Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОК ОКСИДА ГАФНИЯ

Полный текст:

Аннотация

В статье представлены результаты исследований диэлектрических характеристик пленок оксида гафния, нанесенных методом DC-реактивного магнетронного распыления Hf-мишени в Ar/O2 -смеси газов без нагрева подложек. Получены зависимости диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, ширины запрещенной зоны, плотности токов утечки от содержания кислорода в Ar/O2 -смеси газов при нанесении пленок. Установлено, что пленки оксида гафния с хорошими диэлектрическими характеристиками формируются в сравнительно широком диапазоне концентраций кислорода (примерно 12–20 % O2 ). Без нагрева подложек и последующего отжига получены пленки с диэлектрической проницаемостью ε = 17–22, тангенсом угла диэлектрических потерь 0.03–0.05 и токами утечки 10–3 А/см при E = 5 × 105 В/см. При этом ширина оптической запрещенной зоны нанесенных пленок составляла 5.7–5.8 эВ.

Об авторах

Д. А. Голосов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
220013, Минск, ул. Бровки, 6


С. М. Завадский
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
220013, Минск, ул. Бровки, 6


С. Н. Мельников
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
220013, Минск, ул. Бровки, 6


Н. Вилья
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
220013, Минск, ул. Бровки, 6


Список литературы

1. Hall S., Buiu O., Mitrovic I.Z., Lu Y., Davey W.M. Review and perspective of high-k dielectrics on silicon // J. Telecomms and IT. 2007. V. 2. P. 33–43.

2. Robertson J., Falabretti B. Band offsets of high K gate oxides on III-V semiconductors // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 014111.

3. Ribes G., Mitard J., Denais M., Bruyere S., Monsieur F., Parthasarathy C., Vincent E., Ghibaudo G. Review on high-k dielectrics reliability issues // IEEE T Device Mat Re. 2005. V. 5. № 1. P. 5.

4. Robertson J. High dielectric constant oxides // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2004. V. 28. P. 265.

5. Wu M., Alivov Y.I., Morkoc H. High-κ dielectrics and advanced channel concepts for Si MOSFET // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2008. V. 19. № 10. P. 915.

6. Lee E.J., Choi W.J., Yoon K.S., Yang J.Y., Lee J.H., Kim C.O., Hong J.P. Structural and electrical properties of ultrathin HfO2 gate oxide prepared by inductively coupled RF magnetron sputtering system // J. Korean Phys. Soc. 2004. V. 45. № 1. P. 166.

7. Hausmann D.M., Gordon R.G. Surface morphology and crystallinity control in the atomic layer deposition (ALD) of hafnium and zirconium oxide thin films // J. Cryst. Growth. 2003. V. 249. P. 251.

8. Смирнова Т.П., Яковкина Л.В., Борисов В.О., Кичай В.Н., Ка- ичев В.В., Кривенцов В.В. Структура пленок HfO2 и двойных оксидов на его основе // ЖCX. 2012. Т. 53. № 4. C. 718.

9. Багмут А.Г., Багмут И.А., Жучков В.А., Шевченко М.О. Фазовые превращения в пленках, осажденных лазерной абляцией Hf в атмосфере кислорода // ЖТФ. 2012. Т. 82. № 6. С. 122.

10. Bagmut A.G., Bagmut I.A., Zhuchkov V.A., Shevchenko M.O. Phase transformations in films deposited by laser ablation of Hf in an oxygen atmosphere // Tech. Phys. 2012. V. 57. P. 856.

11. Ergin F.B., Turan R., Shishiyanu S.T., Yilmaz E. Effect of γ-radiation on HfO2 based MOS capacitor // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. № 9. P. 1482.

12. Aoki Y., Kunitake T., Nakao A. Sol−gel fabrication of dielectric HfO2 nano-films; formation of uniform, void-free layers and their superior electrical properties // Chem.Mater. 2005. V. 17. P. 450.

13. Mikhelashvili V., Brener R., Kreinin O., Shneider J., Eisenstein G. Band offsets of Er2 O3 films epitaxially grown on Si substrates // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 5950.

14. Li F.M., Bayer B.C., Hofmann S., Dutson J.D., Wakeham S.J., Thwaites M.J., Milne W.I., Flewitt A.J. Direct tunneling through high-κ amorphous HfO2: Effects of chemical modification // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. P. 252903.

15. Choi J.H., Mao Y., Chang J.P. The electrostatics of Ta2O5 in Si-based metal oxide semiconductor devices // Mater Sci Eng R Rep. 2011. V. 72. № 6. P. 97.

16. Choi W.J., Lee E.J., Yoon K.S., Yang J.Y., Lee J.H., Kim C.O., Hong J.P. Kang H.J. Annealing effects of HfO2 gate thin films formed by inductively coupled sputtering technique at room temperature // J. Korean Phys. Soc. 2004. V. 45. P. S716.

17. Sproul W.D., Christie D.J., Carter D.C. Control of reactive sputtering processes // Thin Solid Films. 2005. V. 491. P. 1.

18. Достанко А.П., Голосов Д.А., Завадский С.М., Замбург Е.Г., Вакулов Д.Е., Вакулов З.Е. Электрические и оптические свойства пленок оксида цинка, нанесенных методом ионно-лучевого распыления оксидной мишени // ФТП. 2014. Т. 48. № 9. С. 1274.


Просмотров: 49


ISSN 1992-7223 (Print)