HfO-,2-高K柵介質的電學特性及其氮化效應研究.pdf

1、該論文選擇HfO<,2>高K柵介質作為研究對象,利用反應濺射方法制備了HfO2柵介質薄膜;仔細分析了不同的工藝制備條件對其HfO<,2>柵介質電學性質和可靠性的影響;分析了HfO<,2>柵介質中的漏電流機制和應力感應的漏電流(Stress-induced leakage current,SILC)效應以及工藝條件的影響;同時還利用反應濺射方法制備了氮化的HfO<,2>(HfO<,x>N<,y>)柵介質薄膜,研究了HfO<,x>N<,y>

2、高K柵介質的電學特性.研究取得的一些有意義的結果,主要有:1)我們成功制備了等效氧化層厚度(EOT)小于3.5nm,漏電流密度小于10<'-7>A/cm <'2>@Vg=-1V的HfO<,2>柵介質薄膜;2)研究了不同的Si襯底表面制備工藝對HfO<,2>柵介質性能的影響.結果表明,與傳統(tǒng)的HF清洗的Si表面相比,NH<,4>F清洗的Si表面與HfO<,2>具有更好的熱力學穩(wěn)定性,因而可獲得更低的EOT和柵泄漏電流密度;3)研究了濺射氣

3、氛和退火工藝對HfO<,2>柵介質薄膜性質的影響.研究顯示,濺射氛圍中增加氧分壓和在氧氣氛退火有助于減小HfO<,2>柵介質的漏電流.柵泄漏電流的減小可歸于氧空位缺陷的減小,即高的濺射氧氣氛和氧氣氛退火有助于減小HfO<,2>柵介質中的氧空位缺陷;4)研究了反應濺射制備的HfO<,2>柵介質漏電流機制及其SILC效應.研究表明,在優(yōu)化工藝條件下制備的HfO<,2>介質層中,襯底注入條件下由于其較低的體和界面缺陷密度,漏電流的輸運機制主要