起落氧化鍺制備、性質及退火對HfO2-GeO2-Ge MOS結構的影響.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)介質柵往往會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實現(xiàn)高性能Ge-MOSFET器件具有重要

2、意義。
　　本文研究了氧化鍺對高k介質Ge MOS結構界面鈍化機理，采用快速熱氧化法制備了超薄氧化鍺且分析了其生長規(guī)律、退火機理，制備了4nm氧化鍺/HfO2雙層柵介質的MOS電容，獲得了1011cm-2e V-1量級的界面態(tài)密度。本文的主要內容包括以下三個方面:
　　1、采用快速熱氧化鍺襯底的方法研究了氧化鍺初始生長階段的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在氧化鍺厚度較小時，其生長速率呈現(xiàn)兩段的線性關系。第一階段生長速率較Deal-Grove模型

3、預言的結果高出一個數(shù)量級;而第二階段的生長速率與Deal-Grove模型預言的線性生長速率基本一致。氧化最初階段由于氧擴散在界面附近形成反應區(qū)，導致高的生長速率。X射線光電子能譜(XPS)結果表明氧化過程中氧化鍺中存在四種價態(tài)的Ge氧化物，且隨氧化時間的增加，GeO2含量在逐漸提高。
　　2、研究了干濕法退火過程對HfO2/GeO2/Ge MOS結構性質的影響，結果表明干法退火過程中金屬能促使單層氧化鍺膜中的GeO低溫揮發(fā)，并定性