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高誘電率材料と基板界面のアニールによる組成変化の調査

目的

CMOS(complementary metal oxide semiconductor;相補性金属酸化膜半導体)トランジスタの高速化、微細化の流れの中でゲート絶縁膜は酸化シリコン膜から比誘電率の高い材料(高誘電率材料)を使用することが検討されている。アニール(焼鈍)前後、又はアニール(焼鈍)条件の違いによる薄膜と基板界面の組成変化を調べることを目的とした。

方法

HfO2/Si試料をアニール前と700℃でアニール処理したものを高分解能RBS(Rutheford Backscatter-ing Spectrometry;ラザフォード後方散乱分析)により測定し、深さ方向の組成分布を調べた。

試験装置・ソフト

神戸製鋼所製高分解能RBS分析装置

結果

アニール前後でHfのプロファイルに変化は見られなかったがHfO2膜とSi基板との界面にある酸化シリコン膜中の酸素濃度がアニール後に増加していることが分かった。

お客様の成果

ゲート絶縁膜(HfO2膜)の電気特性とアニール条件との関係を明確にし、それらの情報をもとに高誘電率材料の開発に貢献した。

イメージ ※クリックすると拡大します。

  • 図1)HfO2/Si界面の断面TEM観察結果
  • 図2)高分解能RBSによる評価-スペクトル
  • 図3)高分解能RBSによる評価-組成分布

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