Desarrollo de mejoras de la técnica c-afm para la caracterización de dieléctricos en la nanoescala: aplicación en stacks de puerta de dispositivos mos basados en hafnio
- Autores: Lídia Aguilera Martínez
- Directores de la Tesis: Marc Porti i Pujal (dir. tes.), Montserrat Nafria i Maqueda (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ramon Alcubilla González (presid.), Enrique Alberto Miranda (secret.), Francesca Campabadal Segura (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La presente Tesis Doctoral pretende, por un lado, mejorar la técnica CAFM, superando las limitaciones actuales para la caracterización y estudio de las propiedades eléctricas de los materiales high-k y, por otro, su aplicación al estudio de dichas propiedades y de la fiabilidad de materiales high-k basados en Hafnio.
En el primer capítulo se revisan brevemente los principios de funcionamiento de las capacidades MOS, los cuales son la base para entender el dispositivo MOSFET, del que se expondrá su principio de funcionamiento y los diferentes regímenes en que trabaja. También se presentan los principales conceptos asociados a la fiabilidad de los dispositivos y las técnicas de caracterización que se utilizan actualmente. Por último, se revisará el estado del arte sobre el comportamiento eléctrico y los mecanismos de degradación y ruptura en los materiales high-k. En el segundo capítulo se hará una introducción a las técnicas de microscopía de campo cercano (Scanning Probe Microscopy, SPM), y concretamente en la Microscopía de Fuerza Atómica o AFM, los diferentes modos de operación de estos microscopios ya las características de las puntas que se utilizan para realizar las medidas. En el tercer capítulo se presentan los resultados obtenidos de la caracterización de estructuras formadas por stacks de HfO2/SiO2, mediante el EC-AFM, previamente desarrollado en el seno del grupo, en las que se ha evaluado el efecto del estrés en cada una de las capas. En el cuarto capítulo se describe el diseño e implementación de un conversor IV logarítmico diseñado con el objetivo de ampliar el rango dinámico para la medida de corriente del C-AFM. El LogC-AFM desarrollado permitirá analizar cuantitativamente spots de ruptura en dieléctricos de puerta inducidos con el propio C-AFM. En el quinto capítulo se presenta un nuevo set up de C-AFM, diseñado e implementado con el objetivo de trabajar en condiciones de operación en vacío, y se describirá su configuración experimental. Con este nuevo set up se estudiará el efecto del ambiente en la medida de las características de los dieléctricos en los experimentos con C-AFM. Por otra parte, se presentarán los resultados obtenidos con el CAFM de vacío en la caracterización de un conjunto de muestras, basadas en un material high-k, específicamente diseñadas y fabricadas para estudiar diferentes aspectos críticos associdos al proceso de fabricación CMOS.
