起落氧化鍺制備、性質(zhì)及退火對(duì)HfO2-GeO2-Ge MOS結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、隨著硅集成電路特征尺寸接近其物理極限，具有高遷移，且與硅工藝兼容性好的Ge成為下一代高性能集成電路的候選材料之一。然而由于Ge表面本征氧化層穩(wěn)定性差，采用高介電常數(shù)(高k)介質(zhì)柵往往會(huì)在界面引入高的界面態(tài)密度，成為影響器件性能的重要因素之一。研究表明超薄氧化鍺可以有效降低高k介質(zhì)與Ge界面處的界面態(tài)密度和界面散射，提高溝道載流子遷移率和器件性能。因此，制備超薄氧化鍺并研究其在器件中的界面鈍化效果對(duì)實(shí)現(xiàn)高性能Ge-MOSFET器件具有重要

2、意義。
　　本文研究了氧化鍺對(duì)高k介質(zhì)Ge MOS結(jié)構(gòu)界面鈍化機(jī)理，采用快速熱氧化法制備了超薄氧化鍺且分析了其生長(zhǎng)規(guī)律、退火機(jī)理，制備了4nm氧化鍺/HfO2雙層?xùn)沤橘|(zhì)的MOS電容，獲得了1011cm-2e V-1量級(jí)的界面態(tài)密度。本文的主要內(nèi)容包括以下三個(gè)方面:
　　1、采用快速熱氧化鍺襯底的方法研究了氧化鍺初始生長(zhǎng)階段的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在氧化鍺厚度較小時(shí)，其生長(zhǎng)速率呈現(xiàn)兩段的線性關(guān)系。第一階段生長(zhǎng)速率較Deal-Grove模型

3、預(yù)言的結(jié)果高出一個(gè)數(shù)量級(jí);而第二階段的生長(zhǎng)速率與Deal-Grove模型預(yù)言的線性生長(zhǎng)速率基本一致。氧化最初階段由于氧擴(kuò)散在界面附近形成反應(yīng)區(qū)，導(dǎo)致高的生長(zhǎng)速率。X射線光電子能譜(XPS)結(jié)果表明氧化過(guò)程中氧化鍺中存在四種價(jià)態(tài)的Ge氧化物，且隨氧化時(shí)間的增加，GeO2含量在逐漸提高。
　　2、研究了干濕法退火過(guò)程對(duì)HfO2/GeO2/Ge MOS結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響，結(jié)果表明干法退火過(guò)程中金屬能促使單層氧化鍺膜中的GeO低溫?fù)]發(fā)，并定性