| 講演名 | 2008-06-10 TiAlN/HfSiONゲートスタックにおけるX線光電子分光分析 : Al拡散による実効仕事関数変化の緩和(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) 大田 晃生, 森 大樹, 吉永 博路, 宮崎 誠一, 門島 勝, 奈良 安雄, |
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| 抄録(和) | 厚さ～1nmSiO_2/Si(100)上に、膜厚～2.5nmのHfSiON膜を形成した後、仕事関数制御メタルとして厚さ～30nmのTiAlN(Ti:Al=75:25)およびTiNを堆積し、1000℃で熱処理を行った。基板Siをウェットエッチングにより除去し、絶縁膜越しTiAlNおよびTiNゲートの実効仕事関数値を光電子信号の低運動エネルギー(高結合エネルギー端)のしきい値から評価した結果、熱処理前は4.80eVであったTiAlNの実効仕事関数値が、1000℃熱処理によって4.71eVに低下する。一方、1000℃熱処理したTiNの実効仕事関数値は4.51eVであり、表面側から測定したTiNおよびTiAINの仕事関数値が～4.85eV程度でほぼ同等であることから、TiNに比べ、TiAlNでは1000℃熱処理による実効仕事関数値の低下量は緩和することが分った。内殻光電子スペクトル分析により、1000℃熱処理によりTi-N-Al結合成分の減少とAl-O結合成分の増大が観測されており、実効仕事関数値の低下量の緩和は、TiAlNゲートからHfSiON層にAlおよびN原子が拡散・混入したことに起因すると考えられる。 |
| 抄録(英) | ～30nm-thick TiAlN and TiN gate were deposited on HfSiON/SiO_2/Si(100) stack structure and followed by anneal at 1000℃. After removal of Si layer from the backside, the chemical bonding features and effective work function of TiAlN or TiN gate were directly evaluated through the dielectric layer by using high-resolution X-ray photoelectron photoelectron spectroscopy (XPS). And, we found that the effective work function of TiAlN on HfSiON/SiO_2(1nm) was decreased from 4.80 to 4.71eV with 1000℃ anneal. Taking account to the fact that the effective work function value of TiN on HfSiON after 1000℃ anneal was 4.51eV, TiAlN gate was effectively suppressed the work function change with anneal as compared to TiN gate. From the core-line spectra of TiAlN/HfSiON stack structure, we observed that the decrease of Ti-Al-N bonding units and increase of Al-O bonding units by 1000℃ anneal. Thus, the reduction of work function change can be interpreted to the diffusion and incorporation of Al and N atom into the HfSiON layer. |
| キーワード(和) | Metal/High-kゲートスタック / TiAlN / HfSiON / 実効仕事関数 / X線光電子分光法 |
| キーワード(英) | Metal/High-k Gate Stack / HISiON / TiAlN / Effective Work Function / X-ray photoelectron spectroscopy |
| 資料番号 | SDM2008-52 |
| 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) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
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| 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） | TiAlN/HfSiONゲートスタックにおけるX線光電子分光分析 : Al拡散による実効仕事関数変化の緩和(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） | XPS Study of TiAlN/HfSiON Gate Stack : Reduction of Effective Work Function Change Induced by Al Diffusion |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | Metal/High-kゲートスタック / Metal/High-k Gate Stack |
| キーワード(2)（和/英） | TiAlN / HISiON |
| キーワード(3)（和/英） | HfSiON / TiAlN |
| キーワード(4)（和/英） | 実効仕事関数 / Effective Work Function |
| キーワード(5)（和/英） | X線光電子分光法 / X-ray photoelectron spectroscopy |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 大田 晃生 / Akio OHTA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Graduate School of AdSM, Hiroshima University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 森 大樹 / Taiki MORI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Graduate School of AdSM, Hiroshima University |
| 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 Graduate School of AdSM, Hiroshima University |
| 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 Graduate School of AdSM, Hiroshima University |
| 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 | SDM2008-52 |
| 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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