表面预处理对Ge MOS电容特性的影响

通过不同气体(NO、N2O、NH3)对Ge衬底进行表面预处理,生长GeOxNy界面层,然后采用反应磁控溅射方法生长HfTiO薄膜,制备HfTiO/GeOxNy叠层高k栅介质Ge MOS电容,研究表面预处理对界面层以及界面层对器件性能的影响.隧穿电子扫描电镜(TEM)、栅电容-电压(C-V)栅极漏电流-电压(J-V)的测量结果表明,湿NO表面预处理能生长高质量的界面层,降低界面态密度,抑制MOS电容的栅极漏电流密度.施加高场应力后,湿NO表面预处理样品的平带漂移及漏电流增加最小,表示器件的可靠性得到有效增强.     

LaON钝化层改善HfTiO高k栅介质Ge MOS电容电特性（英文）

采用溅射法淀积一层LaON薄膜作为钝化层,制备了HfTiO栅介质Ge MOS电容,并对它们的电特性进行了仔细研究。HfTiO/LaON堆栈栅介质Ge MOS电容呈现出许多比HfTiO Ge MOS电容更好的电特性,如更低的界面态密度(4.5×10~(11)eV~(-1)/cm~2)、更小的栅极漏电流(1.08×10~(-5)A/cm~2 at V_(fb)+1 V)和更大的k值(24.8)。获得这些结果的机理在于LaON钝化层能有效阻止O、Ti、Hf和Ge的相互扩散,从而抑制HfGeTiO界面层的生长。HfTiO/LaON是高质量Ge MOS器件有前途的高k栅介质。     

湿N2退火HfTiO和HfO2栅介质 Ge MOS电特性研究

采用反应磁控溅射方法在Ge衬底上分别制备了HfTiO和HfO2高κ栅介质薄膜,并研究了湿N2和干N2退火对介质性能的影响。由于GeOx在水气氛中的水解特性,湿N2退火能分解淀积过程中生长的锗氧化物,降低界面态和氧化物电荷密度,有效提高栅介质质量。测量结果表明,湿N2退火Al/HfTiO/n-GeMOS和Al/HfO2/n-GeMOS电容的栅介质等效厚度分别为3.2nm和3.7nm,-1V栅偏压下的栅极漏电流分别为1.08×10-5A/cm2和7.79×10-6A/cm2。实验结果还表明,HfTiO样品由于Ti元素的引入提高了介电性能,但是Ti的扩散也使得界面态密度升高。     

HfTiO高κ栅介质Ge MOS电容特性研究

采用反应磁控共溅射方法在Ge衬底上制备亚-nm等效氧化物厚度(EOT)的HfTiO高κ栅介质薄膜,研究了湿N2和干N2气氛退火对GeMOS电容电特性的影响。隧穿电子显微镜、椭偏仪、X射线光电子频谱、原子力显微镜以及电特性的测量结果分别表明,与干N2退火比较,湿N2退火能明显抑制不稳定的低κGeOx界面层的生长,从而减小栅介质厚度,降低栅介质表面粗糙度,有效提高介电常数,改善界面质量和栅极漏电流特性,这都归因于GeOx的易水解性。还研究了Ti靶溅射功率对HfTiO栅介质GeMOS器件性能的影响。     

Y_2O_3改善HfO_2高k栅介质Ge MOS电容的电特性及可靠性

以Y_2O_3薄膜作为夹层,采用磁控溅射法制备了HfO_2/Y_2O_3叠层高k栅介质Ge MOS电容,并对其电特性及高场应力特性进行了仔细研究。结果表明,Y_2O_3夹层能显著地改善Ge MOS器件的界面质量、k值、栅极漏电流特性、频率色散特性和器件可靠性。因此,HfO_2/Y_2O_3/Ge MOS电容表现出较低的界面态密度(6.4×1011 eV~(-1)cm~(-2))、较高的k值(21.6)、较小的栅极漏电流密度(Vg=1V+Vfb时,Jg=1.65×10~(-6) A·cm~(-2))、极小的频率色散以及良好的器件可靠性。其机理在于Y_2O_3夹层能充当阻挡层角色,有效地阻挡了Hf、O与Ge的相互扩散,从而抑制了不稳定低k GeO_x夹层的生长。     

HfTiO氮化退火对MOS器件电特性的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底上淀积HfTiO高k介质,研究了NO、N2O、NH3和N2不同气体退火对MOS电特性的影响。结果表明,由于NO氮化退火能形成类SiO2/Si界面特性的HfTiSiON层,所制备的MOS器件表现出优良的电特性,即低的界面态密度、低的栅极漏电和高的可靠性。根据MOS器件栅介质(HfTiON/HfTiSiON)物理厚度变化(ΔTox)和电容等效厚度变化(ΔCET)与介质(HfTiON)介电常数的关系,求出在NO气氛中进行淀积后退火处理的HfTiON的介电常数达到28。     

HfTiO高k栅介质Ge MOS电容的制备及特性分析

采用反应磁控溅射方法和湿氮退火工艺在Ge衬底上分别制备了HfO2和HfTiO高介电常数(k)栅介质薄膜。电特性测量表明,HfTiO样品由于Ti元素的引入有效提高了栅介质的介电常数,减小了等效氧化物厚度,但同时也使界面态密度有所增加。控制HfTiO中Ti的含量及表面预处理工艺有望改善HfTiO/Ge界面质量。     

超薄HfN界面层对HfO_2栅介质Ge pMOSFET电性能的改进

通过在高k介质和Ge表面引入一层超薄HfN界面层,实验制备了HfO2/HfON叠层栅介质Ge MOS器件。与没有界面层的样品相比,HfO2/HfON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和高有效迁移率。因此利用HfON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的high-k/Ge界面质量有着重要的意义。     

HfO2/TaON叠层栅介质Ge MOS器件制备及电性能研究

为提高高k/Ge MOS器件的界面质量,减小等效氧化物厚度(EOT),在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层.相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和较好的输出特性.因此利用TaON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的高k/Ge界面质量有着重要的意义.     

表面预处理对HfO2栅介质MOS器件漏电特性的影响

采用反应磁控溅射方法,在Si衬底上制备了不同表面预处理和不同后退火处理的HfO2栅介质MOS电容。测量了器件的C-V和I-V特性,并进行了高场应力实验。器件的界面特性和栅极漏电机理分析表明,界面态和氧化物陷阱是引起大的栅极漏电流的主要因素。采用新颖的O2 CHCl3(TCE)表面预处理工艺,可以显著降低界面态和氧化物陷阱密度,从而大大减小栅极漏电流和SILC效应。