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PEALDHfO2栅介质薄膜的界面优化及其特性表征
  • ISSN号:1003-353X
  • 期刊名称:《半导体技术》
  • 时间:0
  • 分类:TN304[电子电信—物理电子学] TN305.2[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海200050, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家重大研究计划资助的课题(2009ZX02039-006);国家自然科学基金资助项目(11175229)
中文摘要:

采用等离子体增强原子层沉积技术在Si衬底上制备了HfO,栅介质薄膜。为了抑制HfO,薄膜与si衬底间界面层的生长,首先对si衬底进行了原位的氧等离子体和氨等离子体预处理,高分辨透射电子显微镜被用来表征HfO2薄膜和界面层的厚度及形态。当氧等离子体和氨等离子体的功率分别为75w和150W时,界面层的生长得到了有效控制,厚度为0.83nm,X射线光电子能谱分析表明该界面层主要由具有较高介电常数的HiSiON组成。MIS电容被用来研究HfO:薄膜的电学特性,当HfO2薄膜物理厚度为3nm时,等效栅氧厚度为1.04nm,电容回滞大小为35.8mV。漏电特性曲线显示,在距离平带电压为1V的位置处,漏电流密度仅为0.64μA/cm2。

英文摘要:

HfO2 gate dielectric film was fabricated on Si substrate by using plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD). In order to inhibit the growth of interfacial layer between HfO2 and Si substrate, in-situ oxygen and ammonia plasma pre-treatment to Si substrate were processed firstly. High- resolution transmission electron microscopy was used to characterize the thickness and morphology of interfacial layer and HfO2 thin film. The growth of interfacial layer was effectively controlled when the power of oxygen and ammonia plasma were 75 W and 150 W, respectively, and the interfacial layer was 0. 83 nm. The interface layer was mainly composed of HfSiON with high dielectric constant by X-ray photoelectron spectroscopy. MIS capacitor was fabricated to examine the electrical property of HfO2 thin film. When the thickness of HfO2 film was 3 nm, an equivalent oxide thickness of total gate dielectric stacks of l. 04 nm was obtained and the hysteresis was estimated to be 35.8 mV. The leakage current density of 0.64 μA/cm2 was observed from the leakage characteristic curves where the gate bias was 1 V beyond the flat band voltage.

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期刊信息
  • 《半导体技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
  • 主编:赵小玲
  • 地址:石家庄179信箱46分箱
  • 邮编:050051
  • 邮箱:informax@heinfo.net
  • 电话:0311-87091339
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-353X
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1109/TN
  • 邮发代号:18-65
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技论文统计用刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6070