PEALD HfO2栅介质薄膜的界面优化及其特性表征

• 作者: 万文艳 俞跃辉 徐大伟 曹铎 程新红 郑理
• 来源期刊: 半导体技术
• 学科: 工学
• 关键词: 等离子体预处理 等离子体增强原子层沉积(PEALD) 氧化铪 高介电常数材料 界面优化
• 年，卷（期）: 2013,（10）
• 所属期刊栏目: 半导体材料
• 页码范围: 755-759
• 分类号: TN304|TN305.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1003-353x.2013.10.007

摘要

采用等离子体增强原子层沉积技术在Si衬底上制备了HfO2栅介质薄膜.为了抑制HfO2薄膜与Si衬底间界面层的生长,首先对Si衬底进行了原位的氧等离子体和氨等离子体预处理,高分辨透射电子显微镜被用来表征HfO2薄膜和界面层的厚度及形态.当氧等离子体和氨等离子体的功率分别为75 W和150 W时,界面层的生长得到了有效控制,厚度为0.83 nm,X射线光电子能谱分析表明该界面层主要由具有较高介电常数的HfSiON组成.MIS电容被用来研究HfO2薄膜的电学特性,当HfO2薄膜物理厚度为3 nm时,等效栅氧厚度为1.04 nm,电容回滞大小为35.8 mV.漏电特性曲线显示,在距离平带电压为1V的位置处,漏电流密度仅为0.64 μA/cm2.