接口优化和性能提升Er₂O₃-基于MOS设备的ALD衍生Al₂O₃被动化层和化处理

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理
• 表面化学 表面化学

背景情况:

• 高k门介电材料对于先进的半导体设备至关重要.
• 氧化 (Er2O3) 是一个有前途的高k材料,但其整合面临挑战.
• 接口特性显著影响门介电性能.

研究的目的:

• 研究Al2O3被动化层和化对Er2O3高k介电物的影响.
• 分析Al2O3/Er2O3/Si堆的界面化学和运输特性.
• 为半导体应用优化门介电性能.

主要方法:

• 原子层沉积 (ALD) 用于Al2O3的被动化.
• 用于界面化学分析的X射线光电子光谱 (XPS).
• 测量金属氧化物半导体 (MOS) 电容器的电性能.

主要成果:

• 来自ALD的Al2O3可以防止氧化物形成并优化介电性质.
• Al2O3/Er2O3/Si MOS电容器实现了低泄漏电流 (4.57 × 10^-9 A/cm^2) 和最小的界面状态密度 (2.38 × 10^12 cm^-2 eV^-1).
• 在450°C的火进一步提高了介电性质,产生了1.38 × 10^-9 A/cm^2.2.的泄漏电流密度.

结论:

• 来自ALD的Al2O3被动化有效地增强了Er2O3高k门介电材料.
• 优化界面化学是优质介电性能的关键.
• 这项研究提供了有关不同堆结构的MOS设备中泄漏电流机制的见解.