F_2表面処理したHfO_2／Ge MIS構造の電気的特性評価

摘要

High-k/Ge MIS構造は次世代高移動度FETのゲート構造として注目されている．しかし、C-V特性，リーク電流などの電気的特性は，Si MIS構造と比較して非常に劣っている．そこでF_2処理により界面のダングリングボンドを終端し，電気的特性の改善と，界面準位の低減を試みた．High-k 材料としてよく用いられているHfO_2 薄膜を光MOCVD法により作製した．F_2処理はHfO_2堆積直前にGe表面へF_2（5％）ガスを曝すことで行った。C-V，J-V特性の測定結果から，F_2処理により電気的特性が改善されることがわかった．さらに，HfO_2／Ge MIS界面準位をDLTSにより評価し，Ge界面のバンドギャップ中の準位を求めた．その結果，F_2処理によりバンドギャップ全体にわたり，界面準位が低減するということがわかり，F_2処理が界面準位を低減することが示された．%High-k/Ge MIS is expected as gate structure of the next-generation FET which has high mobility. However, electrical performance of High-k/Ge MIS structure such as C-V and J-V characteristics is very inferior to those of Si MIS structure. So, we have tried to improve the electrical properties and interface states by fluorine treatment. We used HfO_2 film as the high-k dielectrics deposited by photo-assisted MOCVD. Fluorine treatment was taken by exposing surface of germanium to fluorine (5%) gas before deposition of HfO_2 film. From the results of C-V and J-V measurements, it could be concluded that fluorine treatment improves the electrical properties of HfO_2/Ge MIS structure. Moreover, the interface states have been evaluated by deep leve transient spectroscopy (DLTS) method, which gives the interface trap density in the band-gap. The results were that the interface trap density in the band-gap of HfO_2/Ge MIS structure was decreased by fluorine treatment and the peaks found in the sample without fluorine treatment disappeared. So, fluorine treatment improves the interface property.