Manufacturable Process/Tool for high-κ/metal gate
Die mit dem Leckstrom im Aus-Zustand zusammenhängende Leistung dominiert das Problem der CMOS-Wärmeableitung bei modernen integrierten Siliziumschaltungen. In dieser Studie wurde dieses Problem im Hinblick auf eine kostengünstige Single-Wafer-Processing (SWP)-Technik unter Verwendung eines einzigen Werkzeugs für die Herstellung hochdielektrischer Gate-Stacks für CMOS unter 45 nm behandelt.
Ein System für die einschichtige photounterstützte Abscheidung wurde modifiziert, um qualitativ hochwertige HfO2-Schichten mit In-situ-Reinigung, In-situ-Oxidschichtabscheidung und In-situ-Kühlung abzuscheiden. Das System wurde mit Labview 8.2 für die Gas-/Vorläuferzufuhr, die Substrattemperatur und die UV-Lampe automatisiert. Die in diesem System verarbeiteten Gold-Hafniumoxid-Aluminium (Au-HfO2-Al)-Stapel wiesen eine hervorragende Oxidqualität mit einer Gate-Leckstromdichte in der Größenordnung von 1 x 10-12 A/cm2 bei 1 V und einer maximalen Kapazität in der Größenordnung von 75 nF bei EOT=0,39 nm auf.
Das Erreichen einer niedrigen Leckstromdichte bei gleichzeitig hoher Kapazität beweist die hervorragende Leistung des entwickelten Prozesses. Eine detaillierte Untersuchung der Abscheidungseigenschaften wie Linearität, Sättigungsverhalten, Schichtdicke und Temperaturabhängigkeit wurde durchgeführt, um eine genaue Kontrolle der Prozessparameter zu ermöglichen.
Mit Hilfe der Box-Behnken-Versuchsplanung wurde eine Prozessoptimierung durchgeführt, um eine optimale Rezeptur für HfO2-Schichten zu finden. Die UV-Behandlung mit In-situ-Bearbeitung von Metall/Hochdielektrikum-Stapeln wurde untersucht, um geringere Schwankungen des Gate-Leckstroms und der Kapazität zu erzielen.
Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurde durchgeführt, um die äquivalente Oxiddicke (EOT) und die Dielektrizitätskonstante der Schichten zu berechnen. Insgesamt zeigt diese Studie, dass die In-situ-Fertigung von MIS-Gate-Stapeln niedrigere Verarbeitungskosten, einen hohen Durchsatz und eine überlegene Bauelementleistung ermöglicht“.
| ISBN: | 9783836481564 |
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| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
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