Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

2.1 Hoch-ε Materialien 17
Abbildung 2.8: Die dielektrische
Konstante gegenüber
der Bandlücke alternativer
Gate Materialien. Der
schraffierte Bereich ist die
minimale Forderung, die an
die Bandlücke gestellt wird,
aus [35].
In der nachfolgenden Tabelle 2.1 ist eine Auswahl möglicher Oxide für DRAM, bzw. Gate
Anwendung aufgelistet. Vielversprechende Kandidaten für Gate-Oxide sind zurzeit amorphes
Al2O3 und die Oxide der Gruppe-IVb Metalle HfO2, und ZrO2 sowie deren Silikate. Das εr
dieser Materialien liegt im Berech zwischen 8 – 20. Titandioxid, das eine hohe dielektrische
Konstante hat und in mehreren anderen Anwendungen Verwendung findet, zeigt nicht die
thermodynamische Stabilität auf Silizium. Viele Zusammensetzungen, die Titan enthalten,
wie z.b. (Ba, Sr)TiO3, Pb(Zr, Ti)O3, BaTiO3, BiTiO12, etc., sind geplante Hoch-Epsilon oder
ferroelektrische Materialien für Kondensatoranwendungen. Die höchsten Werte für εr erreichen
kristalline Materialien mit Perowskitstrukur (z.b. STO, BST).
Dielektrikum Permittivität Anwendung
Al2O3 9 - 11.6 (2) Gate
TiO2 35 (1) Anastas Gate
TiO2 60 (1) Rutil Optik
ZrO2 22 Gate
HfO2 21-25 Gate
La2O3 25 – 30 Gate
Pr2O3 14,9 (1) Gate
Y2O3 11 -15 (1) Gate
ZrO2-SiO2 12 (1) Gate
HfO2-SiO2 11 (1) Gate
La2O3-SiO2 17 Gate
Y2O3-SiO2 10 Gate
Ta2O5 20 – 30 (1) DRAM, integr. Kond.
LaAlO3 25 (2) Gate
SrZrO3 25 (2) Gate
SrTa2O6 50 -100 (1) Gate, integr. Kond.
SrTiO3 200 (2) DRAM, Gate
(Ba, Sr)TiO3 200 (1) -1000 (1) DRAM, integr. Kond.
Tabelle 2.1: Alternative Dielektrika. Ohne Kennzeichnung amorph. Mit (1) als polykristalliner
Film und (2) als epitaktischer Film. Die in dieser Arbeit behandelten Oxide sind fett gedruckt.