Deliverables and Services - IHP Microelectronics

Gleichzeitig wird jedoch eine deutliche Zunahme der
Leckstromdichte beobachtet. Leckstromcharakteristika
der dünnen c-BaHfO 3 -Schichten wurden weiter unter
Verwendung temperaturabhängiger Messungen untersucht,
wie in Abb. 33 für eine ~ 8 nm dicke Schicht
dargestellt ist. Die JV-Leckstromkurven wurden unter
TiN-Substrat-Injektion für verschiedene Temperaturen
gemessen. Die Ströme bei kleinen Spannungen sind
verrauscht und schwach temperaturabhängig. Auf
Grund der Größe dieser Ströme und deren Spannungsabhängigkeit
nehmen wir an, dass sie mit makroskopischen
Defekten verbunden sind („Hot Spots”). Beim
gegenwärtigen Erkenntnisstand ist eine genaue Charakterisierung
dieser Defekte schwierig. Andererseits
scheint klar zu sein, dass die Leckströme im Bereich
höherer Spannungen durch Punktdefekte dominiert
werden, vermutlich aber auch verknüpft mit „Hot-Spot-
Gebieten“. In diesem stark temperaturabhängigen
Leckstromregime ist die Ladungsträgerkonzentration
durch das Einfangen und Freisetzen von Ladungsträgern
mit einer Spannungsabhängigkeit, die dem Poole-
Frenkel-Prozess ähnelt, bestimmt.
Zusammenfassung: Es wurden dünne dielektrische
BaHfO 3 -Schichten auf TiN-Substraten durch gleichzeitiges
Verdampfen von BaO und HfO 2 präpariert. BaHfO 3 -
Schichten, die bei 400 °C abgeschieden wurden, sind
amorph und besitzen eine Dielektrizitätskonstante
von ~ 23. Eine RTA-Behandlung der amorphen Schichten
bewirkt den Übergang in die kristalline kubische
BaHfO 3 -Perovskit-Phase. Das polykristalline BaHfO 3
zeigt eine Dielektrizitätskonstante von ~ 38, die es
zu einem vielversprechenden Kandidaten für künftige
DRAM-Speicherkondensator-Anwendungen macht. Eine
weitere Optimierung der Präparationsbedingungen ist
notwendig, um die Leckstromanforderungen an sehr
dünne c-BaHfO 3 -Schichten (CET < 2 nm) zu erfüllen.
Diese Untersuchungen wurden im Rahmen des BMBF-
Projektes „MEGA EPOS“ durchgeführt.
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S
In summary, thin BaHfo 3 dielectric layers on tin
substrates were prepared by co-evaporation of Bao
and Hfo 2 . BaHfo 3 films deposited at 400 °C are amorphous
and show a dielectric constant of approx. 23.
RtA treatment performed on the amorphous layers induces
crystallization in the cubic BaHfo 3 perovskite
phase. polycrystalline BaHfo 3 shows a dielectric constant
of approx. 38 which makes it a promising candidate
for future DRAM storage capacitor applications.
Further optimization of the preparation conditions is
required to meet leakage current requirements in very
thin (Cet < 2 nm) c-BaHfo 3 films.
this work was done within the BMBF project “MeGA epoS”.
Abb. 33: Temperaturabhängige JV-Kurven für ~ 8 nm dickes
c-BaHfO 3 .
Fig. 33: temperature dependent JV characteristics for ~ 8 nm
thick c-BaHfO 3 .