【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22WS0024
利用課題名 / Title
半導体、誘電体薄膜の作製と評価に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
早稲田大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
薄膜測定, 半導体, 誘電体, 導電性高分子,CVD
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)
白井 肇
所属名 / Affiliation
埼玉大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
佐藤亮汰,伊達仁基,范文博
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
野崎義人,星野勝美
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術相談/Technical Consultation（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
WS-026：高性能分光エリプソメータ
WS-023：高性能半導体デバイス アナライザ＋プローバ
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
①導電性高分子PEDOT:PSSおよびS-PEDOTの光学異方性および光学的キャリア濃度・移動度の非破壊決定。②前年度に引き続き金属アセチルアセトナートを出発原料としたミストCVD法によりMOSFETの基盤材料としてAl2O3, TiO2およびa-AlTiO3系薄膜を各種条件で作製し、光学定数、膜厚およびSi界接合特性を評価することでhigh-κ材料としてのポテンシャルの検証
実験 / Experimental
１） 導電性高分子PEDOT:PSSおよびS-PEDOTを溶媒添加、膜厚、熱処理条件を変化させてスピンコート法で作製し、分光エリプソメーターで光学異方性およびDrudeモデルからキャリア濃度NoptおよびHall効果から決定したキャリア濃度NHallとの関連を検討した。
２） 溶液原料からの気相成長法であるミストCVD法により、 [Ti(acac)2OiPr2]溶液を出発原料としてメッシュバイアスを変数としてTiO2およびAl1-xTixO3系合金薄膜を作製した。Fig. 2はa-TiO2、AlTiO3成膜時にメッシュ電極に印加した負電圧Vm印加に対する膜の屈折率・誘電率を示す。Vmとともに屈折率および誘電率は増大した。以上の結果は製膜時のVm印加が膜の緻密性向上に寄与することを示唆する。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1は有効質量の変動を考慮にいれた解析から決定したNoptおよびHall効果から決定したキャリア濃度NHallとの関係を示す。有効質量の変化を考慮に入れることで両者が極めて良く一致することを明らかにした。Fig. 2はVm印加に対するa-TiO２の屈折率およびC-V特性から決定した誘電率を示すVmの増大とともに屈折率および誘電率は増加した。40nm厚TiO2 MOSキャパシターの評価から決定した誘電率は48から57まで増大し、Vm印加が膜質の向上に有効であることがわかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Nopt vs NHall for PEDOT:PSS and S-PEDOT
Fig.2 (a)Refractive index of mist CVD TiO2 and a-AlTiO3 (b)Dielectric constant for a-TiO2 synthesized at different Vm.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
科学研究費補助金 基盤研究C
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.
- 1. K. Yokoyama, A. Kuddus, and H. Shirai, “Mesh Bias Controlled Synthesis of TiO2 and AlTiO3 Thin Films by Mist Chemical Vapor Deposition and Applications as Gate Insulator layers for Field-Effect Transistors” ACS Appl. Electron Mater.4, 5, 2516-2524 (2022).
- 2. 佐藤他 2023春季応用物理学会（上智大学）
- 3. 伊達他 2023春季応用物理学会
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