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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2430| Fabrication and characterization of metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors based on Al2O3-ZrO2 nanolaminates Fabrication and characterization of metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors based on Al2O3-ZrO2 nanolaminates | |
| JORGE ADOLFO JURADO GONZALEZ | |
| HUGO JESUS TIZNADO VAZQUEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Capacitor MOS, dielectric nanolaminates, thermal and plasma ALD, ZrO2, Al2O3 Capacitor MOS, dielectric nanolaminates, thermal and plasma ALD, ZrO2, Al2O3 | |
| Today, the research and development of electronic devices involves miniaturization and better performance of these. MOS (Metal - Oxide – Semiconductor) capacitors have used Silicon Oxide (SiO2) for many years as dielectric material, but the need for miniaturization and development of these has taken this material to its limits. Many researchers have proposed as solution to change this material for a material of high k. One of the promising materials to replace SiO2 is Zirconium Oxide (ZrO2), due to its high dielectric constant, thermal stability with Silicon (Si), etc. However, one of the problems of using ZrO2 as a dielectric material is that it allows high leakage currents attributed to crystallization of material. One way to solve this problem is by adding a laminate of Aluminum Oxide (Al2O3, amorphous material) between the film to prevent crystallization. In this project, MOS capacitors were fabricated using nanolaminates of Al2O3 and ZrO2 (AZrA) as dielectric material, synthesized by the plasma enhanced atomic layer deposition technique (PEALD). The gold electrodes were deposited by thermal evaporation. The thickness and bandgap of the nanolaminates were measured by ellipsometry and UV-Vis spectroscopy, obtaining a control of thickness and modulation of the bandgap. The X-ray photoelectron (XPS) spectrum shows the characteristic peaks of Al2O3 and ZrO2, after the erosion of Argon (Ar) decreases the concentration of impurities of carbon (C) attributed to the synthesis technique (PEALD). The thin film of ZrO2 shows a roughness of root mean square (RMS) 1.686 and 0.625 nm for Al2O3 measured by Atomico Force Microscopy (AFM). The X-Ray Diffraction (XRD) spectrum shows cubic crystalline phase for the ZrO2 film and amorphous for the Al2O3 film. For the electrical characterization curves capacitance - voltage (C-V) and current - voltage (I-V) were acquired, obtaining a control of the capacitance, dielectric constant, Equivalent Oxide Thickness (EOT), leakage current and breakdown voltage. En la actualidad, la investigación y el desarrollo de dispositivos electrónicos implican la miniaturización y un mejor rendimiento de estos. Los capacitores MOS (Metal - Oxido - Semiconductor) han utilizado óxido de silicio (SiO2) durante muchos años como material dieléctrico, pero la necesidad de miniaturización y desarrollo ha llevado este material a sus límites. Muchos investigadores han propuesto como solución cambiar este material por un material de alta constante dieléctrica (k), uno de los materiales prometedores para reemplazar el SiO2 es el óxido de zirconio (ZrO2), debido a su alta constante dieléctrica, estabilidad térmica con Silicio (Si), etc. Sin embargo, uno de los problemas del uso de ZrO2 como material dieléctrico es que permite altas corrientes de fuga, atribuidas a la cristalización del material. Una forma de resolver este problema es mediante la adición de un laminado de Oxido de Aluminio (Al2O3, material amorfo) entre la película para evitar la cristalización. En este proyecto se fabricaron capacitores MOS utilizando nanolaminados de Al2O3 y ZrO2 (AZrA) como material dieléctrico, sintetizados mediante la técnica de depósito por capa atómica asistida por plasma (PEALD, por sus siglas en ingles). Los electrodos de oro se depositaron por evaporación térmica. El grosor y el ancho de energía prohibida de los nanolaminados se midieron mediante elipsometría y espectroscopía UV-Vis, obteniendo un control del espesor y la modulación de la banda prohibida. El espectro de espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) muestra los picos característicos de Al2O3 y ZrO2, después de la erosión de argón (Ar) disminuye la concentración de impurezas de carbono (C) atribuida a la técnica de síntesis (PEALD). La película delgada de ZrO2 muestra una rugosidad con valor cuadrático medio (RMS, por sus siglas en ingles) de 1.686 y 0.625 nm para Al2O3, medida por microscopia de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en ingles). El espectro de difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en ingles) muestra una fase cristalina cúbica para la película de ZrO2 y amorfa para la película de Al2O3. Para la caracterización eléctrica se hicieron curvas de capacitancia - voltaje (C-V) y corriente - voltaje (I-V), obteniendo un control de la capacitancia, constante dieléctrica, espesor de óxido equivalente (EOT), corriente de fuga y voltaje de ruptura. | |
| CICESE | |
| 2018 | |
| Tesis de maestría | |
| Inglés | |
| Jurado González, J.A. 2018. Fabrication and characterization of metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors based on Al2O3-ZrO2 nanolaminates. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 47pp. | |
| OTRAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| Tesis_Jurado Gonzalez_Jorge Adolfo_22_ago_2018.pdf | Versión completa de la tesis | 3.75 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |