The metal-insulator-metal (MIM) capacitor for analog and rf applications has been developed with ZrO2Al2O3ZrO2 laminate as the dielectric. The high capacitance density of 21.54fFμm2 can be achieved due to the tetragonal ZrO2 which makes the higher dielectric constant of 38.7. This MIM capacitor also demonstrates the quadratic voltage coefficient of 2443ppmV2 and the good leakage current of 2.11×106Acm2 at 2V which is ascribed to the inserted Al2O3. Since the Schottky emission is suggested as the major dielectric conduction mechanism, a further reduced quadratic voltage coefficient and leakage characteristic can be realized by using a high work-function electrode. The combination of the promising electrical properties and the desirable process integration renders this structure highly suitable for advanced MIM capacitors.

1.
S. J.
Kim
,
B. J.
Cho
,
M.-F.
Li
,
S.-J.
Ding
,
C.
Zhu
,
M. B.
Yu
,
B.
Narayanan
,
A.
Chin
, and
D.-L.
Kwong
,
IEEE Electron Device Lett.
25
,
559
(
2004
).
2.
X.
Yu
,
C.
Zhu
,
H.
Hu
,
A.
Chin
,
M. F.
Li
,
B. J.
Cho
,
D. L.
Kwong
,
P. D.
Foo
, and
M. B.
Yu
,
IEEE Electron Device Lett.
24
,
63
(
2003
).
3.
H.
Hu
,
C.
Zhu
,
Y. F.
Lu
,
M. F.
Li
,
B. J.
Cho
, and
W. K.
Choi
,
IEEE Electron Device Lett.
23
,
514
(
2002
).
4.
T.
Ishikawa
,
D.
Kodama
,
Y.
Matsui
,
M.
Hiratani
,
T.
Furusawa
, and
D.
Hisamoto
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2002
,
940
.
5.
S. J.
Kim
,
B. J.
Cho
,
M. B.
Yu
,
M. F.
Li
,
Y. Z.
Xiong
,
C.
Zhu
,
A.
Chin
, and
D. L.
Kwong
,
Dig. Tech. Pap. - Symp. VLSI Technol.
2005
,
56
.
6.
D.
Brassard
,
L.
Ouellet
, and
M. A.
El Khakani
,
IEEE Electron Device Lett.
28
,
261
(
2007
).
7.
K. C.
Chiang
,
C. C.
Huang
,
A.
Chin
,
W. J.
Chen
,
S. P.
McAlister
,
H. F.
Chiu
,
J. R.
Chen
, and
C. C.
Chi
,
IEEE Electron Device Lett.
26
,
504
(
2005
).
8.
C. H.
Cheng
,
H. C.
Pan
,
H. J.
Yang
,
C. N.
Hsiao
,
C. P.
Chou
,
S. P.
McAlister
, and
A.
Chin
,
IEEE Electron Device Lett.
28
,
1095
(
2007
).
9.
V.
Mikhelashvili
,
G.
Eisenstein
, and
A.
Lahav
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
013506
(
2007
).
10.
C. C.
Huang
,
K. C.
Chiang
,
H. L.
Kao
,
A.
Chin
, and
W. J.
Chen
,
IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett.
16
,
493
(
2006
).
11.
K. C.
Chiang
,
C. C.
Huang
,
G. L.
Chen
,
W. J.
Chen
,
H. L.
Kao
,
Y. H.
Wu
,
A.
Chin
, and
S. P.
McAlister
,
IEEE Trans. Electron Devices
53
,
2312
(
2006
).
12.
S. Y.
Lee
,
H.
Kim
,
P. C.
McIntyre
,
K. C.
Saraswat
, and
J. S.
Byun
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
2874
(
2003
).
13.
X.
Zhao
and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
65
,
075105
(
2002
).
14.
S. B.
Chen
,
C. H.
Lai
,
A.
Chin
,
J. C.
Hsieh
, and
J.
Liu
,
IEEE Electron Device Lett.
23
,
185
(
2002
).
15.
D. S.
Kil
,
H. S.
Song
,
K. J.
Lee
,
K.
Hong
,
J. H.
Kim
,
K. S.
Park
,
S. J.
Yeom
,
J. S.
Roh
,
N. J.
Kwak
,
H. C.
Sohn
,
J. W.
Kim
, and
S. W.
Park
,
Dig. Tech. Pap. - Symp. VLSI Technol.
2006
.
16.
H. J.
Cho
,
Y. D.
Kim
,
D. S.
Park
,
E.
Lee
,
C. H.
Park
,
J. S.
Jang
,
K. B.
Lee
,
H. W.
Kim
,
Y. J.
Ki
,
I. K.
Han
, and
Y. W.
Song
,
Solid-State Electron.
51
,
1529
(
2007
).
17.
A.
Agarwal
,
M.
Freiler
,
P.
Lysaght
,
L.
Perrymore
,
R.
Bergmann
,
C.
Sparks
,
B.
Bowers
,
J.
Barnett
,
D.
Riley
,
Y.
Kim
,
B.
Nguyen
,
G.
Bersuker
,
E.
Shero
,
J. E.
Lim
,
S.
Lin
,
J.
Chen
,
R. W.
Murto
, and
H. R.
Huff
,
Materials Research Society Symposia Proceedings No. 670
(
Materials Research Society
,
Pittsburgh
,
2002
), p.
K2
1
.
18.
S.-J.
Ding
,
H.
Hu
,
H. F.
Lim
,
S. J.
Kim
,
X. F.
Yu
,
C.
Zhu
,
M. F.
Li
,
B. J.
Cho
,
D. S. H.
Chan
,
S. C.
Rustagi
,
M. B.
Yu
,
A.
Chin
, and
D.-L.
Kwong
,
IEEE Electron Device Lett.
24
,
730
(
2003
).
19.
C.
Zhu
,
H.
Hu
,
X.
Yu
,
S. J.
Kim
,
A.
Chin
,
M. F.
Li
,
B. J.
Cho
, and
D. L.
Kwong
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2003
,
879
.
20.
K. C.
Chiang
,
C. H.
Cheng
,
K. Y.
Jhou
,
H. C.
Pan
,
C. N.
Hsiao
,
C. P.
Chou
,
S. P.
McAlister
,
A.
Chin
, and
H. L.
Hwang
,
IEEE Electron Device Lett.
28
,
694
(
2007
).
You do not currently have access to this content.