Herstellung und Charakterisierung ultradünner ZrO 2 -basierter Schichten als Isolatoren in Metall-Isolator-Metall Kondensatoren:
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| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer-Verl.
2013
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG III
ABSTRACT V
INHALTSVERZEICHNIS VII
ABKUERZUNGEN, FORMELZEICHEN UND KONSTANTEN XI
1 EINLEITUNG 1
2 ZRC 2 UND DESSEN EIGENSCHAFTEN 5
2.1 STRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN 5
2.2 DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN UND BANDSTRUKTUR 8
2.3 SAUERSTOFFDEFEKTE 9
2.4 EIGENSCHAFTEN DUENNER ZRUE2 SCHICHTEN 11
3 ZRC 2 IN BAUELEMENTSTRUKTUREN 15
3.1 KAPAZITIVE KENNGROESSEN 15
3.2 STROMLEITUNGSMECHANISMEN 15
3.2.1 INTRINSISCHE MECHANISMEN 15
3.2.2 EXTRINSISCHE MECHANISMEN 17
3.3 ZRC 2 IN METALL-ISOLATOR-METALL KONDENSATOREN 18
4 SCHICHTHERSTELLUNG UND -CHARAKTERISIERUNG 25
4.1 ABSCHEIDUNGSPROZESS 25
4.1.1 ATOMLAGENABSCHEIDUNG 25
4.1.2 VERWENDETE ALD ANLAGEN UND PROZESSE 30
4.1.3 SUBSTRATE FUER DIE ZRC 2 ABSCHEIDUNG UND METHODEN
DER ZR02 TEM
PERUNG 36
4.2 BAUELEMENTINTEGRATION 37
4.2.1 MIM PROZESSFLUSS 37
4.2.2 METALLELEKTRODEN UEBER AUFDAMPFVERFAHREN 38
4.3 ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNG 38
4.3.1 BAUELEMENTCHARAKTERISIERUNG 38
4.3.2 KONTAKTLOSE STROM- UND KAPAZITAETSMESSUNG 39
5 ALD WACHSTUM UND STRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN VON ZRUE2 SCHICHTEN 41
5.1 ALD WACHSTUM 41
5.2 STRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN NACH ABSCHEIDUNG UND TEMPERUNG 44
5.2.1 KRISTALLISATION 44
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VIII
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.2 OBERFLAECHENRAUIGKEIT 53
5.2.3 SPANNUNGSZUSTAENDE IN DUENNSCHICHTEN 56
6 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DES Z1-O2 NACH ABSCHEIDUNG UND TEMPERUNG 61
6.1 ZRC 2 AUF
SIOA; 61
6.2 ZR0
2
AUF TIN 65
6.3 TIN/ZAZ/TIN STAPEL 72
6.4 TEMPERUNG IN AMMONIAK 81
7 DOTIERUNG VON ZR0
2
MIT SI02
UND AI2O3 85
7.1 CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN NACH ABSCHEIDUNG 86
7.1.1 PROBENBESCHREIBUNG 86
7.1.2 CHEMISCHE ANALYSE 88
7.2 STRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN NACH TEMPERUNG 90
7.2.1 SI02-DOTIERUNG 91
7.2.2 AL
2
03-DOTIERUNG 93
7.3 OBERFLAECHENRAUIGKEIT 96
7.4 KURZZUSAMMENFASSUNG 97
8 UEBERBLICK UEBER DIE ELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN VON SI- UND AI-DOTIERTEM
ZR02 99
8.1 ORTSAUFGELOESTE ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNG MITTELS TUNA 99
8.1.1 KORRELATION VON PHYSIKALISCHER CHARAKTERISIERUNG UND TUNA MES
SUNGEN 100
8.1.2 MIKROSKOPISCHE UND MAKROSKOPISCHE I-U MESSUNGEN 102
8.1.3 ORTSAUFGELOESTE DEFEKTCHARAKTERISIERUNG 106
8.2 SI- UND AI-DOTIERTES ZRUE2 IN MIM KONDENSATOREN 109
8.2.1 SI-DOTIERTES ZRUE2 109
8.2.2 AI-DOTIERTES ZRUE2 112
8.3 AUSWAHL VON MODELLSYSTEMEN 115
9 POLARITAETSABHAENGIGE J-U UND C-U KENNLINIEN VON MIM KONDENSATOREN 119
9.1 VERGLEICH VON UNDOTIERTEM, SI- UND AI-DOTIERTEM ZRUE2 119
9.1.1 UNDOTIERTES ZRUE2 122
9.1.2 SI-DOTIERTES ZRUE2 129
9.1.3 AI-DOTIERTES ZR0
2
135
9.2 TEMPERUNG IN NH3 UND NACH ELEKTRODENABSCHEIDUNG 142
9.2.1 TEMPERUNG IN NH3 143
9.2.2 TEMPERUNG NACH ELEKTRODENABSCHEIDUNG 145
9.3 WERTUNG DER SCHICHTSYSTEME ZUR ANWENDUNG IN DRAM KONDENSATOREN . .
148
10 ZUSAMMENFASSUNG 149
LITERATURVERZEICHNIS XVII
ANHANG XXV
A.L PHYSIKALISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN XXVII
A.2 LISTE DER VEROEFFENTLICHUNGEN XXXVI
INHALTSVERZEICHNIS
IX
A.3 DANKSAGUNG XXXVIII
A.4 ERKLAERUNG XXXIX
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