高k HfO2栅介质淀积后退火工艺研究

研究了淀积后退火(PDA)工艺(包括退火环境和退火温度)对高介电常数(k)HfO2栅介质MOS电容(MOSCAP)电学特性的影响.通过对比O2和N2环境中,不同退火温度下的HfO2栅介质MOSCAP的C-V曲线发现,高kHfO2栅介质在N2环境中退火时具有更大的工艺窗口.通过对HfO2栅介质MOSCAP的等效氧化层厚度(dEOT)、平带电压(Vfb)和栅极泄漏电流(Ig)等参数进一步分析发现,与O2环境相比,高kHfO2栅介质在N2环境中PDA处理时dEOT和Ig更小、Vfb相差不大,更适合纳米器件的进一步微缩.HfO2栅介质PDA处理的最佳工艺条件是在N2环境中600℃下进行.该优化条件下高kHfO2栅介质MOSCAP的dEOT=0.75 nm,Vnb=0.37 V,Ig=0.27 A/cm2,满足14或16 nm技术节点对HfO2栅介质的要求.