Manufacturable Process/Tool for high-κ/metal gate
Výkon súvisiaci s únikovým prúdom vo vypnutom stave dominuje problému rozptylu tepla CMOS najmodernejších kremíkových integrovaných obvodov. V tejto štúdii sa tento problém rieši v zmysle nízkonákladovej techniky spracovania jedného plátku (SWP) s použitím jediného nástroja na výrobu vysoko dielektrických hradiel pre CMOS s vlnovou dĺžkou pod 45 nm.
Systém na jednovrstvovú fotoasistovanú depozíciu bol modifikovaný na depozíciu vysokokvalitných HfO2 filmov s možnosťou čistenia in-situ, depozície oxidových filmov in-situ a žíhania in-situ. Systém bol automatizovaný pomocou programu Labview 8.2 na dodávanie plynu/prekurzora, teploty substrátu a UV lampy. Stopy oxidu zlatého, hafnia a hliníka (Au-HfO2-Al) spracované v tomto systéme mali vynikajúcu kvalitu oxidových charakteristík s hustotou zvodového prúdu na hradle rádovo 1 x 10-12 A/cm2 @ 1V a maximálnou kapacitou rádovo 75 nF pre EOT=0,39 nm.
Dosiahnutie nízkej hustoty zvodového prúdu spolu s vysokou kapacitou preukázalo vynikajúcu výkonnosť vyvinutého procesu. Podrobná štúdia charakteristík depozície, ako je linearita, správanie sa pri nasýtení, hrúbka filmu a závislosť od teploty, bola vykonaná na účely prísnej kontroly parametrov procesu.
Pomocou Boxovho-Behnkenovho plánu experimentov sa vykonala optimalizácia procesu pre optimálnu receptúru pre HfO2 filmy. Skúmalo sa UV ošetrenie s in-situ spracovaním kovových/vysoko dielektrických stohov, aby sa zabezpečilo zníženie odchýlok v zvodovom prúde a kapacite hradla.
Na výpočet ekvivalentnej hrúbky oxidu (EOT) a dielektrickej konštanty filmov sa vykonala transmisná elektrónová mikroskopia (TEM) s vysokým rozlíšením. Celkovo táto štúdia ukazuje, že výroba MIS hradlových stohov in-situ umožňuje nižšie náklady na spracovanie, vysokú priepustnosť a vynikajúci výkon zariadenia.".