Gd2O3-HfO2栅介质薄膜的外延制备及Ge-MOS电学特性分析

摘要：

以Gd2O3-HfO2( GDH)固溶氧化物作为靶材,采用脉冲激光沉积技术(PLD)在Ge(100)衬底上制备了GDH高k栅介质外延薄膜,其外延生长方式为“cube-on-cube”,GDH薄膜与Ge(100)衬底的取向关系为(100)GDH∥(100)Ge和[110] GDH∥[110]Ge.通过反射式高能电子衍射(RHEED)技术研究了激光烧蚀能量和薄膜沉积温度对薄膜晶体结构的影响,分析了二者与薄膜的取向关系,激光烧蚀能量对薄膜取向影响更为显著.得到较优的GDH外延薄膜沉积工艺为:激光烧蚀能量为3 J·cm-2、薄膜的沉积温度为600℃.用磁控溅射制备了Au/Ti顶电极和Al背电极,其中圆形的Au/Ti电极通过掩膜方法获得,直径为50μm.采用Keithley 4200半导体测试仪对所制备Au/Ti/GDH/Ge/Al 堆栈结构的Ge-MOS原型电容器进行电学特性分析,测试条件为:I-E测试的电场强度0～6MV·cm-1,C-V测试的频率300 kHz～1 MHz,结果表明,厚度为5nm的GDH薄膜具备良好介电性能:k-28,EOT ～0.49 nm,适于22 nm及以下技术节点集成电路的应用.

关键词：Gd2O3、HfO2、Ge、外延、激光脉冲沉积、高k

所属期刊栏目：36

分类号：TN386.1(半导体技术)

资助基金：国家自然科学基金重点基金50932001;国家自然科学基金青年科学基金51102020;国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金资助项目11076005;国家重大科技专项02专项2009ZX02039-005

在线出版日期：2012-08-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：405-409