Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

144 7 Schichteigenschaften - 3: SrTa2O6 (STA)
In der Abbildung auf der rechten Seite werden die Kapazitätswerte aus dem Akkumulationsbereich,
hier dargestellt durch die EOT, gegenüber der Dicke aufgetragen. Die Messpunkte
liegen nicht genau auf einer Geraden. Bei der Bestimmung der Permittivität des massiven
Materials (εB) aus der Steigung wurden die Werte bei kleinen Dicken nicht berücksichtigt, da
diese Schichten mit Sr/Ta Verhältnissen von 0,8 bzw.1,05 weit von der stöchiometischen Zusammensetzung
abweichen. Dennoch ergibt sich mit εB = 28 ein kleinerer Wert als auf Platinbzw.
TiNx-Substraten. Dieses Verhalten deutet auf eine Instabilität der SiOx Grenzschicht hin:
Wenn sich diese mit der STA-Schichtdicke verändert, ist eine einfache Auswertung nicht
mehr möglich. Dieses Verhalten wird bei den kristallinen Schichten, wo Interdiffusion sichtbar
wird (Abb. 7.4) offensichtlich.
Abbildung 7.18 zeigt den Verlauf der DK und der EOT Werte für die nachkristallisierten
Schichten. Wir beobachten einen starken Anstieg der effektiven DK mit der Dicke. Bei geringen
Dicken ergibt sich sogar ein Anstieg im EOT. Dies kann damit erklärt werden, dass die
nichtstöchiometrischen Schichten in der Perowskit Struktur kristallisiert sind. Durch diese
Unterschiede in Schicht und die Interdiffusion an der Grenzfläche (Kap.7.1) ist das einfache
Zweischicht ´dead layer model´ ist nicht mehr anwendbar.
EOT (nm)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Dicke [nm]
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Dielektrische Konstante
Abbildung 7.18: Die EOT-
Werte (Quadrate) und DK-
Werte (Kreise) der nachkristallisierten
STA Proben
auf Silizium.
Abbildung 7.19 zeigt die Leckstromkurven für amorphe STA Schichten auf Silizium. Die
Leckströme sind insgesamt sehr niedrig. Wie bereits bei den STO Proben aus Kapitel 6.3,
kann nicht direkt eine Dickenabhängigkeit gefunden werden, da der Leckstrom wahrscheinlich
im Wesentlichen durch die SiOx Grenzschicht limitiert wird.
J [A/cm²]
1,0E-02
1,0E-03
1,0E-04
1,0E-05
1,0E-06
1,0E-07
1,0E-08
1,0E-09
1,0E-10
1,0E-11
1,0E-12
6
12
27
66
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
E [kV/cm]
Abbildung 7.19: Leckstromkurven
verschieden dicker
amorpher STA Schichten auf
Siliziumsubstrat.