超薄高K栅介质的声子能量耦合物理效应研究

基本信息
批准号:61574029
项目类别:面上项目
资助金额:68.00
负责人:陈志
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Rajam Reddy Subba Reddy,张鹏,刘春华,王洋,何琼,杨小慧,郝孟猛,王美娟,陈乐毅
关键词:
器件结构Highk栅介质MIS界面特性
结项摘要

According to Moore's law,microelectronic industry has to scale down the transistors on integrated circuit. The industry is interested in the HfO2/IL gate stack with an equivalent oxide thickness (EOT) of 0.6-1.0 nm, where the IL layer is 0.4-0.7nm.The proposed lateral heating process (LHP) that can induce Phonon Energy Couping Effect (PECE)and structure changes in the silicon near the oxide/Si interface is used to reduce the tunneling current of the HfO2/IL stacks and enhance the reliability of the IL layer as well.In this proposal, we will pursue the following project objectives:(1) Research on the physcial mechanism of PECE and structure changes in oxide/Siinterface.(2) Growth of HfO2 on a chemical oxide interfacial layer (IL) with an EOT of0.6-1.0 nm using atomic layer deposition and the reliability of IL is improved.(3) The leakage current of ultra-thin HfO2/IL gate stacks and power consuming of MOS devices are reduced dramatically.

根据摩尔定律,微电子工业界必须不断缩小集成电路上晶体管尺寸,从而要求高k栅介质及界面(IL)的等效氧化物厚度(EOT)减小至0.6-1nm(其中界面层EOT约为0.4-0.7nm)。本项目提出横向加热(LHP)工艺方法不仅可以在氧化层内或者氧化层/硅界面附近引起声子能量耦合效应(PECE),减小HfO2/IL栅叠层的隧道效应漏电流,而且可以提高栅叠层的可靠性。本项目最终实现如下研究目标:(1)研究声子能量耦合物理效应在氧化物/界面层及硅衬底中产生的物理机理;(2)采用原子层沉积(ALD)工艺方法,制备EOT为0.6-1nm的HfO2/IL栅叠层并提高栅叠层的可靠性;(3)大幅降低基于超薄HfO2/IL栅叠层的MOS器件的漏电流和功耗。

项目摘要

本项目研究针对摩尔定律极限问题,解决微电子集成电路中随着晶体管不断缩小,必须不断缩短晶体管沟道长度,从而要求不断减薄栅介质层厚度带来的漏电流不断增大的问题。实验证明高k栅介质及界面(IL)的等效氧化物厚度(EOT)减小至0.6-1nm则达到了物理极限。在本项目中,我们采用横向加热(LHP)工艺方法不仅可以在氧化层内或者氧化层/硅界面附近引起声子能量耦合效应(PECE),大幅减小HfO2/IL栅叠层的隧道效应漏电流,证明可能进一步减小物理厚度,缩小晶体管尺寸,同时提高了栅叠层的可靠性,降低集成电路功耗。本项目最终实现了如下研究目标:(1)研究声子能量耦合物理效应在氧化物/界面层及硅衬底中产生的物理机理;(2)采用原子层沉积(ALD)工艺方法,制备EOT为0.6-1nm的HfO2/IL栅叠层并提高栅叠层的可靠性;(3)大幅降低基于超薄HfO2/IL栅叠层的MOS器件的漏电流和功耗。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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