Atomic layer deposition of high-k transition metal oxides on (100)-Germanium and (100)-Silicon for nanoscaled MOSFET devices

Abstract

In dieser Arbeit wird das Verfahren Atomic layer deposition (ALD) verwendet, um Oxide der Übergangsmetalle mit hoher Dielektrizitätszahl k auf (100)-Germanium und (100)-Silizium Substraten abzuscheiden. Die durchgeführten elektrischen und strukturellen Untersuchungen der abgeschiedenen Filme werden mit den Prozeßbedingungen korreliert und sollen zeigen, ob diese Materialien in zukünftigen integrierten Metall-Oxid-Halbleitertechnologien ein eindeutiges und überdurchschnittliches Entwicklungspotential bieten. Das Verfahren ALD, welches auf einer sequentiellen und selbst-limitierenden Gasreaktion basiert und zu den chemisches Aufdampf-Verfahren gezählt werden kann, wurde in den letzten Jahren eine zunehmende Beachtung zuteil und fand eine breite Anwendung in der Herstellung von homogenen inorganischen Schichten mit Dicken von einigen wenigen Nanometern. In der Halbleiter-Technologie ist ALD jedoch unverzichtbar, da es für die Abscheidung von atomlagengenauen Schichten auf Fremdsubstraten nahezu einzigartig ist.<br />

In this work, Atomic layer deposition (ALD) is used to deposit various high-k transition metal oxides on (100)-germanium and (100)-silicon-substrates. Electrical and structural investigations on the quality of the high-k metal gate stacks are addressed to process conditions and are evaluated in view of device performance for next generation Metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) technologies. ALD, a chemical vapor deposition technique based on sequential self-terminating gas reactions, is paid an increasing attention in recent years and is widely applied for manufacturing conformal inorganic material layers with thicknesses down to the nanometer range. In semiconductor technology, however, ALD is one of the key technologies and almost unique due to nearly perfect structured films with digital control on the atomic level.<br />