Yttrium lanthanum silicate was formed in direct contact with silicon after a rapid thermal annealing at 1000°C in metal-oxide-semiconductor capacitors leading to an equivalent oxide thickness (EOT) of 7.7 Å. This represents one of the lowest EOT value reported for a gate-first process with non Hf-based dielectric. The silicate is formed by interdiffusion of La2O3 and YOx layers and interfacial SiO2 consumption. Yttrium incorporation reduces the leakage current density as well as the large negative flatband voltage (Vfb) shift that is associated with lanthanide-based dielectrics. The Vfb value can be appropriately tuned for n-type field-effect transistor operation by changing the silicate composition.

1.
M.
Suzuki
,
M.
Tomita
,
T.
Yamaguchi
, and
N.
Fukushima
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2005
,
433
.
2.
L.
Becerra
,
C.
Merckling
,
N.
Baboux
,
C.
Plossu
,
O.
Marty
,
M.
El-Kazzi
,
G.
Saint Girons
, and
G.
Hollinger
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
192909
(
2007
).
3.
J. M. J.
Lopes
,
M.
Roeckerath
,
T.
Heeg
,
E.
Rije
,
J.
Schubert
,
S.
Mantl
,
V. V.
Afanas’ev
,
S.
Shamuilia
,
A.
Stesmans
,
Y.
Jia
, and
D. G.
Schlom
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
222902
(
2006
).
4.
J. M. J.
Lopez
,
E.
Durğun Özben
,
M.
Roeckerath
,
U.
Littmark
,
R.
Lupták
,
St.
Lenk
,
M.
Luysberg
,
A.
Besmehn
,
U.
Breuer
,
J.
Schubert
, and
S.
Mantl
,
Microelectron. Eng.
86
,
1646
(
2009
).
5.
L. F.
Edge
,
T.
Vo
,
V. K.
Paruchuri
,
R.
Iijima
,
J.
Bruley
,
J.
Jordan-Sweet
,
B. P.
Linder
,
A. J.
Kellock
,
T.
Tsunoda
, and
S. R.
Shinde
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
122905
(
2011
).
6.
H.
Arimura
,
S. L.
Brown
,
A.
Calligari
,
A.
Kellock
,
J.
Bruley
,
M.
Copel
,
H.
Watanabe
,
V.
Narayanan
, and
T.
Ando
,
IEEE Electron Device Lett.
32
,
288
(
2011
).
7.
M.
Copel
,
E.
Cartier
, and
F.
Ross
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
1607
(
2001
).
8.
M.
Copel
,
E.
Cartier
,
V.
Narayanan
,
M. C.
Reuter
,
S.
Guha
, and
N.
Bojarczuk
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4227
(
2002
).
9.
S.
Stemmer
,
J. Vac. Sci. Technol. B
22
,
791
(
2004
).
10.
D. J.
Lichtenwalner
,
J. S.
Jur
,
A.
Kingon
,
M. P.
Agustin
,
Y.
Yang
,
S.
Stemmer
,
L. V.
Goncharova
,
T.
Gustafsson
, and
E.
Garfunkel
,
J. Appl. Phys.
98
,
024314
(
2005
).
11.
C.
Durand
,
C.
Dubourdieu
,
C.
Vallée
,
E.
Gautier
,
F.
Ducroquet
,
D.
Jalabert
,
H.
Roussel
,
M.
Bonvalot
, and
O.
Joubert
,
J. Electrochem. Soc.
152
,
F217
(
2005
).
12.
K.
Kakushima
,
K.
Tachi
,
M.
Adachi
,
K.
Okamoto
,
S.
Sato
,
J.
Song
,
T.
Kawanago
,
P.
Ahmet
,
K.
Tsutsui
,
N.
Sugii
,
T.
Hattori
, and
H.
Iwai
,
Solid-State Electron.
54
,
715
(
2010
).
13.
K.
Kakushima
,
T.
Koyanagi
,
D.
Kitayama
,
M.
Kouda
,
J.
Song
,
T.
Kawanago
,
M.
Mamatrishat
,
K.
Tachi
,
M. K.
Bera
,
P.
Ahmet
,
H.
Nohira
,
K.
Tsutsui
,
A.
Nishiyama
,
N.
Sugii
,
K.
Natori
,
T.
Hattori
,
K.
Yamada
, and
H.
Iwai
,
Dig. Tech. Pap. - Symp. VLSI Technol.
2010
,
70
.
14.
S.
Schamm
,
P. E.
Coulon
,
S.
Miao
,
S. N.
Volkos
mL. H.
Lu
,
L.
Lamagna
,
C.
Wiemer
,
D.
Tsoutsou
,
G.
Scarel
, and
M.
Fanciulli
,
J. Electrochem. Soc.
156
,
H1
(
2009
).
15.
H.
Jagannathan
,
V.
Narayanan
, and
S.
Brown
,
ECS Trans.
16
(
5
),
19
(
2008
).
16.
N.
Inoue
,
D. J.
Lichtenwalner
,
J. S.
Jur
, and
A.
Kingon
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
46
,
6480
(
2007
).
17.
P. K.
Hurley
,
K.
Cherkaoui
,
E.
O’ Connor
,
M. C.
Lemme
,
H. D. B.
Gottlob
,
M.
Schmidt
,
S.
Hall
,
Y.
Lu
,
O.
Buiu
,
B.
Raeissi
,
J.
Piscator
,
O.
Engstrom
, and
S. B.
Newcomb
,
J. Electrochem. Soc.
155
,
G13
(
2008
).
You do not currently have access to this content.