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水銀プローブによるSiO2膜の電気特性評価および電気特性と膜質の相関解析

記事No. 202305-01
タイトル

水銀プローブによるSiO2膜の電気特性評価および電気特性と膜質の相関解析
著者 表面科学研究部　小川 慎吾
要旨 水銀プローブ（Hg-Probe）および各種物理分析手法を用いて、Si基板上に異なる方法で成膜したSiO2膜の電気特性と膜質との関係を詳細に調べた。熱酸化SiO2膜と比べて、化学気相蒸着法（CVD）で成膜したSiO2膜は水分や水酸基含有量が高く、SiO2ネットワーク構造の秩序性が低いことをRBS、XPS、FT-IR、SIMSにより明らかにした。Hg-Probeを用いたC-V測定結果から、プラズマCVD成膜のSiO2膜では正の電荷密度が高く、オゾンCVDでは可動電荷密度が高い特徴を有し、加えて、水分含有量と比誘電率には相関関係があることが確認された。I-V測定では、水分含有量の高いオゾンCVD成膜のSiO2膜のリーク電流が顕著であることも示された。また、ウェットエッチングを併用したC-V測定より、プラズマCVDで成膜したSiO2膜は界面付近で電荷分布に拡がりがあることを確認した。
目次
（全4ページ）
  1. はじめに
  2. 実験
  3. 結果と考察
  4. まとめ
図表
  1. (a) Hg-Probe装置のステージ写真 (b) 水銀接触時の試料構造模式図
  2. RBSにより求めたThermal, P-TEOS, O3-TEOSのO/Si比およびH/Si比
  3. XPSにより求めたThermal, P-TEOS, O3-TEOS の(a) Si2pおよび (b) O1sスペクトル
  4. (a) P-TEOS, O3-TEOS のFT-IRスペクトル　(b) FT-IR結果から算出した各試料のSi-OHおよびH2O結合量
  5. (a) Hg-Probeにより求めたThermal, P-TEOS, O3-TEOS のC-V曲線　(b) 各試料のCoxから算出した比誘電率とRBSで算出したO/Si比の関係
  6. Hg-Probeにより求めたThermal, P-TEOS, O3-TEOS のI-V曲線
  7. SIMSにより求めたThermal, P-TEOS, O3-TEOS の(a) 水素および (b) 炭素濃度プロファイル
  8. 段階的に薄膜化して得た(a) Thermalおよび (b) P-TEOSの各膜厚におけるC-V曲線
  9. (a) ThermalおよびP-TEOSのSiO2膜厚とVFBの関係　(b) (a)の結果に基づき推定された電荷分布イメージ。
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