The authors report the relationship between crystalline phase and the resulting electrical properties. Crystallization of amorphous into the monoclinic phase led to a significant increase in leakage current and formation of local defects. Admixture of 10% avoided formation of these defects by stabilization of the tetragonal phase, and concurrently increased the permittivity to 35. This understanding enabled fabrication of crystalline based metal-insulator-metal capacitors able to withstand a thermal budget of while optimizing capacitance equivalent thickness at low leakage .
REFERENCES
1.
J.
Gavartin
, D. M.
Ramo
, A.
Shluger
, G.
Bersuker
, and B.
Lee
, Appl. Phys. Lett.
89
, 082908
(2006
).2.
A.
Kerber
, E.
Cartier
, L.
Pantisano
, R.
Degraeve
, T.
Kauerauf
, Y.
Kim
, A.
Hou
, G.
Groeseneken
, H. E.
Maes
, and U.
Schwalke
, IEEE Electron Device Lett.
24
, 87
(2003
).3.
C.
Cho
, S.
Song
, S.
Kim
, S.
Jang
, S.
Lee
, H.
Kim
, Y.
Sung
, S.
Jeon
, G.
Yeo
, Y
Kim
, Y.
Kim
, G.
Jin
, and K.
Kim
, Tech. Dig. VLSI Symp.
2005
, p. 36
.4.
P. D.
Kirsch
, M. A.
Quevedo-Lopez
, S. A.
Krishnan
, B. H.
Lee
, G.
Pant
, M. J.
Kim
, R. M.
Wallace
, and B. E.
Gnade
, Appl. Phys. Lett.
89
, 242909
(2006
).5.
W.
Mueller
, W.
Bergner
, E.
Erben
, T.
Hecht
, S.
Jakschik
, C.
Kapteyn
, A.
Kersch
, S.
Kudelka
, F.
Lau
, J.
Luetzen
, and A.
Orth
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2005
, 347
.6.
G.
Pant
, A.
Gnade
, M. J.
Kim
, R. M.
Wallace
, B. E.
Gnade
, M. A.
Quevedo-Lopez
, and P. D.
Kirsch
, Appl. Phys. Lett.
88
, 032901
(2006
).7.
A.
Navrotsky
, J. Mater. Chem.
15
, 1883
(2005
).8.
J.
Wang
, H. P.
Li
, and R.
Stevens
, J. Mater. Sci.
27
, 5397
(1992
).9.
G.-M.
Rignanese
, X.
Gonze
, G.
Jun
, K.
Cho
, and A.
Pasquarello
, Phys. Rev. B
69
, 184301
(2004
).10.
X.
Zhao
and D.
Vanderbilt
, Phys. Rev. B
65
, 233106
(2002
).11.
K.
Tomida
, K.
Kita
, and A.
Toriumi
, Appl. Phys. Lett.
89
, 142902
(2006
).12.
K.
Kita
, K.
Kyuno
, and A.
Toriumi
, Appl. Phys. Lett.
86
, 102906
(2005
).13.
E.
Rauwel
, C.
Dubourdieua
, B.
Holländer
, N.
Rochat
, F.
Ducroquet
, M. D.
Rossell
, G. V.
Tendeloo
, and B.
Pelissier
, Appl. Phys. Lett.
89
, 012902
(2006
).14.
Y.
Senzaki
, S.
Park
, H.
Chatham
, L.
Bartholomew
, and W.
Nieveen
, J. Vac. Sci. Technol. A
22
, 1175
(2004
).15.
J.
Heitmann
, A.
Avellán
, T.
Böscke
, E.
Erben
, B.
Hintze
, S.
Jakschik
, S.
Kudelka
, and U.
Schröder
, ECS. Trans.
2
, 217
(2006
).16.
A. H.
Heuer
, M.
Ruble
, and D. B.
Marshall
, J. Am. Ceram. Soc.
73
, 1084
(1990
).17.
C.
Zhao
, V.
Cosnier
, P. J.
Chen
, O.
Richard
, G.
Roebben
, J.
Maes
, S. V.
Elshocht
, H.
Bender
, E.
Young
, O. V. D.
Biest
, M.
Caymax
, W.
Vandervorst
, S.
De Gendt
, and M.
Heyns
, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
745
, N1
–5
(2003
).18.
D. A.
Neumayer
and E.
Cartier
, J. Appl. Phys.
90
, 1801
(2001
).19.
S. V.
Ushakov
, A.
Navrotsky
, Y.
Yang
, S.
Stemmer
, K.
Kukli
, M.
Ritala
, M. A.
Leskel
, P.
Fejes
, A.
Demkov
, C.
Wang
, B.-Y.
Nguyen
, D.
Triyoso
, and P.
Tobin
, Phys. Status Solidi B
241
, 2268
(2004
).20.
T. S.
Böscke
, S.
Govindarajan
, C.
Fachmann
, J.
Heitmann
, A.
Avellan
, U.
Schröder
, S.
Kudelka
, P.
Kirsch
, C.
Krug
, P. Y.
Hung
, J.
Price
, M.
Quevedo-Lopz
, G.
Pant
, B. E.
Gnade
, W.
Krautschneider
, B. H.
Lee
, and R.
Jammy
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2006
, 255
.21.
T.
Ando
, N.
Sato
, S.
Hiyama
, T.
Hirano
, K.
Nagaoka
, H.
Abe
, A.
Okuyama
, H.
Ugajin
, K.
Tai
, S.
Fujita
, K.
Watanabe
, R.
Katsumata
, J.
Idebuchi
, T.
Haseqawa
, H.
Iwamoto
, and S.
Kadomura
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
, 3165
(2006
).© 2007 American Institute of Physics.
2007
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.