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| 講演名 |
2012-06-21 12:15
(TaC)1-xAlx/HfO2/SiO2ゲートスタックで熱処理温度に対するAl原子の評価
○木村将之（芝浦工大）・生田目俊秀（物質・材料研究機構）・山田博之（芝浦工大）・大井暁彦・成島利弘・知京豊裕（物質・材料研究機構）・大石知司（芝浦工大） エレソ技報アーカイブはこちら |
| 抄録 |
（和） |
フラットバンド電圧(Vfb）を制御するために、HfO2 MOSキャパシタのゲート電極として低仕事関数なAl原子を導入したTaC((TaC)1-xAlx(x=0-0.33))膜を用いた。VfbシフトはAl濃度及び熱処理温度に大きく依存しており、低熱処理温度(≦600 ºC)では負のVfbシフト及び高熱処理温度(≧700 ºC)では正のVfbシフトが認められた。(TaC)1-xAlx/Al2O3/SiO2キャパシタの電気特性より、700-800 ºCのVfbシフトの要因は、主に電極の実効仕事関数の変化であり、900 ºC以上のVfbシフトは、HfO2/SiO2界面でのAlOxダイポール効果が付加されることが分かった。そこで、この現象に深く係っているAl原子の挙動について、XPS分析で詳細に解析した。TaC0.67Al0.33/HfO2/SiO2/Si構造の1000 ºC熱処理前後のAl 2pスペクトルより、熱処理前に認められた電極/HfO2界面のAl-Al結合のピークは熱処理後に消滅してAl-O結合のピークのみとなった。また、熱処理前にHfO2/SiO2界面で検出されなかったAl 2pスペクトルは、熱処理によって検出され、Al-O結合であることが分かった。以上より、900 ºC以上における正Vfbシフトは、(TaC)1-xAlx/HfO2界面のAl-Al結合成分の減少及び電極からのAl拡散に伴うHfO2/SiO2界面でのAlOx形成による界面ダイポール生成によることが分かった。 |
| （英） |
Al-incorporated TaC ((TaC)1-xAlx) (x=0-0.33)) thin films were used as gate electrode to control Vfb for HfO2 MOS capacitors. We found that the Vfb shift depends on Al content in gate electrode and post metal gate deposition annealing (PMA) temperature. The negative and positive Vfb shifts occur after PMA at below 600 ºC and above 700 ºC, respectively. Based on electronic characterizations of (TaC)1-xAlx)/Al2O3/SiO2 capacitors, the origin of the positive Vfb shift divide into two components such as the change of effective work function in gate electrode and AlOx dipole formation at HfO2/SiO2 interface. We evaluated Al profile of TaC0.67Al0.33/HfO2/SiO2/Si structure before and after PMA at 1000 ºC by XPS analysis. Although the peaks of Al-Al and Al-O bonds were detected at gate electrode/HfO2 interface before PMA, the Al-Al peaks disappeared after PMA. Furthermore, it is clear that the peak of Al-O bond was detected at HfO2/SiO2 interface by Al diffusion after PMA process. We summarized that the positive Vfb shift is due to reduction of Al-Al bond at (TaC)1-xAlx/HfO2 interface and the bottom interface dipole formation of AlOx layer at HfO2/SiO2 interface after PMA at above 900 ºC. |
| キーワード |
（和） |
(TaC)1-xAlx / HfO2 / Vfbシフト / Al拡散 / AlOxダイポール / 実効仕事関数 / / |
| （英） |
(TaC)1-xAlx / HfO2 / Vfb shift / Al diffusion / AlOx dipole / Effective work function / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
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