Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

160 9 Zusammenfassung und Ausblick
HfO2 vergleichbar und damit vielversprechend. Für die kristallinen Schichten beobachten wir
trotz der erwarteten höheren DK des massiven Materials eine Erhöhung der EOT, die durch
Reaktionen an der Grenzfläche erklärt werden kann.
Diese Werte werden in Abbildung 9.2 mit den ausführlicheren Untersuchungen an den Gruppe-IVb
Oxiden, die momentan als aussichtsreichste Kandidaten für die nächste Generation
von Gateoxiden gelten, verglichen. ZrO2 und HfO2 haben zwar nur eine DK von ~20, sie sind
aber thermodynamisch stabil auf Silizium und zeigen geringe Leckströme. Zudem wird in der
Abbildung das SiO2 als Referenz eingetragen. Für EOT Werte unterhalb von 2nm erfolgt der
Übergang zum direkten Tunneln und man beobachtet einen exponentiellen Anstieg des Leckstromes.
Von den Gruppe IVb Oxiden hat das TiO2 zwar die höchste DK, aber auch den
höchsten Leckstrom. ZrO2 und HfO2 erreichen für EOT > 2 ähnliche Leckströme wie das
SiO2, jedoch kann aufgrund der größeren physikalischen Dicke erwartet werden, dass das
direkte Tunneln später einsetzt und der Anstieg des Leckstromes mit kleinerem EOT langsamer
erfolgt, wie durch die untere Extrapolationslinie angedeutet ist.
Abb.9.2: Darstellung
der Abhängigkeit des
Leckstroms von der
EOT für verschiedene
MIS Kondensatoren.
Literaturwerte für SiO2
sind als Referenz
eingezeichnet.
Die elektrischen Eigenschaften der Schichten selbst sind vielversprechend, jedoch beobachten
wir hier eine Begrenzung auf EOT ~ 2. Dies entspricht in etwa der Dicke der Grenzschicht
aus SiO2 die im Rahmen dieser Arbeit nicht optimiert wurde. Für die Anwendung der Schichten
ist deshalb die Kontrolle der Grenzschicht von entscheidender Bedeutung.