TaON界面层Hf基高κ栅介质Ge MOS电容特性研究

制备了含TaON界面层的Hf基氧化物和氮氧化物叠层高κ栅介质GeMOS电容。器件的测量结果表明,HfTaON/TaON叠层栅介质GeMOS电容表现出良好的界面特性、低的栅极漏电流密度、小的等效氧化物厚度(0.94nm)、高的介电常数(～24)和良好的可靠性。这些都归因于TaON界面层阻挡了O及金属原子向Ge衬底的扩散,抑制了不稳定的低κGeOx的生长,从而改善界面质量,增强器件性能。

MOS器件Hf基高k栅介质的研究综述

随着金属氧化物半导体(MOS)器件尺寸的持续缩小,HfO2因其介电常数(k)高、带隙大等特点,成为取代传统SiO2栅介质最有希望的候选材料.本文综述了Hf基高k栅介质薄膜的近年的研究进展.针对HfO2结晶温度低、在HfO2薄膜和Si衬底间易形成界面层导致漏电流大、界面态密度高、击穿电压低等问题,回顾了最近论文报道的两种策略,即掺杂改性和插入缓冲层.接着举例讨论了Hf基材料从二元到掺杂氧化物/复合物的演变、非Si衬底上淀积Hf基高k栅介质、Hf基高k栅介质的非传统MOS器件结构,为集成电路(IC)中MOS器件的长期发展提供一些思路.

铪基高κ材料研究及进展

叙述了高κ介质材料替代传统SiO2作为栅介质是超大集成电路发展的必然趋势,总结了Hf基高κ材料基本性能、研究现状及制备方法,推荐了满足MOS制程要求的ALD薄膜沉积技术。分析了ALD技术的优点,认为ALD技术在薄膜沉积方面有传统成膜技术所无可比拟优势。Hf基高κ材料用途主要包括2类,用于储存器的电容介质和用作晶体管MOS的栅介质,重点介绍Hf基高κ栅介质材料的应用。认为进一步探索新的Hf基高κ材料,提高其与衬底材料相容性及改善界面性能,通过掺杂或发展制备工艺获得优异综合性Hf基高κ材料是重要途径。

高K栅介质材料的研究现状与前景

论述了45～32nm技术节点下高K材料取代SiO2的必要性和基本要求,综述了高K栅介质中极具代表性的Hf基材料。研究表明,向HfO2中分别掺杂Al、Si、Ta、N等形成的复合Hf基高K栅介质材料具备较HfO2更加优异的物理结构、晶化温度、热力学稳定性以及电学特性,但与此同时也存在如何优化掺杂量、沟道载流子迁移率下降以及中间层引起的界面退化等难题。针对这些挑战,探讨了新型"堆垛结构"和引起载流子迁移率下降的物理机制,展望了高K材料在未来先进COMS器件中的应用。

稀土元素掺杂的Hf基栅介质材料研究进展

随着金属氧化物半导体场效应管(MOSFETs)等比缩小到45nm技术节点,具有高介电常数的栅介质材料(高k材料)取代传统的SiO2已经成为必然,然而Hf基高k材料在实际应用中仍然存在许多不足,而稀土元素掺杂在提高Hf基栅介质材料的k值、降低缺陷密度、调整MOSFETs器件的阈值电压等方面表现出明显的优势.本文综述了Hf基高k材料的发展历程,面临的挑战,稀土掺杂对Hf基高k材料性能的调节以及未来研究的趋势.