高温熱処理とMIPS構造によるLa-silicate/Si界面特性の改善と低EOTの実現

摘要

本論文では、低EOTと良好な界面特性の両立に向けた直接接合La-silicate/Si構造の界面制御について報告する。800℃、30分間の熱処理を行うことで界面準位を1.6×10~(11)cm~(-2)eV~(-1)まで低減することができたが、EOTの著しい増加を確認した。高温熱処理とMetal Inserted Poly-Si（MIPS）構造を組み合わせることで、La-silicate/Si界面のsilicate化反応を制御し、良好な界面特性を維持したまま大幅なEOT薄膜化に成功した。さらに直接接合La-silicate/Si構造を用いてEOT0.62nmのnMOSFETを実現し、実効電界1MV/cm七おいて155cm~2NsecというHf系絶縁膜に匹敵する実効電子移動度を示した。%This paper reports our experimental study for further EOT scaling with small interface state density based on controlling direct contact La-silicate/Si interface. The interface state density of 1.6 × 10~(11)cm~(-2)eV~(-1) can be achieved by annealing at 800 ℃ for 30min in forming gas while significant increase in EOT has been also observed. Increase in EOT caused by high temperature annealing has been drastically inhibited by Metal Inserted Poly-Si (MIPS) stacks with high quality interface. The effective electron mobility of 155 cmVVsec at 1MV/cm with an EOT of 0.62 nm has been achieved in direct contact La-silicate/Si structure by combination of MIPS stacks with high temperature annealing.