Process checkpoint · 工艺坐标
理解 High-k HfO2 Deposition 的工艺作用
查看栅介质的位置,以及它在栅极静电耦合中的作用。
与「高介电常数栅介质:电容与漏电不是同一个量」相关的流程位置:28nm Planar Flow · GATE · Step 45
等效氧化层厚度不等于实际厚度
等效氧化层厚度用参考介质来表达电容等效关系。它是一种电学比较,不是在说真实薄膜具有相同物理厚度。把两者混为一谈,就容易错误地推断“电容相同,因此隧穿路径也相同”。
| 量 | 描述什么 | 单独不能证明什么 |
|---|---|---|
| 介电常数 | 材料对电场的极化响应 | 势垒质量和缺陷数量 |
| 电容 | 电荷对电压的响应 | 穿过介质的电流可以忽略 |
| 等效氧化层厚度 | 与参考介质的电容等效关系 | 实际各层尺寸与组成 |
| 栅漏电 | 穿过膜栈的不期望输运 | 完整的静电控制能力 |
载流子输运需要单独解释
隧穿路径与能量势垒、实际膜栈有关,缺陷还可能提供额外输运路径。因此,即使电容比较相似,界面与处理历程也可能使漏电不同。“高介电常数”这个标签没有给出这些细节。[T3]
这也是介电常数更大并不自动意味着栅介质整体更好的原因。膜栈还需要合适界面、稳定电学行为,并与周围器件兼容。在一种结构里观察到的优势,不能直接搬到所有栅结构中。
用思想实验拆开结论
设想两套材料和物理结构不同的栅膜栈,在同一规定测量状态下获得相似电容。可以说它们在这项测量中的电荷耦合相似,却不能直接说漏电、俘获或长期稳定性也相同。
再设想漏电降低了,但电容同时变化。这个结果可能有用,却不足以证明器件静电控制保持不变。清晰的比较应该说明哪项性质改善,以及哪些其它性质保持了相同条件。
这种成对推理,比单纯寻找“介电常数最大”的材料更有价值。它把材料选择连接到栅的实际任务,同时不需要给出制造规格。
原始资料链接
参考来源
Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits - MOS Capacitor
Chenming Hu
Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits · Ch5 MOS Capacitor
Physics of Semiconductor Devices - Full
S. M. Sze, Kwok K. Ng
Physics of Semiconductor Devices · ISBN 978-0-471-14323-9