Abstract
在極薄的氧化物下，傳統的多晶矽閘極已經不衍於用，主要有二個問題：第一，多晶矽會產生空乏區，進而增加等效氧化物厚度；第二，參雜物穿隧至下層，導致臨界電壓改變。為解決此問題，最直接的方法便是將多晶矽閘極改成金屬閘極或者金屬氮化物閘極，此閘極必須有四個條件：(1)適合的功函數；(2)低電阻率；(3)高熱穩定性；(4)相容於高介電係數介電層和製程整合。在諸多的金屬閘極中，氮化鉭兼具上述(3)和(4)作為閘極的優點。在此論文中，氮化鉭利用直流式濺鍍沉積於原子層沉積的高介電係數介電層上，其中包含了氧化鋁和氧化鉿鋁。透過X光繞射分析，氮化鉭薄膜結構經過900度C退火後，仍維持為面心立方。從穿透地電子顯微鏡影像發現，經過800度C退火氮化鉭與氧化鋁仍具有清晰的介面。氮化鉭薄膜的表面利用原子探真掃描，發覺其粗糙度維持在1.5nm以下。從金氧半二極電晶體量測電容電壓特性特性圖和漏電特性圖，並比較其與退火溫度之間的關係。在閘極偏壓為VFB-1V下所量測到的漏電流密度對氧化鋁和氧化鉿鋁分別為~2.4×10-8A/cm^2以及 ~8.5×10-8A/cm^2。