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金属栅极/高k介质/n-InGaAs金属氧化物半导体堆叠在积累区中C-V迟滞与电容频率色散之间缺乏相关性

DOI：10.1063/1.5031025 期刊：Journal of Applied Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 实验评估了金属栅/高k介质/n-InGaAs金属氧化物半导体堆叠中电容-电压迟滞与积累区电容频率色散的关联性。通过采用退火形成气体(FGA)处理或衬底空气暴露工艺制备获得不同缺陷密度的样品并进行全面表征，将结果与既有文献报道进行对比分析。研究表明：电容-电压迟滞现象与积累区电容频率色散之间不存在关联，表明这两种现象涉及具有显著不同动力学特性的缺陷类型。通过分析电容-电压迟滞对直流偏压和应力时间的依赖关系发现，在偏压作用下永久性界面缺陷脱钝化不会影响应力后的迟滞宽度。总体而言，电容-电压迟滞探测的是贯穿氧化层和带隙的慢速俘获机制，这与FGA样品在恒定电压应力下电流-时间曲线呈现的负电荷俘获特性相符；而积累区电容频率色散则反映具有短俘获/去俘获特征时间的缺陷，这些缺陷与空气暴露样品在恒定直流应力下的应力诱导漏电流相关。实验结果表明，由于所探测缺陷的动力学特性存在巨大差异，必须分别评估这两种效应。
作者： S. M. Pazos，F. L. Aguirre，K. Tang，P. McIntyre，F. Palumbo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究金属栅/高k介质/n型InGaAs金属氧化物半导体堆叠中电容-电压迟滞与积累区电容频率色散之间的相关性，以理解这两种现象中缺陷动力学机制的差异。

研究成果

研究表明，金属栅/高k介质/n型InGaAs MOS结构中电容-电压迟滞与积累区电容频率色散之间缺乏关联性，这意味着两种现象涉及具有不同动力学特性的缺陷。电容-电压迟滞探测的是慢速俘获机制，而积累区电容频率色散探测的是具有短俘获/去俘获特征时间的缺陷。由于所探测缺陷的动力学特性差异显著，必须分别评估这两种效应。

研究不足

本研究仅限于金属栅极/高k介质/n型InGaAs金属氧化物半导体堆叠结构，可能无法直接适用于其他材料体系。结果解读基于以下假设：电容-电压迟滞现象与积累区电容频率色散涉及具有不同动力学特性的缺陷。

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