Si83Ge17/Si压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

摘要：

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si(100)压应变衬底上HfA1Ox栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si(100)衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600℃高温退火处理后,HfA1Ox薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si(100)衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si(100)衬底上薄膜的电学性能大幅提高:薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大(～17.1),平带电压减小,-1 V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10-5 A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能；但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.

关键词：HfAlOx薄膜、Si83Ge17/Si压应变衬底、界面反应、介电性能

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资助基金：国家自然科学基金10904124,11274257;中央高校基本科研业务费专项资金XDJK2011C038

在线出版日期：2013-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1338-1345