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J-GLOBAL ID：200902217114386104   整理番号：09A0100570

金属電極とハフニウム系高誘電率ゲート絶縁膜界面の実効仕事関数変調機構

Mechanisms of Effective Work Function Modulation of Metal/Hf-based High-k Gate Stacks

著者 (7件)： 渡部平司 (大阪大 大学院工学研究科) ,  喜多祐起 (大阪大 大学院工学研究科) ,  細井卓治 (大阪大 大学院工学研究科) ,  志村考功 (大阪大 大学院工学研究科) ,  白石賢二 (筑波大 大学院数理物質科学研究科) ,  奈良安雄 (半導体先端テクノロジーズ) ,  山田啓作 (早稲田大 ナノテクノロジー研)
資料名： 電子情報通信学会技術研究報告  (IEICE Technical Report (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers))
巻： 108  号： 335(SDM2008 184-195)  ページ： 21-25  発行年： 2008年11月28日 
JST資料番号： S0532B  ISSN： 0913-5685  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： ハフニウム系高誘電率ゲート絶縁膜上の金属電極の実効仕事関数変調現象を,キャパシタ試料の電気特性ならびにX線光電子分光(XPS)を利用した界面ダイポール観測から評価した。高温熱処理や還元処置によってキャパシタ試料のフラットバンド電圧は負バイアス方向にシフトした。XPS測定から高誘電率絶縁膜中の酸素空孔に起因した界面ダイポールが形成され,金属電極の実効仕事関数が変調されていることが明らかとなった。また,この界面ダイポール形成では,絶縁膜中の酸素空孔起因の欠陥準位から高仕事関数電極側への電子移動に伴うエネルギー利得が,酸素空孔の生成を促進していることを示した。一方,表面清浄化を施した高誘電率絶縁膜上にAu電極を形成した場合,正方向へのフラットバンドシフトを観測し,XPS測定でも先の酸素空孔生成の場合とは逆方向の界面ダイポールの形成を確認した。この現象は,白石らによって提案されているAu/HfSiON界面でのAu-Hf軌道混成に伴う電荷移動によって逆方向の界面ダイポールが生じたためであると理解できる。さらに,軌道混成で生じた界面ダイポールの安定性を評価した結果,真空中やドライ雰囲気中で安定であるのに対し,大気中などのウエットな環境では,界面ダイポールが徐々に解放される現象を見出した。(著者抄録)

シソーラス用語： 電極 ,  ハフニウム化合物 ,  ケイ酸塩 ,  誘電率 ,  ゲート【半導体】 ,  *絶縁膜 ,  界面 ,  仕事関数 ,  酸素 ,  空格子点 ,  容量電圧特性 ,  X線光電子分光法 ,  *MIS構造 ,  薄膜コンデンサ ,  金属電極

分類 (2件)： 金属-絶縁体-半導体構造  (BM03085X) ,  その他の無機化合物の薄膜  (BK14060A)

引用文献 (6件)：

• HOBBS, C. Tech. Digest VLSI Tech., 2003. 2003, 9
• CARTIER, E. Tech. Digest VLSI Tech., 2005. 2005, 230
• KOYAMA, M. Tech. Digest IEDM, 2004. 2004, 499
• SHIRAISHI, K. Jpn. J. Appl. Phys. 2004, 43, L1413
• SHIRAISHI, K. Tech. Digest IEDM, 2005. 2005, 43

タイトルに関連する用語 (7件)： 金属電極 ,  ハフニウム ,  高誘電率 ,  ゲート絶縁膜 ,  界面 ,  仕事関数 ,  変調