講演名 2013-06-18
酸化剤分圧およびSi拡散の制御によるPr酸化膜結晶構造制御(高誘電率膜,界面制御,メモリ技術,ゲート絶縁薄膜,容量膜,機能膜及びメモリ技術)
加藤 公彦, 坂下 満男, 竹内 和歌奈, 田岡 紀之, 中塚 理, 財満 鎭明,
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抄録(和) Higher-kゲート絶縁膜として着目される六方晶Pr酸化膜の実現に向け,Pr酸化膜形成時のH_2O分圧(P_)やPr酸化膜中へのSi拡散が,希土類元素であるPrの価数やPr酸化膜の結晶構造に与える影響を明らかにした.P_の減少は,Pr酸化膜中におけるPrO_2(Pr^<4+>)相に対するPr_2O_3(Pr^<3+>)相割合の増大を導き,誘電率の増大が実証された.同時に,P_は,六方晶Pr_2O_3の結晶サイズにも影響を及ぼす.よって,MOCVDによる膜形成時のP_は,300℃と非常に低いプロセス温度においても,希土類元素の価数や酸化物の結晶構造に強く影響することが明らかとなった.また,真空中およびN_2雰囲気中におけるPr酸化膜/SiO_2/Si構造に対する熱処理の影響を評価したところ,真空中熱処理において六方晶Pr_2O_3の結晶化の促進が確認された.角度分解XPS測定より,真空中熱処理においては,Pr酸化膜中へのSi拡散が抑制されることがわかった.以上より,高誘電率六方晶Pr_2O_3相の形成には,Pr酸化膜中の酸素濃度の制御およびSi拡散の抑制が共に重要であることが明らかとなった.
抄録(英) For realization of hexagonal Pr_2O_3 thin film as higher-k gate dielectrics, we have investigated the effect of H_2O partial pressure (P_) during the Pr-oxide film formation and the Si diffusion into the Pr-oxide films on both the Pr valence state and the crystalline structure of the Pr-oxide films. The decrease in P_ increases the ratio of Pr_2O_3 (Pr^<3+>) phase to PrO_2 (Pr^<4+>) phase in the film, and it effectively increases the permittivity of the Pr-oxide film. At the same time, the P_ value changes the grain size of hexagonal Pr_2O_3 in the amorphous Pr-oxide film. Therefore, P_ during the Pr-oxide film formation by MOCVD at as low as 300℃ strongly affects on the Pr valence state and crystalline structure of the Pr-oxide film. Also, the annealing of the Pr-oxide/SiO_2/Si structure in vacuum promotes the crystallization of the hexagonal Pr_2O_3 phase, although the annealing in N_2 ambient forms cubic Pr_2O_3 phase. The angle resolved XPS measurement reveals that the Si diffusion into the Pr-oxide film is suppressed with the annealing in vacuum compared to that in N_2 ambient. It is concluded that both the control of oxygen concentration in the Pr-oxide film and the suppression of the Si diffusion into the Pr-oxide film is quite important to realize the high permittivity hexagonal Pr_2O_3 structure.
キーワード(和) Pr酸化膜 / 結晶構造 / H_2O分圧 / Si拡散
キーワード(英) Pr-oxide / crystalline structure / H_2O partial pressure / Si diffusion
資料番号 SDM2013-44
発行日

研究会情報
研究会 SDM
開催期間 2013/6/11(から1日開催)
開催地(和)
開催地(英)
テーマ(和)
テーマ(英)
委員長氏名(和)
委員長氏名(英)
副委員長氏名(和)
副委員長氏名(英)
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)
本文の言語 JPN
タイトル(和) 酸化剤分圧およびSi拡散の制御によるPr酸化膜結晶構造制御(高誘電率膜,界面制御,メモリ技術,ゲート絶縁薄膜,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) Control of Pr-Oxide Crystalline Phase by Regulating Oxidant Partial Pressure and Si Diffusion
サブタイトル(和)
キーワード(1)(和/英) Pr酸化膜 / Pr-oxide
キーワード(2)(和/英) 結晶構造 / crystalline structure
キーワード(3)(和/英) H_2O分圧 / H_2O partial pressure
キーワード(4)(和/英) Si拡散 / Si diffusion
第 1 著者 氏名(和/英) 加藤 公彦 / Kimihiko KATO
第 1 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
第 2 著者 氏名(和/英) 坂下 満男 / Mitsuo SAKASHITA
第 2 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
第 3 著者 氏名(和/英) 竹内 和歌奈 / Wakana TAKEUCHI
第 3 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
第 4 著者 氏名(和/英) 田岡 紀之 / Noriyuki TAOKA
第 4 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
第 5 著者 氏名(和/英) 中塚 理 / Osamu NAKATSUKA
第 5 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
第 6 著者 氏名(和/英) 財満 鎭明 / Shigeaki ZAIMA
第 6 著者 所属(和/英) 名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University
発表年月日 2013-06-18
資料番号 SDM2013-44
巻番号(vol) vol.113
号番号(no) 87
ページ範囲 pp.-
ページ数 6
発行日