プロセス科学に基づくLSI絶縁膜の最適化に関する研究

基于工艺科学的LSI绝缘薄膜优化研究

基本信息

批准号：
11J10745
负责人：
永田晃基
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題はLSI用絶縁膜に関するプロセス科学の確立を主眼としており、SiO2薄膜の構造や秩序性を明らかにすることによって、酸化メカニズムや薄膜特性の理解を目的としている。本年度は、SiO2薄膜に対してより詳細な結晶様構造の把握および新たに短距離から中距離秩序性の評価を実施した。前回の報告で述べたが、微小角入射X線回折法(GIXD)の結果より、SiO2極薄膜中には非晶質構造とともに、クリストバライト結晶と類似性の高い結晶様構造が形成されていることが示された。本年度はより詳細な評価を行うために、入射角を変えることによる侵入長の制御および酸化温度依存性の評価を行った。X線入射角度の制御により結晶様構造が界面に存在し、界面における格子面間隔のピニングが示唆された。また、酸化温度800～1100℃について評価したところ、いずれの場合も結晶様構造に起因すると考えられる回折ピークが得られた回折ピーク位置より、酸化温度の上昇に伴って格子定数が小さくなっており、酸化温度によって形成される結晶様構造に変化が生じていることを示唆された。また、放射X線の利用による散漫散乱の観測およびその解析手法について検討した。本研究では微小角入射広角X線散乱および小角散乱法により、短～中距離秩序性の評価を行った。X線広角散乱では、動径分布関数を推定し、各原子間の相関(Si-Si、Si-O、O-O)を得ることが出来た。また、小角散乱では密度分布についてそのサイズや形状に関する知見を得ることが出来き、膜密度が高いほど散乱体のサイズが大きいという傾向が見られた。これらの結果より、SiO2薄膜中の構造や秩序性は酸化プロセスに依存していることが確認され、シンクロトロン放射光を用いた評価技術が数nmの極薄膜の評価に有効であることが示された。また、得られた構造的な情報は酸化反応を検討する上で重要な知見であると言える。

该研究项目的重点是建立LSI绝缘膜的工艺科学，旨在通过阐明SiO2薄膜的结构和有序性来了解氧化机制和薄膜特性。今年，我们对SiO2薄膜的类晶体结构进行了更详细的了解，并对中短程有序性进行了新的评估。正如之前报告中提到的，小角入射X射线衍射（GIXD）结果表明，超薄SiO2薄膜中除了非晶结构外，还形成了与方英石晶体高度相似的类晶结构。被展示了。今年，为了进行更详细的评估，我们通过改变入射角度来控制渗透深度，并评估了氧化温度依赖性。通过控制X射线入射角，界面处存在类晶体结构，表明界面处晶格间距被钉扎。此外，当在800℃至1100℃评价氧化温度时，在所有情况下，随着氧化温度从获得被认为是由于晶体状结构而获得的衍射峰的位置升高，晶格常数变得更小。表明形成的晶体结构随氧化温度的变化而变化。我们还研究了使用辐射X射线的漫散射观察及其分析方法。在这项研究中，使用小角度入射广角X射线散射和小角度散射方法评估了短程到中程有序性。在广角X射线散射中，我们能够估计径向分布函数并获得每个原子（Si-Si、Si-O、O-O）之间的相关性。此外，通过小角度散射，我们能够获得有关密度分布的尺寸和形状的知识，并且观察到薄膜密度越高，散射体的尺寸越大。这些结果证实了SiO2薄膜的结构和有序性取决于氧化过程，并且证明了使用同步加速器辐射的评估技术对于评估几nm的超薄膜是有效的。此外，所获得的结构信息可以说是考虑氧化反应时的重要知识。