ダ一ト絶縁膜用高純度Hf、Zr ターゲット

摘要

新素種関発センター 新藤裕一朗、宮下 博仁、岡部岳夫半導体の高集積化が進むにつれてプロセスの微細化が進み、それに対応してゲート酸化膜SiO_2 の膜厚を薄くしてきた。 しかし、設計ルールが0.18um あたりから、ゲート電極とSi基板の問に大量のゲート漏れ電流が恒常的に流れてしまうため、漏れ電流による消費電力の増大が顕著になってきた。 そこで、SiO_2よりも比誘電率の高い新規の材料、すなわち高誘電率膜をゲート絶縁材料に使う動きが半導体メーカーの間で活発になってきている。 高誘電率材料をゲ一絶縁膜として使用した場合、SiO_2 を薄膜化した場合と同様の絶縁機能を保ちながら、ゲート絶縁膜の物理的な膜厚を厚くでき、ゲート漏れ電流を大幅に削減することが可能となる。 高誘電率材料の候補として有力な材料として、Hf，Zrの酸化物が挙げられ、この材料は比誘電率が20～25であり、SiO_2 の4と比較してかなり高い。 ほかにも候補が上げられるが、Siに対し椅麗な界面構造を形成でき、トンネリングを起こしにくい材料等の条件が必要であり、現在キャパシタに使用されているTa_2O_5も25と誘電率が高いが、Siに混ざりやすく、界面でその高誘電率を維持することが難しい問題点等がある。 以上の理由から、Hf、Zrの酸化物が有力な材料となっている。 今回、当社において、これに使用される高純度のHf，Zr夕山ゲットを開発したのでここに紹介する。 参考までに、ゲート絶縁膜の予想されるロードマップを表1に示す。