Electrical characterization of thin ALCVD grown high K oxides

Työn teoriaosassa on käsitelty lyhyesti MIS-rakenteen käyttäytymistä eri jännitealueilla, oksidin ja rajapinnan varauksia, sekä oksidin vuotovirta- ja läpilyöntimekanismeja. Kirjallisuuskatsaus korkean permittiivisyyden oksideista muodosti suuren osan työstä. Huomio keskitettiin piisubstraatille kasvatettuihin alle 100 nm oksideihin, jotka oli karakterisoitu sähköisin mittauksin. Käsitellyt oksidit olivat alumiinioksidi Al_(2)O_(3), ceriumdioksidi CeO_(2), hafniumdioksidi HfO_(2), tantaalioksidi Ta_(2)O_(5), titaanidioksidi TiO_(2), yttriumoksidi Y_(2)O_(3) ja zirkoniumdioksidi ZrO_(2). Lisäksi luvun lopussa on esitelty muutamia sekaoksideja ja kerrostettuja oksidirakenteita. Työn kokeellisessa osassa kasvatettiin ALCVD-menetelmällä (atomic layer chemical vapor deposition) eri oksidimateriaaleja (Al_(2)O_(3), ZrO_(2), Y_(2)O_(3), ZrAlO_(x), ZrTaO_(x) ja ZrYO_(x)) n-tyyppiselle piisubstraatille ja karakterisoitiin näytteiden sähköiset ominaisuudet kapasitanssi-jännite- ja virta-jännite -mittauksin. Ohuimmat valmistetuista kalvoista olivat 5 nm luokkaa. Mittaustuloksissa havaittiin selvästi permittiivisyyden riippuvan oksidin paksuudesta Alumiinioksidilla permittiivisyys saavutti bulk-arvon jo suhteellisen ohuilla kalvoilla, mutta zirkoniumdioksidin permittiivisyyden riippuvuus oksidin paksuudesta oli lineaarinen, eikä saturoitumista ollut havaittavissa. Ongelmaksi muodostui piisubstraatin natiivioksidi, joka pienensi MIS-rakenteen kapasitanssia Natiivioksidia yritettiin poistaa ennen kasvatusta, mutta mittaustuloksista päätellen oksidi kasvoi ainakin osittain piin rajapintaan takaisin