[发明专利]一种优化堆叠栅介质与锗界面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及堆叠栅介质，尤其是涉及一种优化堆叠栅(HfO₂/Al₂O₃)介质与锗界面的方 法。

背景技术

随着半导体技术的发展，晶体管的特征尺寸不断等比例缩小[1]，栅极介质材料SiO₂的厚 度越来越接近其极限物理厚度，采用HfO₂等高K介质代替传统的SiO₂栅介质已成为发展的 必然。此外，锗衬底由于具有较大的空穴迁移率(Si的四倍)，基于这些优点，锗衬底高K 介质栅MOSFET器件已成为业内人士的研究热点[2-3]。但HfO₂/Ge界面态密度过大已成为锗 衬底MOSFET器件进一步发展的一个重要问题[4-5]。研究人员已多方面尝试采用湿法退火 [6-7]、GeO₂钝化、GeO_xN_y钝化及Si表面钝化等手段实现HfO₂/Ge界面性能的优化。

此外，Al₂O₃因为具有较高的介电常数9和较好的阻隔效果而被广泛应用于Ge表面钝化 领域。目前为止，HfO₂/Al₂O₃/Ge结构堆叠栅的研究已经取得了一定的进展[8-9]，但Al₂O₃/Ge 的界面态仍有进一步优化的空间。

参考文献：

[1]奥地利,艾罗拉,张兴.用于VLSI模拟的小尺寸MOS器件模型:理论与实践[J]. 1999。

[2]RaviPillarisetty,Academicandindustryresearchprogressingermaniumnanodevices[J], NATURE,2011,479:324-328。

[3]INTERNATIONALTECHNOLOGYROADMAPFORSEMICONDUCTORS[J]，2011 EDITIO。

[4]M.Houssa,G.Pourtois,M.Caymax,etal.First-principlesstudyofthestructuraland electronicpropertiesof(100)Ge/Ge(M)O[sub2]interfaces(M＝Al,La,orHf)[J],Appl.Phys.Lett. 2008,92,242101。

[5]KojiKita,ShoSuzuki,HideyukiNomura,etal.DirectEvidenceofGeOVolatilization fromGeO2/GeandImpactofItsSuppressiononGeO2/GeMetal–Insulator–Semiconductor Characteristics[J].Jpn.J.Appl.Phys.200847:2349。

[6]GuanzhouLiu,ChengLi,HongkaiLai,etal.GeIncorporationinHfO2Dielectric DepositedonGeSubstrateduringDry/WetThermalAnnealing[J],J.Electrochem.Soc.,2010, 157:6H603-H606。

[7]Xu,J.P,Lai,P.T,Li,C.X,etal.ImprovedelectricalpropertiesofGermaniumMOS capacitorswithgatedielectricgrowninwet-NOambient[J],ElectronDeviceLetters,IEEE,2006, 27:439-441。

[8]ShankarSwaminathan,MichaelShandalov,YasuhiroOshima,etal.Bilayermetaloxide gateinsulatorsforscaledGe-channelmetal-oxide-semiconductordevices[J],Appl.Phys.Lett.2010, 96:082904。