Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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156 8 Schichteigenschaften - 4: Oxide der Gr.-IVb Metalle<br />
8.4 Zusammenfassung<br />
Mit dem neuen Prekursor konnten Schichten aller drei Metalloxide über einen großen Temperaturbereich<br />
abgeschieden werden. Somit können sowohl amorphe wie kristalline Schichten<br />
deponiert werden. Das Schichtwachstum ist gut kontrolliert und führt zu sehr glatten Schichten.<br />
Die beobachteten elektrischen Eigenschaften entsprechen den Erwartungen: Die aus den<br />
Dickenserien extrahierten DK der massiven Materialien entspricht den Literaturwerten für<br />
monolithische Keramiken, bzw. den besten Schichten [148]. Jedoch sind die Werte für die<br />
effektive Kapazität bzw. die EOT durch die amorphe Grenzschicht aus SiOx limitiert. Dies<br />
wird in Abbildung 8.17 verdeutlicht. Hier werden die EOT Werte gegenüber dem Leckstrom<br />
bei 1V für verschiedene Schichten zusammenfasst.<br />
Abbildung 8.17: Die gemessenen<br />
EOT Werte gegenüber<br />
dem Leckstrom bei 1V für<br />
TiO2, ZrO2 und HfO2 MIS<br />
Kondensatoren im Vergleich<br />
zu den Werten für reines<br />
SiO2 (dargestellt in der oberen<br />
Gerade). Die gepunktete<br />
Linie zeigt das Leckstromlimit<br />
für technologische Anwendungen.<br />
Die untere Gerade<br />
zeigt die Extrapolation<br />
der hier gemessenen Werte.<br />
Zudem ist in obiger Abbildung das SiO2 als Referenz eingetragen [153]. Für EOT Werte unterhalb<br />
von 2nm erfolgt der Übergang zum direkten Tunneln und man beobachtet einen exponentiellen<br />
Anstieg des Leckstromes. Von den Gruppe IVb-Oxiden hat das TiO2 zwar die<br />
höchste DK, es hat aber auch den höchsten Leckstrom. ZrO2 und HfO2 erreichen für EOT > 2<br />
ähnliche Leckströme wie das SiO2, jedoch setzt aufgrund der größeren physikalischen Dicke<br />
das direkte Tunneln später ein, was bedeutet, dass der Anstieg des Leckstromes mit kleinerem<br />
EOT langsamer erfolgt, wie durch die untere Extrapolationslinie angedeutet ist. Die elektrischen<br />
Eigenschaften der Schichten selbst sind vielversprechend, jedoch beobachten wir hier<br />
eine Begrenzung auf EOT ~ 2nm. Diesem Wert entspricht in etwa der Dicke der Grenzschicht<br />
aus SiO2 die im Rahmen dieser Arbeit nicht optimiert wurde. Für die Anwendung der Schichten<br />
ist deshalb die Kontrolle der Grenzschicht von entscheidender Bedeutung, wie es z.B. von<br />
Almeida und Baumvol [154] ausführlich diskutiert wird.
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