Dielectric Enhancement of Atomic Layer-Deposited Al 2 O 3 /ZrO 2 /Al 2 O 3 MIM Capacitors by Microwave Annealing

微波食品加热 高-κ电介质 退火(玻璃) 薄膜 化学工程 分析化学(期刊) 耗散因子 介电损耗 X射线光电子能谱 复合材料 图层(电子) 氧化物
作者
Bao Zhu,Xiaohan Wu,Wen-Jun Liu,Shi-Jin Ding,David Wei Zhang,Zhongyong Fan
出处
期刊:Nanoscale Research Letters [Springer Nature]
卷期号:14 (1): 1-6 被引量:10
标识
DOI:10.1186/s11671-019-2874-5
摘要

For metal-insulator-metal (MIM) capacitors applicated in the fields of RF, DRAM, and analog/mixed-signal integrated circuits, a high capacitance density is imperative with the downscaling of the device feature size. In this work, the microwave annealing technique is investigated to enhance the dielectric characteristics of Al2O3/ZrO2/Al2O3 based MIM capacitors. The results show that the permittivity of ZrO2 is increased to 41.9 (~ 40% enhanced) with a microwave annealing at 1400 W for 5 min. The substrate temperature is lower than 400 °C, which is compatible with the back end of line process. The leakage current densities are 1.23 × 10−8 and 1.36 × 10−8 A/cm2 for as-deposited sample and 1400 W sample, respectively, indicating that the leakage property is not deteriorated. The conduction mechanism is confirmed as field-assisted tunneling.
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