SrHfON高k栅介质薄膜的漏电特性研究

采用射频反应磁控溅射法在p-Si(100)衬底上成功制备出SrHfON高k栅介质薄膜,并研究了Au/SrHfON/Si MOS电容的漏电流机制及应力感应漏电流(SILC)效应。结果表明,MOS电容的漏电流密度随N2流量的增加而减小。在正栅压下,漏电流主要由Schottky发射机制引起;在负栅压下,漏电流机制在低、中、高栅电场区时分别为Schottky发射、F-P发射和F-N隧穿机制。同时,Au/SrHfON/SiMOS电容表现出明显的SILC效应,经恒压应力后薄膜在正栅压下的漏电流由Schottky发射和F-P发射机制共同作用,且后者占主导地位。

退火对栅介质SrHfON薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备新型栅介质SrHfON薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子谱(XPS)分析退火对SrHfON薄膜的界面形态、薄膜的结构和电学性能的影响。结果表明,SrHfON薄膜经900℃退火后仍保持非晶态,表现出良好的热稳定性。SrHfON薄膜与Si衬底的界面主要由HfSixOy和SiO2组成。以SrHfON薄膜为栅介质的MOS电容结构具有较小的漏电流密度,并且漏电流密度随着退火温度的升高而减小。在外加偏压(Vg)为+1V时样品在沉积态和900℃退火后的漏电流密度分别为4.3×10-6和1.2×10-7A/cm2。研究表明,SrHfON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型栅介质材料。