表面钝化对HfTiON栅介质Ge MOS电容性能的影响

通过NO、N2O对Ge衬底进行表面钝化,生长GeOxNy界面层,然后采用反应磁控共溅射方法制备HfTiN薄膜,并利用湿N2气氛退火,将HfTiN转化为HfTiON高κ栅介质.研究了表面钝化对MOS器件性能的影响,结果表明,湿NO表面钝化能改善界面质量,有效降低MOS电容的栅极漏电流,增强器件的可靠性.     

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.     

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.     

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。     

退火气氛对Ge MOS电容电特性的影响

采用反应磁控溅射法在Ge衬底上制备了HfTiO高介电常数k栅介质薄膜,研究了不同气体(N2、NO、N2O)淀积后退火对Ge金属-氧化物-半导体(MOS)电容性能的影响.透射电子显微镜和电特性测量表明,湿N2退火能有效抑制界面层的生长,提高界面质量,改善栅极漏电流特性,从而得到最优的器件性能,即Al/HfTiO/n-Ge MOS电容的栅介质等效氧化物厚0.81 nm,k=34.5,带隙中央界面态密度为2.4×1011cm-2·eV-1,1 V栅偏压下的栅极漏电流为2.71×10-4A·cm-2.     

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。     

ZrON/GeON 双钝化层改善Ge MOS器件的界面特性和电特性

本文研究了利用等离子体氮化形成ZrON/GeON双钝化层制备Ge MOS器件的界面特性和电特性。结果发现,相比于N2等离子处理,NH3等离子处理制备的双钝化层显著改善了器件的界面和电特性,获得了低的界面态密度 (Dit = 1.64×1011 cm-2 eV-1)和栅极漏电流(Jg = 9.32×10-5 A cm-2@Vfb +1 V),小的电容等效厚度 (CET = 1.11 nm)以及高的k值 (32). XPS分析表明,由NH3等离子体分解出的H原子和NH基团可以有效促进Ge表面不稳定低k GeOx的挥发,从而形成了高质量的GeON钝化层;且NH3等离子体氮化导致更多氮在ZrON/GeON中结合,能更有效阻止O、Ti、Ge等元素间的相互扩散,从而获得好的界面质量和电特性。     

基于不同AlN钝化层的极性GaN MOS器件界面特性

界面质量是影响GaN MOS器件性能以及可靠性的主要因素之一,Al203栅介质与极性GaN界面间插入超薄非晶AlN作为钝化层可以有效改善GaN栅界面特性,针对AIN钝化层生长方式研究了GaN界面优化特性.通过GaN MOS电容的C-V和J-V特性,结合透射电子显微镜(TEM)表征分析,对比了不同生长条件的AlN插入层对GaN MOS电容的界面特性的影响.相比常规热生长AlN钝化层制备的样品,以等离子体NH3为N源在300℃下生长AlN钝化层制备的GaN MOS电容的频散和滞回特性均得到显著改善,界面态密度也略有改善.分析认为,经过等离子体NH3的轰击作用有效地抑制了GaN表面上Ga-O键的形成,在GaN表面直接生长AlN,从而改善了界面特性.     

一种新型的6H-SiC MOS器件栅介质制备工艺

采用干 O2 +CHCCl3(TCE)氧化并进干 /湿 NO退火工艺生长 6H-Si C MOS器件栅介质 ,研究了 Si O2 /Si C界面特性。结果表明 ,NO退火进一步降低了 Si O2 /Si C的界面态密度和边界陷阱密度 ,减小了高场应力下平带电压漂移 ,增强了器件可靠性 ,尤其是湿 NO退火的效果更为明显。     

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。     

Atomic layer deposition of high-/spl kappa/ dielectric for germanium MOS applications - substrate

In this letter, we present the use of atomic layer deposition (ALD) for high-/spl kappa/ gate dielectric formation in Ge MOS devices. Different Ge surface cleaning methods prior to high-/spl kappa/ ALD have been evaluated together with the effects on inserting a Ge oxynitride (GeO/sub x/N/sub y/) interlayer between the high-/spl kappa/ layer and the Ge substrate. By incorporating a thin GeO/sub x/N/sub y/ interlayer, we have demonstrated excellent MOS capacitors with very small capacitance-voltage hysteresis and low gate leakage. Physical characterization has also been done to further investigate the quality of the oxynitride interlayer.     

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。     

Electrical properties of Ge metal–oxide–semiconductor capacitors with high-k La2O3 gate dielectric incorporated by N or/and Ti

LaON, LaTiO and LaTiON films are deposited as gate dielectrics by incorporating N or/and Ti into La2O3 using the sputtering method to fabricate Ge MOS capacitors, and the electrical properties of the devices are carefully examined. LaON/Ge capacitors exhibit the best interface quality, gate leakage property and device reliability, but a smaller k value (14.9). LaTiO/Ge capacitors exhibit a higher k value (22.7), but a deteriorated interface quality, gate leakage property and device reliability. LaTiON/Ge capacitors exhibit the highest k value (24.6), and a relatively better interface quality (3.1E11 eV^-1cm^-2), gate leakage property (3.6E3 A/cm^2 at Vg = 1 V + Vfb) and device reliability. Therefore, LaTiON is more suitable for high performance Ge MOS devices as a gate dielectric than LaON and LaTiO materials.     

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。     

Effects of Sulfur Passivation on Germanium MOS Capacitors With HfON Gate Dielectric

In this letter, we study the effects of sulfur (S) passivation, using aqueous ammonium sulfide ((NH₄)₂S), on germanium (Ge) MOS capacitors with sputtered HfON as gate dielectric and TaN as metal-gate electrode. Compared with control samples, the S passivation can effectively reduce both equivalent oxide thickness and interface-state density. X-ray-photoelectron-spectroscopy analysis shows that (NH₄)₂S treatment can reduce the Ge-O bonds on Ge surface. The thermal stability of the S passivation under different postmetal-annealing temperatures was also examined, and it was found that samples with (NH₄)₂S treatment exhibit stable Ge/high-fc interface upon 550-deg C postmetal-deposition annealing, whereas interface quality degrades for those samples without S passivation.     

YON界面钝化层改善HfO2/Ge界面特性的研究

本文采用YON界面钝化层来改善HfO₂栅介质Ge metal-oxide-semiconductor（MOS）器件的界面质量和电特性.比较研究了两种不同的YON制备方法：在Ar+N₂氛围中溅射Y₂O₃靶直接淀积获得以及先在Ar+N₂氛围中溅射Y靶淀积YN再于含氧氛围中退火形成YON.实验结果及XPS的分析表明,后者可以利用YN在退火过程中先于Ge表面吸收从界面扩散的O而氧化,从而阻挡了O扩散到达Ge表面,更有效抑制了界面处Ge氧化物的形成,获得了更优良的界面特性和电特性：较小的CET（1.66 nm）,较大的k值（18.8）,较低的界面态密度（7.79×10¹¹ eV^-1cm^-2）和等效氧化物电荷密度（-4.83×10¹² cm^-2）,低的栅极漏电流（3.40×10^-4 A/cm²@V_g=V_fb+1 V）以及好的高场应力可靠性.