고유전율 게이트 절연막용 알루미나의 결함제어기술 개발 富士通硏究所는 차세대 고유전율 게이트 절연막으로 기대되는 알루미나의 결함제어기술을 개발했다. 이 결함제어기술은 높은 유전율의 알루미나를 MOCVD로 성장할 때, 질소의 원료가스도 도입하여 질소를 0.5% 첨가하는 방법. 이로써 알루미나의 산소 일부가 질소로 치환되어 결함의 저감으로 이어졌다. 이 결함은 절연막과 실리콘 계면으로 원자간 결합이 불완전해져 형성된 계면준위. 여기에 전자가 잡혀 많아지면 계면의 채널을 주행하는 전자에 영향을 주어 이동도의 저하로 이어진다. 따라서 알루미나 절연막 속의 산소와 실리콘 기판 속의 실리콘의 중간인 하전자수(荷電子數)를 가진 질소를 미량 도입하여 원자간의 불완전한 결합을 보상하도록 했다. 이로써 계면준위 밀도가 종래의 8×1010eV/㎠의 반으로 낮아져 실리콘 산화막의 2×1010eV/㎠에 가까운 실용 레벨에 달했다. 이로써 시작한 트랜지스터의 상호 컨덕턴스는 20% 향상하여 질소도입에 의한 효과를 확인할 수 있었다. LSI는 미세화에 의해 고성능화가 달성되는데, 동시에 절연막도 얇아지기 때문에 터널 전류도 무시할 수 없게 된다. 모바일 용도에서는 최대한의 저소비 전력화를 도모하기 때문에 높은 유전율의 게이트 절연막이 불가결해, 현재 여러 가지 재료 후보가 개발되고 있다. 이 회사도 고유전율막으로 산화하프늄의 개발과 병행하고, 실리콘의 고온 프로세스와 잘 어울리는 알루미나의 개발을 진행해 왔는데, 알루미나의 과제였던 계면준위의 저감에 성공한 것. (CJ)