート/High-k絶縁膜スタック,ゲート絶縁膜,容量膜,機能膜及びメモリ技術) 森 大樹, 大田 晃生, 吉永 博路, 宮崎 誠一, 門島 勝, 奈良 安雄, |
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| 抄録(和) | 厚さ1～6nmのSiO_2もしくは0.7nmのSiON上に、～2.5nmのHfSiONを形成後、仕事関数制御メタルとして10nmのRu、50nmのWを堆積した。試料裏面側からSi基板をウェットエッチングにより除去し、ゲート絶縁膜越しにRuの実効仕事関数および化学結合状態をX線光電子分光法により評価した。Ru/HfSiON/SiO_2ゲートスタックにおいて、Ruゲートの実効仕事関数値は、下地SiO_2膜厚が6nmの試料では、真空仕事関数値(～4.95eV)と同等な～4.96eVあるのに対して、下地SiO_2膜厚～1nmでは約0.2eV低下する。同様に、下地SiON層の場合も、～0.25eVの実効仕事関数値の低下が観測された。また、実効仕事関数低下が顕著である下地1nmSiO_2および0.7nmSiONの試料において、バックサイド側からの絶縁膜層薄膜化過程で、実効仕事関数値や内部ポテンシャルの変化は観測されない。また、UV-O_3処理によりRuの実効仕事関数値が真空仕事関数値まで回復することから、HfSiON/下地層界面近傍での酸素空孔生成と上部界面での酸素拡散がRu/HfSiON界面ダイポールの形成に深く関与している可能性が高い。 |
| 抄録(英) | 2.5nm-thick HfSiON layers were deposited on 1, 2, 3.5, 6nm-thick thermally-grown SiO_2 or 0.7nm-thick SiON by atomic layer chemical vapor deposition (ALD). After that, a 10nm-thick Ru layer and a 50nm-thick W layer were formed sequentially by DC sputtering. To evaluate directly the effective work function of Ru and to characterize chemical bonding features and inner potential change in the gate stack, a part of Si substrate was removed completely by wet-chemical etching and high resolution backside X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed. The Ru effective work function value for the sample with 6nm-thick bottom SiO_2 layer is equal to the vacuum work function value of elemental Ru. As the bottom SiO_2 thickness decrease down to 1nm, the effective work function value is reduced by about 0.2eV. And, in the case for the sample with bottom 0.7nm-thick SiON layer, the reduction of effective work function of Ru gate was also observed. From the depth analysis of these samples, we found the almost no change in the effective work function value and inner potential in the dielectric stack with thinning HfSiON/SiO_2 layer. In addition, for the sample with 1nm-thick bottom SiO_2 layer, the effective work function value of Ru was recovered by UV-O_3 treatment. These results can be interpreted that the oxygen vacancies which generated at the HfSiON/SiO_2 or HfSiON/SiON interface are diffused toward Ru/HfSiON interface and result in the formation of interfacial dipole layer. |
| キーワード(和) | 仕事関数 / フェルミレベルピニング / ゲートスタック / X線光電子分光法 / バックサイドエッチング |
| キーワード(英) | Work Function / Fermi Level Pinning / Gate Stack / X-ray Photoelectron Spectroscopy / Back-side Etching |
| 資料番号 | SDM2008-50 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2008/6/2(から1日開催) |
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| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Silicon Device and Materials (SDM) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | Ru/HfSiONゲートスタックのバックサイドX線光電子分光分析 : Ruの実効仕事関数変化の起源(メタルゲート/High-k絶縁膜スタック,ゲート絶縁膜,容量膜,機能膜及びメモリ技術) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Backside X-ray Photoelectron Spectroscopy of Ru/HfSiON Gate Stack : Origin of Charge in Effective Work Function of Ru |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 仕事関数 / Work Function |
| キーワード(2)（和/英） | フェルミレベルピニング / Fermi Level Pinning |
| キーワード(3)（和/英） | ゲートスタック / Gate Stack |
| キーワード(4)（和/英） | X線光電子分光法 / X-ray Photoelectron Spectroscopy |
| キーワード(5)（和/英） | バックサイドエッチング / Back-side Etching |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 森 大樹 / Taiki MORI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Grad. School of AdSM, Hiroshima Univ. |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 大田 晃生 / Akio OHTA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Grad. School of AdSM, Hiroshima Univ. |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 吉永 博路 / Hiromichi YOSHINAGA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Grad. School of AdSM, Hiroshima Univ. |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 宮崎 誠一 / Seiichi MIYAZAKI |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Grad. School of AdSM, Hiroshima Univ. |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 門島 勝 / Masaru KADOSHIMA |
| 第 5 著者 所属（和/英） | (株)半導体先端テクノロジーズ Semiconductor Leading Edge Technologies. Inc. |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 奈良 安雄 / Yasuo NARA |
| 第 6 著者 所属（和/英） | (株)半導体先端テクノロジーズ Semiconductor Leading Edge Technologies. Inc. |
| 発表年月日 | 2008-06-10 |
| 資料番号 | SDM2008-50 |
| 巻番号（vol） | vol.108 |
| 号番号（no） | 80 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
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