【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.02】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0094

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 / AIST

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

エレクトロデバイス/ Electronic device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering

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。近年、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。本年度は、Al₂O₃/TiO₂/SiO₂積層構造の界面で生じる電荷トラップを抑制するためにスパッタ成膜時の酸素分圧を変化させ成膜する実験を行った。

実験 / Experimental

実験方法
１．スパッタ成膜装置を用いて全圧を0.4 Paに固定し、酸素分圧を0 Paから0.02 Paまで0.004 Paずつ変化させながらAl₂O₃/TiO₂/SiO₂ IDM構造の堆積を行った。ターゲットには酸化物焼結体を用いた。
２．Al₂O₃/TiO₂/SiO₂ IDM構造のC-V特性を評価し、酸素分圧と界面にトラップされる電荷量の関係を計測した。

結果と考察 / Results and Discussion

作製したIDM構造のC-V特性を評価した結果、酸素分圧が0.004 Paの時トラップされる電荷量が最小となることが分かった。これは成膜時の酸素分圧を最適化することで、酸化物中に生じる酸素欠陥量が抑制された結果と推測される。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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)

1. Shutaro Asanuma, Exploring thermally stable metal-oxide/SiO₂ stack for metal oxide semiconductor memory and demonstration of pulse controlled linear response, Applied Physics Express, 16, 061005(2023).
   DOI: 10.35848/1882-0786/acdd4e
   

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