Manufacturable Process/Tool for high-κ/metal gate
A szivárgási árammal kapcsolatos teljesítmény dominál a legmodernebb szilícium integrált áramkörök CMOS hőleadásának problémájában. Ebben a tanulmányban ezt a kérdést egy alacsony költségű, egyetlen szerszámmal végzett, egyetlen ostyán történő feldolgozási (SWP) technikával kezeltük, amely a 45 nm alatti CMOS-ok nagy dielektromos kapukészletének gyártására szolgál.
Az egyrétegű fotoasszisztált leválasztásra szolgáló rendszert úgy módosították, hogy kiváló minőségű HfO2 filmeket tudjanak leválasztani, amelyek in-situ tisztítással, in-situ oxidfilm-leválasztással és in-situ lágyítással rendelkeznek. A rendszert a Labview 8.2 segítségével automatizálták a gáz/előanyag adagolás, a szubsztráthőmérséklet és az UV-lámpa tekintetében. Az ebben a rendszerben feldolgozott arany-hafnium-oxid-alumínium (Au-HfO2-Al) halmazok kiváló minőségű oxidjellemzőkkel rendelkeztek, a kapu szivárgási áramsűrűsége 1 x 10-12 A/cm2 @ 1V és a maximális kapacitás 75 nF nagyságrendű volt EOT=0,39 nm esetén.
Az alacsony szivárgási áramsűrűség és a nagy kapacitás elérése a kifejlesztett eljárás kiváló teljesítményét bizonyította. A lerakódási jellemzők, például a linearitás, a telítési viselkedés, a filmvastagság és a hőmérsékletfüggés részletes vizsgálatát végeztük el a folyamat paramétereinek szoros ellenőrzése érdekében.
A Box-Behnken kísérlettervezés segítségével folyamatoptimalizálást végeztünk a HfO2-filmek optimális receptúrája érdekében. A fém/magas dielektromos halmazok helyszíni feldolgozásával végzett UV-kezelést vizsgálták a kapu szivárgási áramának és kapacitásának csökkentett változása érdekében.
Nagy felbontású transzmissziós elektronmikroszkópiát (TEM) végeztünk a filmek egyenértékű oxidvastagságának (EOT) és dielektromos állandójának kiszámításához. Összességében ez a tanulmány azt mutatja, hogy a MIS-kapuk halmazainak in-situ gyártása alacsonyabb feldolgozási költségeket, nagy áteresztőképességet és kiváló eszközteljesítményt tesz lehetővé.".