| 第1章 シリコン酸化膜の概要 1 |
| 1. 歴史的背景 1 |
| 1.1 MOSFETの誕生 1 |
| 1.2 シリコン酸化膜の歴史 2 |
| 2. MOS素子の動作原理 3 |
| 2.1 基本MOSの構造 3 |
| 2.1.1 理想MOS構造 4 |
| 2.1.2 C-V特性 5 |
| 2.1.3 実際のMOS特性 6 |
| 2.2 MOSFET 8 |
| 2.2.1 チャネルの形成 8 |
| 2.2.2 MOSFETの基本動作 9 |
| 3. シリコン酸化膜の重要性 11 |
| 3.1 比例縮小則 11 |
| 3.2 短チャネル効果 12 |
| 3.3 サブスレッショールド特性 13 |
| 3.4 シリコン酸化膜のホットキャリア劣化 14 |
| 3.5 シリコン酸化膜の絶縁破壊 14 |
| 4. まとめ 16 |
| 第2章 極薄シリコン酸化膜形成技術 19 |
| 1. はじめに 19 |
| 2. 酸化膜形成方法 19 |
| 3. 酸化膜形成機構 23 |
| 3.1 酸化の過程 23 |
| 3.2 Deal-Groveの理論 24 |
| 3.3 ドライ酸化とウェット酸化 27 |
| 3.4 基板面方位依存性 28 |
| 3.5 不純物の効果 29 |
| 3.6 自然酸化膜の成長 30 |
| 3.7 応力の効果 33 |
| 3.8 多結晶Siの酸化 34 |
| 4. 酸化膜形成装置 35 |
| 4.1 はじめに 35 |
| 4.2 量産用の酸化装置 35 |
| 4.3 急速酸化装置 39 |
| 4.4 今後の装置動向 40 |
| 第3章 酸化膜/シリコン界面の構造および組成 43 |
| 1. はじめに 43 |
| 2. 酸化膜/シリコン界面の評価方法 43 |
| 2.1 透過電子顕微鏡（TEM:transmission electron microscope） 43 |
| 2.2 二次イオン質量分析法（SIMS:secondary ion mass spectrometry） 46 |
| 2.3 X線光電子分光法（XPS:X-ray photoelectron spectroscopy） 47 |
| 2.4 赤外吸収分光法（IR:infrared absorption spectroscopy） 48 |
| 2.5 電子スピン共鳴（ESR:electron spin resonance） 50 |
| 3. 酸化膜/シリコン界面構造 51 |
| 4. トレンチ酸化の界面構造 56 |
| 5. 酸化膜/シリコン界面の化学結合状態 56 |
| 6. 酸化膜構造と欠陥 60 |
| 7. 不純物の再分布 64 |
| 7.1 ドーパント 64 |
| 7.2 表面汚染物 65 |
| 8. まとめ 66 |
| 第4章 極薄シリコン酸化膜の電気的信頼性 69 |
| 1. はじめに 69 |
| 2. シリコン酸化膜の電気的評価方法 69 |
| 2.1 MOS界面準位の評価 69 |
| 2.2 酸化膜中の電荷の評価 71 |
| 2.3 酸化膜の信頼性評価 75 |
| 2.3.1 はじめに 75 |
| 2.3.2 バーンイン試験 75 |
| 2.3.3 絶縁破壊試験 77 |
| 2.3.4 ホットキャリアによる信頼性試験 78 |
| 3. 酸化膜の電気伝導機構 81 |
| 4. 酸化膜の界面準位発生とトラップ 87 |
| 5. 酸化膜の絶縁破壊現象 95 |
| 5.1 はじめに 95 |
| 5.2 タイムゼロ絶縁破壊（TZDB） 96 |
| 5.3 経時絶縁破壊（TDDB） 99 |
| 5.4 絶縁破壊モデル 103 |
| 第5章 微細MOSデバイスへの応用 111 |
| 1. はじめに 111 |
| 2. 微細MOSFET特性 111 |
| 2.1 高性能化の指針 111 |
| 2.1.1 MOSFETの性能指標 111 |
| 2.1.2 比例縮小則 112 |
| 2.1.3 ホットエレクトロン効果 115 |
| 2.1.4 微細MOSFET構造 117 |
| 2.2 今後のデバイス性能の見通しとデバイス構造 121 |
| 2.2.1 デバイス特性に影響を与える要因 121 |
| 2.2.2 ディープサブミクロンデバイスの構造 124 |
| 3. 不揮発性メモリへの応用 126 |
| 3.1 はじめに 126 |
| 3.2 不揮発性メモリの動作原理 127 |
| 3.2.1 セル構造とその動作原理 127 |
| 3.2.2 書き込みと消去 129 |
| 3.3 トンネル酸化膜の劣化要因 130 |
| 3.3.1 バンド間トンネリングによる劣化 130 |
| 3.3.2 FNストレスによる劣化 131 |
| 3.3.3 ディスターブによる劣化 132 |
| 3.3.4 酸化膜/ポリシリコン界面の問題 133 |
| 3.4 今後の課題 133 |
| 4. 新しい酸化膜形成技術 134 |
| 4.1 はじめに 134 |
| 4.2 N2O処理によるゲート酸化膜の酸窒化 135 |
| 4.3 微細MOSFET特性 136 |
| 4.4 不揮発性メモリへの適用 138 |
| 4.4.1 酸窒化トンネル酸化膜の適用 138 |
| 4.4.2 フラッシュメモリ特性 139 |
| 4.4.3 まとめ 141 |
