【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0115

利用課題名 / Title

高誘電率ゲート絶縁膜上メタルゲートの実効仕事関数制御

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

Si半導体,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,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

間部 謙三

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

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

大塚 照久,郭 哲維,増田 賢一

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

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

AT-109：６インチ電子ビーム真空蒸着装置（アールデック）
AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）
AT-011：i線露光装置
AT-082：化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）

報告書データ / Report

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

高誘電率ゲート絶縁膜上メタルゲートの実効仕事関数制御の検討に向け、n型メタルゲート材料TiAlを電極としたMOS capacitor (MOSCAP) 作製環境を立ち上げた。

実験 / Experimental

4インチSi基板上にTiAl(6nm)/Al(100nm)/Ti(20nm)/TiN(50nm)積層構造を6インチ電子ビーム真空蒸着装置【AT-109】及びスパッタ成膜装置（芝浦）【AT-025】にて成膜した。続いて、自動塗布現像装置【NPF091】及びi線露光装置【AT-011】で露光現像した（レジスト膜厚1.2μm）。その後、化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）【AT-082】にてエッチングレート評価を実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

図１はエッチングレート評価を実施したサンプル構造である。本構造に対して、化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）【AT-082】にてエッチング条件（BCl3=10sccm, ICP Power=150W, Bias Power=50W, Pressure=0.5Pa, Stage Temperature=20℃）でエッチング時間ふりを行い、メタル残膜のエッチング時間時間依存性を求めた（図２）。図２よりエッチングレートは、1.25 [nm/s]であり約115 [s]でメタルをjustエッチングできることが確認された。今後、本条件を用いてTiAlをHfO2などの高誘電率ゲート絶縁膜上に形成したMOSCAPを作製し、n型の実効仕事関数が得られるか確認する予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１．メタルゲートRIE条件出しサンプル構造

図2．メタル残膜のエッチング時間時間依存性

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