脉冲激光沉积制备的HfO2电学性能及其漏电流机制研究

摘要

利用室温、原位200℃下脉冲激光沉积结合后快速退火的方法在p型Si衬底上制备了HfO2薄膜及HfO2栅介质MOS电容,研究了后热处理及原位加温对HfO2介电特性和漏电流的影响,并通过J-E电学特性测试对HfO2栅介质的漏电流传导机制进行了深入地研究。分析表明,制备态和原位加温的样品表现出相似的漏电流传导机制：栅极注入情况下漏电流主要由Schottky发射和Poole-Frenkel发射共同组成,以Schottky发射为主;在衬底注入情况下HfO2栅卯质的漏电流为Schottky发射。而氮气氛快速退火的样品无论是栅极注入还是衬底注入HfO2栅介质的漏电流传导机制主要是Schottky发射。氮气氛退火有效减少HfO2栅介质体内的捕获电荷,提高HfO2栅介质的介电性能,降低漏电流。