A more realistic approach to evaluate the impact of polycrystalline metal gates on the MOSFET variability is presented. 2D experimental workfunction maps of a polycrystalline TiN layer were obtained by Kelvin Probe Force Microscopy with a nanometer resolution. These data were the input of a device simulator, which allowed us to evaluate the effect of the workfunction fluctuations on MOSFET performance variability. We have demonstrated that in the modelling of TiN workfunction variability not only the different workfunctions of the grains but also the grain boundaries should be included.
References
1.
K.
Shubhakar
, K. L.
Pey
, S. S.
Kushvaha
, S. J.
O'Shea
, N.
Raghavan
, M.
Bosman
, M.
Kouda
, K.
Kakushima
, and H.
Iwai
, Appl. Phys. Lett.
98
, 072902
(2011
).2.
V.
Iglesias
, M.
Porti
, M.
Nafría
, X.
Aymerich
, P.
Dudek
, T.
Schroeder
, and G.
Bersuker
, Appl. Phys. Lett.
97
, 262906
(2010
).3.
C.
Couso
, M.
Porti
, J.
Martin-Martinez
, A. J.
Garcia-Loureiro
, N.
Seoane
, and M.
Nafria
, IEEE Electron Device Lett.
38
, 637
(2017
).4.
O.
Pirrotta
, L.
Larcher
, M.
Lanza
, A.
Padovani
, M.
Porti
, M.
Nafría
, and G.
Bersuker
, J. Appl. Phys.
114
, 134503
(2013
).5.
K.
Murakami
, M.
Rommel
, B.
Hudec
, A.
Rosová
, K.
Hušeková
, E.
Dobročka
, R.
Rammula
, A.
Kasikov
, J. H.
Han
, W.
Lee
, S. J.
Song
, A.
Paskaleva
, A. J.
Bauer
, L.
Frey
, K.
Fröhlich
, J.
Aarik
, and C. S.
Hwang
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
, 2486
(2014
).6.
A.
Yagishita
, T.
Saito
, K.
Nakajima
, S.
Inumiya
, K.
Matsuo
, T.
Shibata
, Y.
Tsunashima
, K.
Suguro
, and T.
Arikado
, IEEE Trans. Electron Devices
48
, 1604
(2001
).7.
W. P.
Bai
, S. H.
Bae
, H. C.
Wen
, S.
Mathew
, L. K.
Bera
, N.
Balasubramanian
, N.
Yamada
, M. F.
Li
, and D. L.
Kwong
, IEEE Electron Device Lett.
26
, 231
(2005
).8.
H.
Dadgour
, K.
Endo
, D.
Vivek
, and K.
Banerjee
, in Technical Digest-International Electron Devices Meeting IEDM
(2008
), Vol. 3
, p. 5
.9.
H. F.
Dadgour
, K.
Endo
, V. K.
De
, and K.
Banerjee
, IEEE Trans. Electron Devices
57
, 2515
(2010
).10.
N. M.
Idris
, A.
Brown
, J.
Watling
, and A.
Asenov
, in Proceedings of Ultimate Integration on Silicon
, ULIS 2010
, Glasgow, Scotland
, 17–19 March 2010
, p. 165.11.
K.
Ohmori
, T.
Matsuki
, D.
Ishikawa
, T.
Morooka
, T.
Aminaka
, Y.
Sugita
, T.
Chikyow
, K.
Shiraishi
, Y.
Nara
, and K.
Yamada
, in Technical Digest-International Electron Devices Meeting IEDM
(2008
).12.
V.
Iglesias
, M.
Lanza
, K.
Zhang
, A.
Bayerl
, M.
Porti
, M.
Nafría
, X.
Aymerich
, G.
Benstteter
, Z. Y.
Shen
, and G.
Bersuker
, Appl. Phys. Lett.
99
, 103510
(2011
).13.
T.
Berthold
, G.
Benstetter
, W.
Frammelsberger
, R.
Rodríguez
, and M.
Nafría
, Thin Solid Films
584
, 310
(2015
).14.
J. L.
Garrett
, D.
Somers
, and J. N.
Munday
, J. Phys. Condens. Matter
27
, 214012
(2015
).15.
S. A.
Burke
, J. M.
Ledue
, Y.
Miyahara
, J. M.
Topple
, S.
Fostner
, and P.
Grütter
, Nanotechnology
20
, 264012
(2009
).16.
T.
Glatzel
, S.
Sadewasser
, and M. C.
Lux-Steiner
, Appl. Surf. Sci.
210
, 84
(2003
).17.
T.
Ouisse
, M.
Stark
, F.
Rodrigues-Martins
, B.
Bercu
, S.
Huant
, and J.
Chevrier
, Phys. Rev. B
71
, 205404
(2005
).18.
T.
Ouisse
, F.
Martins
, M.
Stark
, S.
Huant
, and J.
Chevrier
, Appl. Phys. Lett.
88
, 043102
(2006
).19.
Y.
Miyahara
, J.
Topple
, Z.
Schumacher
, and P.
Grutter
, Phys. Rev. Appl.
4
, 054011
(2015
).20.
C.
Baumgart
, A.
Müller
, F.
Müller
, and H.
Schmidt
, Phys. Status Solidi A
208
, 777
(2011
).21.
G.
Li
, B.
Mao
, F.
Lan
, and L.
Liu
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 113701
(2012
).22.
23.
C. I.
Enriquez-Flores
, E.
Cruz-Valeriano
, A.
Gutierrez-Peralta
, J. J.
Gervacio-Arciniega
, E.
Ramírez-Álvarez
, E.
Leon-Sarabia
, and J.
Moreno-Palmerin
, Surf. Eng.
34
, 660
(2018
).24.
A. J.
García-Loureiro
, K.
Kalna
, and A.
Asenov
, AIP Conf. Proc.
780
, 239
(2005
).25.
A. J.
Garcia-Loureiro
, N.
Seoane
, M.
Aldegunde
, R.
Valin
, A.
Asenov
, A.
Martinez
, and K.
Kalna
, IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst.
30
, 841
(2011
).26.
X.
Wang
, A. R.
Brown
, N.
Idris
, S.
Markov
, G.
Roy
, and A.
Asenov
, IEEE Trans. Electron Devices
58
, 2293
(2011
).27.
D.
Nagy
, G.
Indalecio
, A. J.
García-Loureiro
, M. A.
Elmessary
, K.
Kalna
, and N.
Seoane
, IEEE Trans. Electron Devices
64
, 5263
(2017
).28.
S. M.
Nawaz
and A.
Mallik
, IEEE Electron Device Lett.
37
, 958
(2016
).29.
R.
Saha
, B.
Bhowmick
, and S.
Baishya
, IEEE Trans. Electron Devices
64
, 969
(2017
).30.
H. F.
Dadgour
, K.
Endo
, V. K.
De
, and K.
Banerjee
, IEEE Trans. Electron Devices
57
, 2504
(2010
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.
