An interface dipole model explaining threshold voltage tuning in HfSiON gated -channel field effect transistors is proposed. tuning depends on rare earth (RE) type and diffusion in /metal gated as follows: . This ordering is very similar to the trends in dopant electronegativity (EN) (dipole charge transfer) and ionic radius (dipole separation) expected for a interfacial dipole mechanism. The resulting dependence on RE dopant allows distinction between a dipole model (dependent on EN and ) and an oxygen vacancy model (dependent on valence).
REFERENCES
1.
G.
Timp
, G.
Timp
, K. K.
Bourdelle
, J. F.
Bower
, F. H.
Baumann
, T.
Boone
, R.
Cirelli
, K.
Evens-Lutterodt
, J.
Garno
, A.
Ghetti
, H.
Grossmann
, M.
Green
, D.
Jacobson
, Y.
Kim
, R.
Kleiman
, F.
Klemens
, A.
Kornbilt
, C.
Lochstampfor
, W.
Mansfield
, S.
Moccio
, D. A.
Muller
, L. E.
Ocola
, M. L.
O’Mally
, J.
Rosamilia
, J.
Sapjeta
, P.
Silverman
, T.
Sorsch
, D. M.
Tennant
, W.
Timp
, and B. F.
Weir
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
1998
, 615
.2.
P.
Bai
, C.
Auth
, S.
Balakrishnan
, M.
Bost
, R.
Brain
, V.
Chikarmane
, R.
Heussner
, M.
Hussein
, J.
Hwang
, D.
Ingerly
, R.
James
, J.
Jeong
, C.
Kenyon
, E.
Lee
, S. H.
Lee
, N.
Lindert
, M.
Liu
, Z.
Ma
, T.
Marieb
, A.
Murthy
, R.
Nagisetty
, S.
Natarajan
, J.
Neirynck
, A.
Ott
, C.
Parker
, J.
Sebastian
, R.
Shaheed
, S.
Sivakumar
, J.
Steigerwald
, S.
Tyagi
, C.
Weber
, B.
Woolery
, A.
Yeoh
, K.
Zhang
, and M.
Bohr
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2004
, 657
.3.
M. A.
Quevedo-Lopez
, S. A.
Krishnan
, P. D.
Kirsch
, G.
Pant
, B. E.
Gnade
, and R. M.
Wallace
, Appl. Phys. Lett.
87
, 262902
(2005
).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
, 1
(2006
).5.
P. D.
Kirsch
, M. A.
Quevedo-Lopez
, S. A.
Krishnan
, C.
Krug
, H.
AlShareef
, C. S.
Park
, R.
Harris
, N.
Moumen
, A.
Neugroschel
, G.
Bersuker
, B. H.
Lee
, J. G.
Wang
, G.
Pant
, B. E.
Gnade
, M. J.
Kim
, R. M.
Wallace
, J. S.
Jur
, D. J.
Lichtenwalner
, A. I.
Kingon
, and R.
Jammy
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2006
, 629
.6.
H. R.
Harris
, P.
Kalra
, P.
Majhi
, M.
Hussain
, D.
Kelly
, J.
Oh
, D.
Heh
, C.
Smith
, J.
Barnett
, P. D.
Kirsch
, G.
Gebara
, J.
Jur
, D.
Lichtenwalner
, A.
Lubow
, T. P.
Ma
, G.
Sung
, S.
Thompson
, B. H.
Lee
, H.-H.
Tseng
, and R.
Jammy
, Tech. Dig. VLSI Symp.
2007
, 154
.7.
V.
Narayanan
, V. K.
Paruchuri
, N. A.
Bojarczuk
, B. P.
Linder
, B.
Doris
, Y. H.
Kim
, S.
Zafar
, J.
Stathis
, S.
Brown
, J.
Arnold
, M.
Copel
, M.
Steen
, E.
Cartier
, A.
Callegari
, P.
Jamison
, J.-P.
Locquet
, D. L.
Lacey
, Y.
Wang
, P. E.
Batson
, P.
Ronsheim
, R.
Jammy
, M. P.
Chudzik
, M.
Ieong
, S.
Guha
, G.
Shahidi
, and T. C.
Chen
, Tech. Dig. VLSI Symp.
2006
, 224
.8.
H. N.
Alshareef
, M.
Quevedo-Lopez
, H. C.
Wen
, R.
Harris
, P.
Kirsch
, P.
Majhi
, B. H.
Lee
, and R.
Jammy
, Appl. Phys. Lett.
89
, 232103
(2006
).9.
H. Y.
Yu
, S. Z.
Chang
, A.
Veloso
, A.
Lauwers
, C.
Adelmann
, B.
Onsia
, S.
Van Elshocht
, R.
Singanamalla
, M.
Demand
, R.
Vos
, T.
Kauerauf
, S.
Brus
, X.
Shi
, S.
Kubicek
, C.
Vrancken
, R.
Mitsuhashi
, P.
Lehnen
, J.
Kittl
, M.
Niwa
, K. M.
Yin
, T.
Hoffmann
, S.
Degendt
, M.
Jurczak
, P.
Absil
, and S.
Biesemans
, 2007 Symp. On VLSI Tech. Dig. of Tech. Papers.
2007
, 18
.10.
Y.
Yamamoto
, K.
Kita
, K.
Kyuno
, and A.
Toriumi
, Extended Abstracts of the Solid State Devices Meeting
, 2006
(unpublished), p. 212
.11.
P. D.
Kirsch
, M. A.
Quevedo-Lopez
, H.-J.
Li
, Y.
Senzaki
, J. J.
Peterson
, S. C.
Song
, S. A.
Krishnan
, N.
Moumen
, J.
Barnett
, G.
Bersuker
, P. Y.
Hung
, B. H.
Lee
, T.
Lafford
, Q.
Wang
, D.
Gay
, and J. G.
Ekerdt
, J. Appl. Phys.
99
, 023508
(2006
).12.
M. A.
Quevedo-Lopez
, J. J.
Chambers
, M. R.
Visokay
, A.
Shanware
, and L.
Columbo
, Appl. Phys. Lett.
87
, 012902
(2005
).13.
H.
Ono
and T.
Katsumata
, Appl. Phys. Lett.
78
, 1832
(2001
).14.
D. J.
Lichtenwalner
, J. S.
Jur
, A. I.
Kingon
, M. P.
Agustin
, Y.
Yang
, S.
Stemmer
, L. V.
Goncharova
, T.
Gustafsson
, and E.
Garfunkel
, J. Appl. Phys.
98
, 024314
(2005
).15.
J.
Tersoff
, Phys. Rev. B
30
, 4874
(1984
).16.
O.
Sharia
, A. A.
Demkov
, G.
Bersuker
, and B. H.
Lee
, Phys. Rev. B
75
, 035306
(2007
).17.
S.
Stemmer
, Z.
Chen
, C. G.
Levi
, P. S.
Lysaght
, B.
Foran
, J. A.
Gisby
, and J. R.
Taylor
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
42
, 3593
(2003
).18.
S.
Guha
, E.
Cartier
, N. A.
Bojarczuk
, J.
Bruley
, L.
Gignac
, and J.
Karasinski
, J. Appl. Phys.
90
, 512
(2001
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.