Wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw tlenku hafnu dla zastosowań w technologii MOSFET w węgliku krzemu

• Autorzy: Taube A. , Korwin-Mikke K. , Gutt T. , Małachowski T. , Pasternak I. , Wzorek M. , Łaszcz A. , Płuska M. , Rzodkiewicz W. , Piotrowska A. , Gierałtowska S. , Sochacki M. , Mroczyński R. , Dynowska E. , Szmidt J.

Warianty tytułu

EN

Fabrication and characterization of thin hafnium oxide films for application in silicon carbide MOSFET technology

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki. 10 ; 05-09.06.2011 ; Darłówko Wschodnie, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki charakteryzacji cienkich warstw tlenku hafnu wytwarzanych metodą ALD. Zbadano wpływ wygrzewania na parametry elektrofizyczne warstw HfO₂ oraz HfO₂/SiO₂ oraz wpływ zastosowania warstwy podkładowej na właściwości elektryczne struktur MIS z warstwa tlenku hafnu osadzoną na węgliku krzemu. Zastosowanie warstwy podkładowej z SiO₂ znacznie poprawiło parametry kondensatorów MIS na węgliku krzemu, zmniejszając prąd upływu oraz gęstość ładunku efektywnego w dielektryku. Zaobserwowano zwiększenie się pola przebicia do wartości 7.2 MV/cm. Wygrzewanie warstw HfO₂/SiO₂ w temperaturze 400°C zwiększyło ich niezawodność oraz zredukowało gęstość stanów powierzchniowych do 4×10¹¹ eV⁻¹ cm⁻². Wygrzewanie warstw HfO₂ w 400°C obniżyło prąd upływu przy jednoczesnym zwiększeniu względnej przenikalności elektrycznej.

EN

This work presents the results of characterization of thin hafnium oxide films fabricated by ALD. Effect of annealing on physical properties on HfO₂ and HfO₂/SiO₂ layers, as well as effect of introduction of pedestal layers on properties of 4H-SiC MIS capacitor was investigated. Introduction of SiO₂, pedestal layer improved properties of 4H-SiC MIS capacilors, causing decreasing of leakage current and effective charge density in the insulator. Electric breakdown field was increased from 4 7 to 7.2 MV/cm. Annealmg of HfO₂/SiO₂ layers m 400°C improved reliability and reduced density of interface traps. Annealing of HfO₂ - layers m 400°C caused decreasing of leakage current and increased of relative permittivity.

Słowa kluczowe

PL

tlenek hafnu; tlenek aluminium; tlenek krzemu; MOSFET; węglik krzemu; kondensator MIS; dielektryki; przenikalność elektryczna dielektryków

EN

silicon carbide; MOSFET; silicon dioxide; aluminum oxide; hafnium oxide; MIS capacitor high-k dielectrics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 9
• Strony: 117--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., wykr.

Twórcy

autor

Taube A.

autor

Korwin-Mikke K.

autor

Gutt T.

autor

Małachowski T.

autor

Pasternak I.

autor

Wzorek M.

autor

Łaszcz A.

autor

Płuska M.

autor

Rzodkiewicz W.

autor

Piotrowska A.

autor

Gierałtowska S.

autor

Sochacki M.

autor

Mroczyński R.

autor

Dynowska E.

autor

Szmidt J.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Watanabe H., Y. Watanabe, M. Harada, Y. Kagei, T. Kirino, T. Hosoi, T. Shimura, S. Mitani, Y. Nakano, and T. Nakamura: Impact of a treatment combination nitrogen plasma exposure and forming gas annealing on defects passivation of SiO2/SiC interface. Materials Science Forum, 615-617, pp. 525-528, 2009.
• [2] Hosoi T., M. Harada, Y. Kagei, Y. Walanabe, T. Shimura, S. Mitani, Y. Nakano, T. Nakamura, and H. Watanabe: AlON/SiO stacked gate dielectrics for 4H-SiC MIS devices. Materials Science Forum, 615-617, pp. 541-544, 2009.
• [3] Robertson J.: High dielectric constant gate oxides for metal oxide Si transistors. Rep. Prog. Phys., vol. 69(2006), pp. 327-396
• [4] Tan T. et al.: Chemical structure and electrical properties of sputtered HfO2 films on Si substrates annealed by rapid thermal annealing. Vacuum, 83(2009), pp. 1155-1158.
• [5] Tan T. et al.: Structure and optical properties of HfO2 thin films on silicon after rapid thermal annealing. Optical Materials, 32 (2010), pp. 432-435.