Gd2O3-HfO2栅介质薄膜的外延制备及Ge-MOS电学特性分析

• 作者: 屠海令 张心强 杜军 杨志民 杨萌萌 赵鸿滨
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: Gd2O3 HfO2 Ge 外延 激光脉冲沉积 高k
• 年，卷（期）: 2012,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 405-409
• 分类号: TN386.1
• 字数: 2759字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0258-7076.2012.03.013

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.