半導体用語集
高誘電率材料
英語表記：high-k material
Si基板上に成長する酸化膜は比誘電率が約3.9と比較的小さい。DRAMセルではその蓄電効果を上げるため、SiO₂に代わる高誘電率膜の使用が検討されている。現在では SiO₂より比較的比誘電率の高いSi₃N₄（ε=7）とSiO₂の積層膜が用いられている。しかし、高集積化が進むにつれて、より高い比誘電率を持った誘電体が要求されている。このような誘電率の高い物質としては、Ta、Ti、Alなどの酸化物がある。比誘電率は Ta₂O₅が約22、TiO₂が80前後、Al₂O₃が10前後である。薄膜化特性やリーク特性などからTa₂O₅が次世代キャパシタ材料として盛んに研究されている。しかし、Ta₂O₅でもさらに微細化が進むと対応できず、より高い比誘電率をもつ誘電体が望まれてきている。その候補としてはチタン酸ストロンチウム（SrTiO₃ : STO）やチタン酸バリウムストロンチウム（BaₓSr₁ ₋ ₓTiO₃ : BST）がある。比誘電率はSTOが約300、BSTが300∼1,200である。酸化膜換算膜厚もteq = 0.5nm程度まで達成しており、リーク電流をもう少し抑えると256MDRAM程度まではプレーナ型キャパシタで作成することができる。また、DRAMのキャパシタ誘電体材料ばかりでなく、MOS FETのゲート絶縁膜にも高誘電率材料を用いる試みが盛んである。
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