La-doped ZrO2 thin films grown by O3-based atomic layer deposition directly on Ge(100) exhibit a dielectric constant of 29. Upon annealing in N2 at 400°C, a high κ value >40 is extracted for film thickness below 15 nm. Compositional depth profiling allows to correlate this observation with a remarkable Ge interdiffusion from the substrate which is consistent with the stabilization of the tetragonal ZrO2 phase. Ge interaction with the oxide stack and the formation of a germanate-like interfacial region, which acts as an electrical passivation for the Ge surface, are also investigated.

1.
B. H.
Lee
,
J.
Oh
,
H. H.
Tseng
,
R.
Jammy
, and
H.
Huff
,
Mater. Today
9
,
32
(
2006
).
2.
Y.
Kamata
,
Mater. Today
11
,
30
(
2008
).
3.
Y.
Kamata
,
Y.
Kamimuta
,
T.
Ino
,
R.
Iijima
,
M.
Koyama
, and
A.
Nishiyama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
,
5651
(
2006
).
4.
Y.
Kamata
,
Y.
Kamimuta
,
T.
Ino
, and
A.
Nishiyama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
44
,
2323
(
2005
).
5.
J.
Oh
,
P.
Majhi
,
C. Y.
Kang
,
J. -W.
Yang
,
H. -H.
Tseng
, and
R.
Jammy
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
202102
(
2007
).
6.
A.
Delabie
,
F.
Bellenger
,
M.
Houssa
,
T.
Conard
,
S.
Van Elshocht
,
M.
Caymax
,
M.
Heyns
, and
M.
Meuris
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
082904
(
2007
).
7.
H.
Kim
,
C. O.
Chui
,
K. C.
Saraswat
, and
P. C.
McIntyre
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
2647
(
2003
).
8.
P.
Tsipas
,
S. N.
Volkos
,
A.
Sotiropoulos
,
S. F.
Galata
,
G.
Mavrou
,
D.
Tsoutsou
,
Y.
Panayiotatos
,
A.
Dimoulas
,
C.
Marchiori
, and
J.
Fompeyrine
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
082904
(
2008
).
9.
M.
Caymax
,
M.
Houssa
,
G.
Pourtois
,
F.
Bellenger
,
K.
Martens
,
A.
Delabie
, and
S.
Van Elshocht
,
Appl. Surf. Sci.
254
,
6094
(
2008
).
10.
S.
Baldovino
,
A.
Molle
, and
M.
Fanciulli
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
242105
(
2008
).
11.
A.
Molle
,
Md. N. K.
Bhuiyan
,
G.
Tallarida
, and
M.
Fanciulli
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
083504
(
2006
).
12.
H. J.
Na
,
J. C.
Lee
,
D.
Heh
,
P.
Sivasubramani
,
P. D.
Kirsch
,
J. W.
Oh
,
P.
Majhi
,
S.
Rivillon
,
Y. J.
Chabal
,
B. H.
Lee
, and
R.
Choi
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
192115
(
2008
).
13.
D.
Fischer
and
A.
Kersch
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
012908
(
2008
).
14.
C. K.
Lee
,
E.
Cho
,
H. S.
Lee
,
C. S.
Hwang
, and
S.
Han
,
Phys. Rev. B
78
,
012102
(
2008
).
15.
G.
Mavrou
,
S.
Galata
,
P.
Tsipas
,
A.
Sotiropoulos
,
Y.
Panayiotatos
,
A.
Dimoulas
,
E. K.
Evangelou
,
J. W.
Seo
, and
C.
Dieker
,
J. Appl. Phys.
103
,
014506
(
2008
).
16.
M.
Houssa
,
G.
Pourtois
,
M.
Caymax
,
M.
Meuris
, and
M. M.
Heyns
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
242101
(
2008
).
17.
D.
Kuzum
,
T.
Krishnamohan
,
A. J.
Pethe
,
A. K.
Okyay
,
Y.
Oshima
,
Y.
Sun
,
J. P.
McVittie
,
P. A.
Pianetta
,
P. C.
McIntyre
, and
K. C.
Saraswat
,
IEEE Electron Device Lett.
29
,
328
(
2008
).
18.
S.
Spiga
,
C.
Wiemer
,
G.
Tallarida
,
G.
Scarel
,
S.
Ferrari
,
G.
Seguini
, and
M.
Fanciulli
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
112904
(
2005
).
19.
W. A.
Hill
and
C. C.
Coleman
,
Solid-State Electron.
23
,
987
(
1980
).
20.
S.
Schamm
,
P. E.
Coulon
,
S.
Miao
,
S. N.
Volkos
,
L. H.
Lu
,
L.
Lamagna
,
C.
Wiemer
,
D.
Tsoutsou
,
G.
Scarel
, and
M.
Fanciulli
,
J. Electrochem. Soc.
156
,
H1
(
2009
).
21.
D.
Tsoutsou
,
L.
Lamagna
,
S. N.
Volkos
,
A.
Molle
,
S.
Baldovino
,
M.
Fanciulli
,
S.
Schamm
, and
P. E.
Coulon
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
053504
(
2009
).
22.
G.
Mavrou
,
P.
Tsipas
,
A.
Sotiropoulos
,
S. F.
Galata
,
Y.
Panayiotatos
,
A.
Dimoulas
,
C.
Marchiori
, and
J.
Fompeyrine
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
212904
(
2008
).
23.
X.
Zhao
and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
65
,
075105
(
2002
).
24.
O.
Ohtaka
,
D.
Andrault
,
P.
Bouvier
,
E.
Schultz
, and
M.
Mezouar
,
J. Appl. Crystallogr.
38
,
727
(
2005
).
25.
S. A.
Shevlin
,
A.
Curioni
, and
W.
Andreoni
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
146401
(
2005
).
26.
J.
Song
,
K.
Kakushima
,
P.
Ahmet
,
K.
Tsutsui
,
N.
Sugii
,
T.
Hattori
, and
H.
Iwai
,
Microelectron. Eng.
84
,
2336
(
2007
).
27.
D.
Tsoutsou
,
G.
Apostolopoulos
,
S.
Galata
,
P.
Tsipas
,
A.
Sotiropoulos
,
G.
Mavrou
,
Y.
Panayiotatos
, and
A.
Dimoulas
,
Microelectron. Eng.
86
,
1626
(
2009
).
28.
D.
Fischer
and
A.
Kersch
,
J. Appl. Phys.
104
,
084104
(
2008
).
You do not currently have access to this content.