Oxide Defects of Laser-Spike-Annealed Ultrathin Hafnium-Oxide High-k Dielectric Stacks

材料科学 氧化物 高-κ电介质 光电子学 电介质 退火(玻璃) 等效氧化层厚度 分析化学(期刊) 无定形固体
作者
Joon Won Park,Dong Hak Kim,Haeyang Chung,D. Lim,You Min Chang
出处
期刊:Journal of the Korean Physical Society [Springer Science+Business Media]
卷期号:54 (4): 1564-1568
标识
DOI:10.3938/jkps.54.1564
摘要

We studied the e ect of laser spike annealing (LSA) on the defects of hafniumoxide (HfO2) high-k dielectric stacks. We found that positive charge generation, extracted from C-V measurements was suppressed for laserspikeannealed HfO2 gate stacks compared with conventional rapidthermallyannealed (RTA) gate stacks. It seems that LSA suppresses the growth of under-oxidized interfacial oxide layer by minimizing oxygen di usion, resulting in less positive charge generation. C-V hysteresis and defect photoluminescence, however, showed enhanced charge trapping and increased oxide defect density for the laser spike annealed HfO2 gate stacks. High-density non-equilibrium chargetrapping defects seem to be created in the HfO2 layer during the rapid cooling process of LSA. We performed post-LSA, lowthermalbudget annealings in various ambient gases to quench or passivate chargetrapping defects, but they didn't seem to e ectively deactivate the LSAcreated oxide defects.
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