Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

152 8 Schichteigenschaften - 4: Oxide der Gr.-IVb Metalle
8.2.2 Elektrische Eigenschaften
Die C-V Charakteristiken verschieden dicker ZrO2 Schichten sind in Abbildung 8.9 gezeigt.
Die Schichten wurden bei 550°C abgeschieden und anschließend bei 400°C für 10min angelassen.
Nach der Deposition der Platinelektroden wurden sie nochmals für 10min bei 400°C
getempert. Für die beiden dünnsten Schichten erfolgte dies in Formiergas und für die dickeren
in N2. Man erkennt, dass nach dem Formiergastempern der Höcker in der C-V Kurve verschwindet
und auch die Hysterese reduziert ist. Damit können sehr glatte und steile Anstiege
erreicht werden.
Kapazität [pF]
1000 ZrO 2 /SiO x /Si
800
600
400
200
0
1.92 nm
4.1 nm
7.4 nm
11 nm
-2 -1 0 1 2
Vorspannung [V]
EOT [nm]
6 ZrO 2 /SiO x /Si
5
4
3
2
1
ε B =22
0
0 2 4 6 8 10 12
Dicke [nm]
Abbildung 8.9: C-V Charakteristiken von ZrO2 Schichten verschiedener Dicke. Die beiden
dünneren Schichten wurden nach der Elektrodendeposition in Formiergas bei 400°C angelassen.
Auf der rechten Seite ist die aus der Kapazität in Akkumulationsbereich bestimmte
EOT als Funktion der Schichtdicke dargestellt.
Auf der rechten Seite sind die EOT Werte als Funktion der Schichtdicke aufgetragen. Die aus
der Steigung berechnete Permittivität des massiven ZrO2 ergibt sich zu εB = 22, was in Übereinstimmung
mit den Literaturwerten ist [148]. Der Achsenabschnitt ergibt eine Dicke von ~
2nm, was sich auch hier auf die SiOx Grenzschicht zurückführen lässt. Diese Grenzschicht
begrenzt somit die Kapazitätswerte bei dünnen Schichten. Abbildung 8.10 zeigt das Leckstromverhalten
der Schichten aus Abbildung 8.9. Die für die Oxidschicht charakteristischen
Ströme im Akkumulationsbereich sind sehr niedrig. Allerdings beobachten wir einen steilen
Anstieg für die dünnste Schicht.
J [A/cm 2
]
0,01
1E-4
1E-6
1E-8
1E-10
1 ZrO 2 /SiO x /Si
-2 -1 0 1 2
Spannung [V]
1.92 nm
4.1 nm
7.4 nm
11 nm
Abbildung 8.10: Leckstromverhalten
der in Abb. 8.9 gezeigten
ZrO2 Schichten verschiedener
Dicke.