利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0152

利用課題名 / Title

メモリ用酸化物多層膜の成膜

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

界面ダイポール変調 (IDM: interface dipole modulation)

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

浅沼周太郎

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

住田杏子,宮口有典,増田健,堀田和正,神保武人,宮田典幸

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　HfO₂をベースとした新規メモリとして界面ダイポール変調 (IDM: interface dipole modulation) が提案されている。これは、HfO₂/SiO₂界面に1分子層程度のTi酸化物を入れることで起こる現象で、電界に依存した界面ダイポールの強度変化が観察される。昨年度はALD法及びスパッタ法を用いてAl₂O₃/TiO₂/SiO₂積層構造及びZrO₂/TiO₂/SiO₂積層構造を作製しC-V特性を測定した結果、HfO₂ではなくAl₂O₃及びZrO₂用いてもIDMが起きることを明らかにした。一方、これまでは、ゲート電極の堆積に電子ビーム蒸着法 (Ir) や抵抗加熱蒸着法 (Al) を用いており、量産製造には適していなかった。そこで、スパッタ法によるゲート電極の形成を試みたので、本報告書ではその結果について報告する。

実験 / Experimental

使用した装置
【NPF025】スパッタ成膜装置（芝浦）

実験方法
１．スパッタ成膜装置を用いてAl₂O₃/TiO₂/SiO₂ IDM構造上にTiN膜の堆積を行う。
２．コンタクトマスクアライナー露光装置を用いて電極用レジストパターンを形成し、NH₄OH:H₂O₂溶液を用いてTiN膜をエッチングする。
３．LCRメータを用いて、作製したMOS試料の容量-電圧 (C-V) 特性を測定する。

結果と考察 / Results and Discussion

　図１(a)に作製したIDM MOS構造を示す。図1(b)が得られたC-V特性である。図1(c)がTiN、Ir、Al電極の最大ﾋｽﾃﾘｼｽ電圧幅の内部酸化膜厚依存性の比較である。
　図１(b)の時計回りのC-Vﾋｽﾃﾘｼｽは、IDM動作が起こっていることを示唆している。図１(c)は、IDM特性の内部酸化膜厚依存性が電極の材料や形成方法に影響されないことを示しており、スパッタ法で形成した電極でも、従来の電極と同程度のメモリ特性が得られることを示している。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１ (a) 試料構造、(b)TiN電極MOS試料のC-V特性、(c)最大ヒス幅の内部酸化膜厚依存性

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件