抽象性
门栈工程热处理对Ti/Pt/HfO电容特性2/As内金属分解半导体电容系统化评价,包括传输电子显微镜、散能X射线光谱分析、电流压和电容压特征描述10m厚Pt金属有效抑制分层氧化物TiO2介于Ti门和HfO2门二电层增强门调制 InAs表面潜力安市原地HfO2沉入式N级内层单层InP相接加300°C后金属-Anneal生成高质量HfO2/As接口拆解烦人的Fermi级插件,高低频异常电容稀疏即为证明C-Vcharacteristics.界面陷阱状态可进一步抑制,代之以i
开工导 言
动机研究低带宽Ins和InSb通道以研究下一代金属氧化半导体一号并建立后缀技巧2,3等新兴技术如碳纳米管和石墨高性能As和InSbMOS晶体管的进展因热预算严格约束以及缺少强门电机和合适的表面处理解析烦人Fermi级插线[4上氧化物/半导体接口最近鼓励实验高- 门二电2O级3AL2O级3和HfO2上GAs5-7中文本8和InAss九九-11频道使用原子层沉积技术打亮灯光并引起人们对这个可贵主题的极大关注各种化学和等离子表面处理12-14i-V复合半导体平面状态建议最实际最有希望的三维通道表面准备法似乎是三维通道原地门上电量增长
本文作者报告Ti/Pt/HfO的跨子电特性2/Ass公元前MOS电容器高 门二电HfO2生长在一个 单片层不破吸附法集成原子层沉积系统PicosonR-100ALD为了防止InAs热蒸发,所有设备制造过程都保持在300摄氏度以下Ti和Pt金属都评价门素单层 InP或HfO间富集In2inAs信道HfO沉积条件2并系统研究后金属-纳米过程,以改进HfO的跨子电特性2/Ass公元前MOS电容
二叉实验性
HfO编译2ASMOS电容启动2 -As基底加Si[2-5]x1017m3级后加二百纳米厚 AS通道层均匀覆盖Si2x1017m3级单单层InP或富 InasIL样本从MBE生长室转至ALD系统后,通过高空机室,基压为6x108torr,6nm厚HfO2层沉积于200-300摄氏度时使用水蒸气和四基s(乙基甲基氨基)hifium2H级5)(CH3南都市4前体300纳米厚Ti或50纳米厚Pt2O级2化学嵌入或透视屏最后,MOS电容编译完成后端电极向基底蒸发100纳米厚AL和300°CPMA30分钟跨形结构属性ti/Pt/HfO2/As系统使用高分辨率传输电子显微镜和散能X射线分光镜当前电压 - 和电容压 - 特征HfO2s电容特征使用Keithley-4200和HP4284半导体分析器
3级结果与讨论
图一号显示跨段TEM图像Ti/HfO门栈2/P/InAs结构上头原地HfO增长2InP/InAs信道生成免本地氧化2/InP/InAs接口显示相交联结或InP/InAs表面状态受抑制,并提供一个良好的接口供门调制电倒置外加10-12m厚跨层 介于6m厚HfO2层块和梯子分析EDX显示 跨层化学组成 高山市X级~1.2)和底栖二氧化二亚2表示Ti从异构HfO释放氧2组成富含氧化物 Ti和释放氧 .意外插件TiOX级富氧化物层不仅恶化氧化物完整性,还加厚门二电厚度,高门渗漏、低门调节InAs通道表面潜力,略高分解电压即为证明 - 并 - 特征图解3)
(a)
(b)
(a)
(b)
TEM观察发现一个有趣的发现,即薄Pt屏障金属在Ti沉降前有效抑制跨氧化层的形成并保留HfO的声学和高质量2.Pt配电MIS电容为6nm厚HfO2i-gatedMIS电容的门面氧化为16-18nm(10-12nm) 和6nm富含Hf氧化物薄门二变电压小于Ti带电电压设备,但与Ti带电电容相比,减少门泄漏量大于4级其结果是,Pt归并MIS二极管和增强门调制 - 图中的特征3(b).
门机完整性似乎高度依赖HfO2沉积温度和金属编程后热处理将沉积温度从200摄氏250摄氏度提高不仅会增强积聚能力,而且会增加HfO电常量2从11到15, 并提高反向电容 因提高HfO2/P/InAs接口由斜坡证明 - 耗减机制转换和单电容调节InAs通道表面潜力从耗减转向倒置机制(图解)4)高HfO2沉积温度300摄氏分解门泄漏分解 场相对, 可能来源于HfO晶性2从无态向多晶级从200摄氏度向300摄氏度过渡1(b))外加300摄氏PMAH2/N2环境持续30分钟似乎会减少danglingbunds并消除HfO表层状态2/InP/InAs接口,但也提高因电常量分散而积累电容的频率依赖性5)上文提到的实验结果还显示InAs上层质量高,在长段(45分钟)300°CALD和PMA过程后不降解
(a)
(b)
InAss MOS电容的跨值特性和电容特征可以通过用带层匹配Asrich InasIL替换未松动InPIL来进一步改进,尽管InAss(0345eV)带小于InP(1.344eV)证明这一点的是门泄漏减少一阶规模,如图所示6(a).高坡耗竭区斜坡也证明了这一点 - 图中的特征6(b).AsrichIL抑制表层生成率和窄带加普Inas高热生成率15造出 - 以1MHz测量的曲线偏离传统高频 - 特征,特别是倒置机制7)300和250K反向电容依赖并接近二氧化门电容值,而不是与耗电容序列相联的二氧化门电容有效电容下降测量温度从300K下降至180K降低热生成载量并使反向电容值恢复到典型高频值 - characteristics.提取界面陷阱密度 使用从Pt/HfO传导法2MOS电容器InP和Asthy跨层为1.59x10137x1012m2级eV一号相仿报告数据九九-11..
(a)
(b)
4级结论
上头原地HfO增长2inAs信道生成突发免氧化接口,这是高性能InsMOS设备的重要先决条件HfO的跨电特性2ASMOS电容强受门金属HfO2沉积温度、后金属退退火和HfO间跨子控制层2inAs频道Pt屏障金属有效抑制跨面编译 氧化物可显著提高门泄漏和门栈隔热质量门氧化完整性和门二电常量HfO2250°CALD沉降法和300°CPMA处理法可进一步改进Asrip InAs进一步抑制表层状态,从减少门泄漏和耗损/反转电容中可见一斑
感知感知
这项工作得到了中华民国国家科学理事会根据NSC 99-2622-E-008-017-CC1和与台湾半导体制造公司联合开发项目支持作者想感谢与Dr.Y.R.Lin CC.成市H.高高CH.万南TSMC