Электрофизические свойства германиевых МДП-структур с фторидами редкоземельных элементов
Автор: Сачук Н.В., Шалимова М.Б.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 2 т.24, 2021 года.
Бесплатный доступ
Исследовались электрические свойства МДП-структур с фторидами редкоземельных элементов на подложках германия для анализа возможности использования данных материалов в качестве затворных диэлектриков устройств. Структуры изучаются также с точки зрения оценки деградации их электрофизических свойств под действием электрических полей ~108 В/м, которые действуют на диэлектрик в процессе электроформовки, поскольку МДП-структуры с фторидами редкоземельных элементов обладают свойством бистабильного переключения. Исследования вольт-амперных и вольт-емкостных характеристик показывают, что все структуры имеют примерно одинаковое значение плотности поверхностных состояний на границе раздела фторид редкоземельного элемента / Ge. Токи утечки в МДП-структурах с пленкой TmF3 и SmF3 меньше, чем в МДП-структурах с пленкой NdF3 большей толщины. Также не наблюдается эффекта уменьшения плотности тока при использовании двойной пленочной структуры CeF3/DyF3. Наиболее перспективным материалом с малым током утечки при довольно высоком значении диэлектрической проницаемости в германиевых МДП-структурах является тонкопленочный фторид самария.
Мдп-структура, фториды редкоземельных элементов, затворный диэлектрик, деградация диэлектрика
Короткий адрес: https://sciup.org/140256150
IDR: 140256150 | УДК: 53.097 | DOI: 10.18469/1810-3189.2021.24.2.68-72
Electrophysical characteristics of germanium MIS structures with rare-earth element fluorides
The electrical properties of MIS structures with rare-earth element fluorides on germanium substrates were studied to analyze the possibility of using these materials as gate dielectrics of devices. The structures are also studied from the point of view of assessing the degradation of their electrophysical properties under the action of electric fields of ~108 V/m, which act on the dielectric during electroforming, since the MIS structures with rare-earth element fluorides have the property of bistable switching. Studies of the I-V and C-V characteristics show that all structures have approximately the same value of the density of surface states at the rare-earth element / Ge fluoride interface. The leakage currents in the MIS structures with TmF3 and SmF3 film are less than in the MIS structures with NdF3 film of greater thickness. There is also no effect of reducing the current density when using the double film structure CeF3/DyF3. The most promising material with a low leakage current at a fairly high value of the dielectric constant in germanium MIS structures is thin-film samarium fluoride.
Список литературы Электрофизические свойства германиевых МДП-структур с фторидами редкоземельных элементов
- Stathis J.H. Reliability limits for the gate insulator in CMOS technology // IBM J Res Dev. 2002. Vol. 46, No. 2.3. P. 265-286. DOI: 10.1147/rd.462.0265
- Stathis J.H. Reliability limits for the gate insulator in CMOS technology. IBM J Res Dev, 2002, vol. 46, no. 2.3, pp. 265-286. DOI: 10.1147/rd.462.0265
- Effective passivation and high-performance metal-oxide-semiconductor devices using ultra-high-vacuum deposited high-κ dielectrics on Ge without interfacial layers / L.K. Chu [et al.] // Solid-State Electronics. 2010. Vol. 54, No. 9. P. 965-971. DOI: 10.1016/j.sse.2010.04.034
- Chu L.K. et al. Effective passivation and high-performance metal-oxide-semiconductor devices using ultra-high-vacuum deposited high-κ dielectrics on Ge without interfacial layers. Solid-State Electronics, 2010, vol. 54, no. 9, pp. 965-971. DOI: 10.1016/j.sse.2010.04.034
- A study on fluorine incorporation in Ge p-MOS capacitors with HfTiON dielectric / C.X. Li [et al.] // Microelectronic Engineering. 2009. Vol. 86, No. 7-9. P. 1596-1598. DOI: 10.1016/j.mee.2009.03.022
- Li C.X. et al. A study on fluorine incorporation in Ge p-MOS capacitors with HfTiON dielectric. Microelectronic Engineering, 2009, vol. 86, no. 7, pp. 1596-1598. DOI: 10.1016/j.mee.2009.03.022
- High-k gate stack on germanium substrate with fluorine incorporation / R. Xie [et al.] // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92, No. 16. P. 163505. DOI: 10.1063/1.2913048
- Xie R. et al. High-k gate stack on germanium substrate with fluorine incorporation. Appl. Phys. Lett., 2008, vol. 92, no. 16, pp. 163505. DOI: 10.1063/1.2913048
- Germanno R.V. Germanium: Properties, Production and Applications. New York: Nova Science Publishers, 2012. 324 p.
- Germanno R.V. Germanium: Properties, Production and Applications. New York: Nova Science Publishers, 2012, 324 p.
- Шалимова М.Б., Сачук Н.В. Деградация электрофизических характеристик МОП-структур с оксидами эрбия, гадолиния, диспрозия под действием электрического поля // ФТП. 2015. Т. 49, № 8. С. 1071-1077. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/42088
- Shalimova M.B., Sachuk N.V. Degradation of the electrophysical characteristics of MOS structures with oxides of erbium, gadolinium, dysprosium under the action of an electric field. FTP, 2015, vol. 49, no. 8, pp. 1071-1077. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/42088 (In Russ.)
