Fraunhofer-Gesellschaft

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Charakterisierung der Zuverlässigkeit in der High-k Metal Gate Technologie

Reliability characterization in High-k metal gate technology
 
: Drescher, Maximilian; Erben, Elke; Grass, Carsten; Trentzsch, Martin; Lazarevic, Florian; Leitsmann, Roman; Plaenitz, Philipp; Mchedlidze, Teimuraz; Seidel, Konrad; Liske, Romy; Bartha, Johann Wolfgang

Verband Deutscher Elektrotechniker e.V. -VDE-, Berlin; VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik -GMM-:
MikroSystemTechnik Kongress 2017. Proceedings : MEMS, Mikroelektronik, Systeme, 23.-25. Oktober 2017 in München
Berlin: VDE Verlag, 2017
ISBN: 978-3-8007-4491-6
pp.488-491
MikroSystemTechnik Kongress <2017, München>
German
Conference Paper
Fraunhofer IPMS ()

Abstract
In enger Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie wurde eine umfassende experimentelle Untersuchung der wichtigsten Schlüsselparameter aktueller High-k Metal Gate (HKMG) Technologien durchgeführt, um deren Einfluss in Bezug auf Transistoreigenschaften und -Zuverlässigkeit abschließend zu bewerten. Die hier in Kürze dargestellten gewonnenen Erkenntnisse dienen sowohl dem Verständnis aktueller als auch der Entwicklung zukünftiger HKMG-basierten Technologien. Zusätzlich wurden anhand einer Defektreduktion mittels neuartiger Fluor-Passivierung Degradationsmechanismen im Schichtstapel des Gate-Dielektrikums demonstriert. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der elektrischen Defekt-charakterisierung, um die zuverlässigkeitskritischen Schaltspannungs-Verschiebungen (Bias Temperature Instability, BTI) zu erklären und das Verständnis von HKMG-Transistorzuverlässigkeit voranzutreiben.

 

Arising from a close collaboration between research and industry partners, this paper presents an unprecedented comprehensive experimental study of all core elements in current high-k metal gate (HKMG) technology to conclusively characterize their influence regarding device performance and reliability. The results presented here in short help in understanding of current as well as development of future HKMG-based technologies. In addition, oxide defect reduction by a novel fluorine-passivation technique is employed to demonstrate degradation mechanisms within the gate stack. For this, special emphasis is put on electrical defect characterization to further understand threshold voltage shifts due to bias temperature instability (BTI) and advance understanding in HKMG device reliability.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-477734.html