HfO₂/Hf/Si MOS 구조에서 나타나는 HfO₂박막의 물성 및 전기적 특성

배군호; 도승우; 이재성; 이용현

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자료유형: 학술저널

저자정보: 배군호 도승우 이재성 이용현

저널정보: 한국전기전자재료학회 전기전자재료학회논문지 전기전자재료학회논문지 제22권 제2호

발행연도: 2009.1

수록면: 101 - 106 (6page)

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In this paper, Thin films of HfO₂/Hf were deposited on p-type wafer by Atomic Layer Deposition (ALD). We studied the electrical and material characteristics of HfO₂/Hf/Si MOS capacitor depending on thickness of Hf metal layer. HfO₂ films were deposited using TEMAH and O3 at 350 ℃. Samples were then annealed using furnace heating to 500 ℃. Round-type MOS capacitors have been fabricated on Si substrates with 2000 Å-thick Pt top electrodes. The composition rate of the dielectric material was analyzed using TEM (Transmission Electron Microscopy), XRD (X-ray Diffraction) and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Also the capacitance-voltage (C-V), conductance-voltage (G-V), and current-voltage (I-V) characteristics were measured. We calculated the density of oxide trap charges and interface trap charges in our MOS device. At the interface between HfO₂ and Si, both Hf-Si and Hf-Si-O bonds were observed, instead of Si-O bond. The sandwiched Hf metal layer suppressed the growing of SiOx layer so that HfSixOy layer was achieved. And finally, the generation of both oxide trap charge and interface trap charge in HfO₂ film was reduced effectively by using Hf metal layer.

#ALD #Atomic layer deposition) #HfO₂ #Hf #SiOx layer #Oxide charge

참고문헌 (13)

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A. Ogawa / 2007 / 0.6 nm-EOT high-k gate stack with HfSiOx interfacial layer grown by solid-phase reaction between HfO2 and Si substrate" / Microelectronic Engineering 84 : 1

B. H. Lee / 1999 / Effect of interfacial layer growth on the electrical characteristics of thin titanium oxide films on silicon / Appl. Phys. Lett. 74 : 3143 ~

C. C. Yeo / 2004 / Effect of annealing on the composition and structure of HfO2 and nitrogen-incorporated HfO2 / Thin Solid Films 462 : 90 ~

K. J. Hubbard / 1996 / Thermo- dynamic stability of binary oxides in contact with silicon / J. Mater. Res. 11 : 2757 ~

K. Tse / 2007 / Oxygen vacancies in high-k oxides / Microelectronic Engineering 84 (9) : 2028 ~

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