Explore full metrics on Scilit
(Calculated once Scilit publication data is synced: current year − year of first publication + 1)
<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo></mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>(1×1011cm−2) electrically active interface defects which are commonly observed in high-dielectric-constant (high- <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:math>k ) metal–insulator–silicon systems during high- <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:math>k process development. This paper extends previous studies on the <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>∕</mml:mo><mml:msub><mml:mi>SiO</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∕</mml:mo><mml:msub><mml:mi>HfO</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Si(100)∕SiOx∕HfO2 system to include a comparative analysis of the density and energy distribution of interface defects for <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>HfO</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>HfO2 , lanthanum silicate <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>LaSiO</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>(LaSiOx) , and <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Gd</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Gd2O3 thin films on (100) orientation silicon formed by a range of deposition techniques. The analysis of the interface defect density across the energy gap, for samples which experience no <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∕</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>H2∕N2 annealing following the gate stack formation, reveals a peak density ( <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>eV</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>∼2×1012cm−2eV−1 to <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>eV</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>∼1×1013cm−2eV−1 ) at <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>0.83</mml:mn><mml:mo>–</mml:mo><mml:mn>0.92</mml:mn><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:mi>eV</mml:mi></mml:mrow></mml:math>0.83–0.92eV above the silicon valence bandedge for the <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>HfO</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>HfO2 , <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>LaSiO</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LaSiOx , and <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Gd</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Gd2O3 thin films on <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>Si(100) . The characteristic peak in the interface state density <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.83</mml:mn><mml:mo>–</mml:mo><mml:mn>0.92</mml:mn><mml:mspace width="0.3em"></mml:mspace><mml:mi>eV</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>(0.83–0.92eV) is obtained for samples where no interface silicon oxide layer is observed from transmission electron microscopy. Analysis suggests silicon dangling bond <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>bo</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>(Pbo) centers as the common origin for the dominant interface defects for the various <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>∕</mml:mo><mml:msub><mml:mi>SiO</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Si(100)∕SiOx /high- <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:math>k /metal gate systems. The results of forming gas <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∕</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>(H2∕N2) annealing over the temperature range <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>350</mml:mn><mml:mo>–</mml:mo><mml:mn>555</mml:mn><mml:mo>°</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:math>350–555°C are presented and indicate interface state density reduction, as expected for silicon dangling bond centers. The technological relevance of the results is discussed.No biography provided yet