0.9纳米HfN/HfO2超薄栅极堆栈的电场应力下TDDB特性研究

本篇论文深入探讨了"应力电场依赖的超薄HfN/HfO2栅极堆栈在0.9纳米等效氧化层厚度(EOT)下的时间依赖性击穿(TDDB)特性"。作者杨红、萨宁与金峰共同合作，来自北京大学微电子学院的研究团队利用先进的化学气相沉积(CVD)方法制造出具有极低EOT的n型金属-氧化物-半导体(MOS)电容器，其核心研究对象是这种新型栅极材料的可靠性。 研究结果显示，与二氧化硅(SiO2)中的现象一致，0.9纳米厚的HfO2栅极堆栈表现出符合威布尔统计学的区域缩放效应，这表明内部效应在主导超薄HfN/HfO2栅极堆栈的TDDB行为中起着关键作用。这一发现对于理解极小尺度下高介电常数(High K Gate Dielectric)材料的稳定性具有重要意义。 一项创新之处在于，研究首次揭示了在低于恒定电压应力(CVS)下，注入栅极的界面层起主导作用导致的TDDB特性，而在高CVS条件下，则是HfO2晶体质心的破裂更为显著。这一新的现象挑战了传统的TDDB模型，并为未来设计和优化超薄HfN/HfO2栅极堆栈的耐久性提供了重要的理论依据。 论文的关键词包括"高介电常数栅极介电体"、"时间依赖性击穿"、"恒定电压应力"以及"超薄HfN/HfO2结构"，强调了在极小尺寸下对新型材料性能的精细操控和理解的重要性。通过这项研究，研究人员不仅提升了我们对这些高性能材料的理解，还为提高未来微电子器件的可靠性奠定了坚实的基础。这篇论文对推动超薄栅极技术的发展以及提高下一代集成电路的稳定性具有深远影响。