Электронные и электрофизические свойства границ раздела металл/диэлектрик: металл=Au, Ni, Al, Fe, Gd, диэлектрик=HfO2, LaAlO3, Al2O3 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Матвеев, Юрий Александрович

• Матвеев, Юрий Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Матвеев, Юрий Александрович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы.

Цель работы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. High-k диэлектрики в КМОП-технологиях.

1.1.1. High-k диэлектрики в устройствах памяти.

1.2. Металлические затворы в КМОП-технологиях.

1.2.1. «Пиннинг» уровня Ферми па границе раздела металл/диэлектрик.

1.3. Кислородные вакансии в high-k диэлектриках.

1.3.1. Влияние кислородных вакансий на электрофизические параметры МДПструктур.

ГЛАВА 2. ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА МДП-СТРУКТУР.

2.1. Методы роста наноразмерных МДП-структур.

2.1.1. Метод импульсного лазерного осаждения.

2.1.2. Метод атомного послойного осаждения.

2.2. Методы исследования наноразмерных МДП-структур.

2.2.1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

2.2.2. Высокоэнергитичная фотоэлектронная спектроскопия (ВэРФЭС).

2.2.3. Резерфордовское обратное рассеяние (POP).

2.2.4. Метод вольт-фарадных характеристик.

2.3. Исследовательские комплексы.

2.3.1. Исследовательский комплекс ИЛО-РФЭС-СРМИXSAM 800.

2.3.2. Исследовательский комплекс ВФХ.

2.3.3. Исследовательский ВэРФЭС.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1. Исследования электрофизических свойств МДП-структур на основе LaAl()4.

3.2. Разработка методики измерения зонной структуры с помощью РФЭС.

3.2.1. Принципы измерения «эффективной» работы выхода электрона с помощью РФЭС.

3.2.2. Принципы измерения «эффективной» работы выхода электрона на наноразмерных МДП-структурах.

3.3. Исследование образования кислородных вакансий в МДП-структурах Me/HfCVSi

3.3.1. МДП-структура на основе Au/Hf02/Si.

3.3.2. МДП-структура на основе Ni/Hf02/Si.

3.3.3. МДП-структура Аи/ЬаАЮз/Si.

3.4. Изучение подвижности кислородных вакансий в пленках HfCh.

3.4.1. МДП-структураAu/HfÖ2/Si.

3.4.2. МДП-структура Pt/Hf02/Si.

3.5. Изучение влияния прослойки Gd на электрофизические свойства границы раздела Fe/Al203.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронные и электрофизические свойства границ раздела металл/диэлектрик: металл=Au, Ni, Al, Fe, Gd, диэлектрик=HfO2, LaAlO3, Al2O3»

Актуальность проблемы

Быстродействие, энергопотребление, долговечность и другие критические характеристики современных устройств микро- и наноэлектроники, спинтроники, определяются прежде всего свойствами сверхтонких слоев материалов, составляющих базовые элементы этих устройств, и границ раздела-между слоями. Постоянно растущие требования к цифровым технологиям в настоящее .время мотивируют непрерывный поиск и исследование новых материалов и их сочетаний, которые превзошли бы по перечисленным показателям существующие промышленно изготавливаемые структуры.

В частности, кремниевая микроэлектронная промышленность предъявляет несколько важных технологических требований к: производимым приборам, в частности: скорость срабатывания, низкое энергопотребление и широкий диапазон выходных напряжений [ 1 ]. До недавнего времени, последовательное улучшение характеристик достигалось путем уменьшения линейных размеров («масштабирования») базового устройства в микросхеме — полевого транзистора;[2]. Можно утверждать, что* основным фактором, который определил возможность непрерывного уменьшения («масштабирования») полевых транзисторов на МОП-структурах явились исключительно выгодные свойства материала, используемого для изоляции затвора от кремниевого канала (8Ю2), и его границ раздела с материалом канала (монокристаллический 81) и затвора (сильнолегированный поли-81). Однако, постоянное уменьшение линейных размеров элементов микросхем привело к тому,, что 8Юг, в силу фундаментальных физических причин, не мог более быть использован в качестве подзатворного диэлектрика. В качестве решения этой проблемы было предложено использование альтернативного материала с более высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости, который при большей физической толщине мог бы обладать меньшей «электрической» толщиной.

Другой возникшей проблемой является недостаточная проводимость высоколегированного поли-81, используемого в качестве материала затвора, и диффузия легирующий примеси из него в канал. В качестве решения это проблемы было предложено использовать в качестве электрода затвора слой металла.

При изучении электрофизических свойств МДП-структур, сформированных на основе новых материалов было установлено, что на границах раздела металл/диэлектрик и диэлектрик/полупроводник возникает ряд нежелательных эффектов, таких как: химические реакции, образование электрических диполей, поверхностных состояний и тому подобное, причем теоретическое предсказание всех этих эффектов оказалось практически невозможным.

Таким образом, возникла необходимость проводить подробные исследования свойств границ раздела для каждой комбинации новых материалов с учетом влияния термообработок, необходимых для создания микросхем, на эволюцию этих свойств с целью подбора оптимальной структуры.

Цель работы

Целью диссертационной работы являлось выяснение химических, электронных и электрофизических свойств границ раздела в МДП-структурах на основе НЮг/81, ЬаА10з/81, А1203/81, а также механизмов влияния сред и режимов обработок на их функциональные свойства для приложений в перспективных логических и запоминающих устройствах.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи.

1. Создана установка для измерения вольт-фарадных характеристик МДП-структур, в том числе, при повышенной (до Т= 670 К) температуре.

2. На основе метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) разработана методика измерения «эффективной» работы выхода электрона из наноразмерных слоев металлов в контакте с диэлектриком.

3. Количественно проанализированы данные РФЭС-измерений, в том числе, с использованием синхротронного излучения, для определения взаимного расположения зон в М Д П- структур ах.

4. Установлена корреляция между экспериментальными данными измерений методом РФЭС и-ВФХ.

Научная новизна

1. Впервые с использованием метода РФЭС продемонстрировано влияние кислородных вакансий в слое диэлектрика на величину диполя на границераздела Ме/НЮ2 (Ме=Р1:, Аи, №).

2. Впервые экспериментально обнаружены рост и «растворение» сверхтонкого слоя 8Ю.х на границе раздела НЮ2/81 в зависимости от полярности стресса напряжением при повышенной температуре.

3. Впервые установлена эволюция взаимного расположения электронных зон в структуре Р^НГОг/З! в результате стресса- напряжением при повышенной температуре.

4. Впервые экспериментально продемонстрирована возможность понижения «эффективной» работы выхода электрона из ферромагнитного затвора в МДП-структуре Ре/А12Оз/81 с помощью сверхтонкого маркера Ос1 на границе раздела металл/диэлектрик.

5. Получены новые данные об электрофизических свойствах тонких пленок ЬаАЮ3, выращенных методом атомного послойного осаждения (АПО) на Б!, и исследована их эволюция под действием быстрого термического отжига.

Научная и практическая ценность

Ценность полученных экспериментальных результатов заключается в том, что они могут быть использованы для верификации существующих и построения новых теоритических моделей распределения электрического потенциала в МДП-структурах на основе новых материалов. Разработанные методики могут быть использованы для исследований других актуальных комбинаций новых материалов. Результаты исследований МД11-структур на основе Pt/HfCb/Si и Fe/Gd/AbOß/Si могут быть использованы для разработки физических основ новых технологий изготовления логических и запоминающих устройств наноэлектроники и спинтроники.

Часть результатов, полученных в ходе выполнения работ, была защищена патентами Российской Федерации:

Патент №2393586 (27.06.2010 г.) «Способ формирования полевого КМОП-транзистора, созданного с использованием диэлектриков? на основе оксидов металлов с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и металлических затворов, (варианты)» (Ю.А. Матвеев, Зенкевич A.B., Ю.Ю. Лебединский, В.Н. Неволин)

2. Патент №2393587 (27.06.2010 г.) «Способ формирования полевого КМОП-транзистора, созданного с использованием диэлектриков на основе оксидов металлов с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и металлических затворов, и структура полевого КМОП транзистора» (Ю.А. Матвеев, Зенкевич A.B., Ю.Ю* Лебединский, В.Н. Неволин)

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанная методика измерения «эффективной» < работы выхода электрона из наноразмерных слоев металлов в контакте с диэлектриком на основе РФЭС.

2. Разработанная методика исследования влияния сред термообработок на величину электрического диполя на границе раздела металл/диэлектрик.

3. Обнаруженная зависимость величины электрического диполя на границе раздела металл/диэлектрик (металл = Au, Ni, Pt; диэлектрик = НЮз, ЬаАЮз) от условий термообработок МДП-структур на их основе.

4. Экспериментально установленная закономерность распределения потенциала в МДП-структурах Р1/НЮ2/81 и Аи/НГО2/81 в результате стресса напряжением при повышенной температуре.

5. Обнаруженные закономерности формирования («растворения») сверхтонкого слоя 8ЮЛ на. границе раздела НЮ2/81 в процессе отрицательного (положительного) стресса напряжением при повышенной температуре.

6. Установленная прямыми измерениями возможность управления величиной «эффективной» работы электрона из Ре в структурах Ре/Оё/АЬОз/Э! путем изменения толщины маркерного слоя вс!. .

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных экспериментальных методов и на этой базе детальным рассмотрением, физических явлений, и процессов, определяющих формирование свойств границ раздела в МДП-структурах. Результаты, полученные разными методами исследования, согласуются между собой, а, также не противоречат данным, известными из литературы.

Личный вклад соискателя

Соискатель лично создал установку для проведения измерений электрофизических характеристик, принимал непосредственное участие в модификации методики измерения диполей на границе раздела методом РФЭС для проведения измерений на наноразмерных МДП-структурах. Соискателем лично изготовлены экспериментальные образцы МДП-структур методом ИЛО, проведены измерения электрофизических свойств методом ВФХ. Принимал участие в измерениях и обработке данных, полученных методом1 РФЭС, и построении моделей, описывающих механизмы образования электрических диполей и химических реакций на границах раздела.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 153 страницах, содержит 95 рисунков, 13 таблиц и список цитируемой литературы из 114 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Матвеев, Юрий Александрович

Выводы

В работе проводилось, изучение электронных и электрофизических свойств границ раздела систем металл/диэлектрик с высоким показателем диэлектрической проницаемости, представляющих интерес для современной твердотельной наноэлектроники. Исследованные материалы могут быть использованы в качестве электрода затворов и подзатворного диэлектрика в базовых МДП-структурах для КМОП-технологий. В качестве материалов диэлектриков в данной работе рассмотрены НГОо, который уже используется в технологических процессах изготовления современных логических микропроцессоров, AI2O3 - как перспективный материал для приложений в спинтронике и энергонезависимой памяти, и ЬаАЮз, который может рассматриваться как один из кандидатов на роль high-k технологии второго поколения: В качестве металлических затворов были выбраны Al, Au, Pt, Ni, Fe.

МДП-структуры изготавливались с использованием комбинации методов атомного послойного осаждения, который в настоящее время является промышленной технологией для создания сверхтонких диэлектрических слоев, и импульсного лазерного-осаждения- исключительно гибкого и прецизионного метода для выращивания любых металлических слоев.

Исследования структур осуществлялось с помощью методов измерения вольт-фарадных, вольт-амперных характеристик, лабораторной РФЭС и ВэРФЭС на синхротронных источниках, а также POP:

На основе проведенных экспериментальных исследований избранных МДП-структур можно сделать следующие выводы:

Детально исследованы электрофизические параметры плёнок ЬаАЮ3, выращенных с помощью различных прекурсоров кислорода и.исследовано влияние быстрого термического отжига. Установлено, что плёнки LaA103, выращенные с помощью Оз, обладают лучшими характеристиками, и они могут быть существенно улучшены при быстром термическом отжиге. Несмотря на сильное увеличение токов утечек после БТО, полученные плёнки ЬаАЮз демонстрируют очень хорошие электрофизические параметры, и делается вывод о возможности их применения в качестве подзатворного диэлектрика для КМОП-технологий .

2. В ходе выполнения работ была разработана методика исследования влияния сред термообработок на величину электрического диполя на границе раздела наноразмерных слоев металлов в контакте с диэлектриком на основе РФЭС и осуществлена её поверка с помощью традиционного метода измерения ВФХ. Один из основных преимуществ разработанной методики является возможность изучать влияние различных сред на образование диполя на границе раздела металл/диэлектрик из-за возможности диффузии атомов различных газов сквозь слой диэлектрика.

3. С использованием разработанной методики было изучено влияние термических обработок в различных средах на величину электрического диполя на границах разделов металл/диэлектрик (металл = Аи, N1, Р^ диэлектрик = НЮ2, ЬаАЮ3). Было продемонстрировано, что отжиг в условия СВВ приводит к появлению» электрического диполя, а последующий отжиг в кислороде к его разрядке, суммарные изменения «эффективной» работы выхода электрона составляют ДWFeff ~ 0.7 эВ. Полученные результаты можно объяснить в рамках модели заряженных кислородных вакансий, формирующихся в НЮ2.

4. С помощью ВэРФЭС экспериментально установлена эволюция распределения потенциала в МДП-структурах Р^НЮг/^ и Аи/НГО2/^ в результате стресса напряжением при повышенной температуре. Для структуры Р1УНГО2/81 впервые экспериментально продемонстрировано формирование сверхтонкого слоя 8ЮХ на границе раздела НГО2/81 толщиной с! = 3.8 нм в процессе стресса и = -2.5 В, Т = 350°С, и последующее его «растворение» до толщины <1 = 2.0 нм при стрессе и= +2.5В, Т=350°С. Продемонстрировано, что после отрицательного СНТ увеличивается проводимость НЮ2, и уменьшаются диполи на обеих границах раздела. Полученные результаты объясняются моделью заряженных кислородных вакансий, образующихся на границе раздела НЮ2/81 и дрейфующих под действием электрического поля в объём НЮ2.

5. Впервые прямыми измерениями с помощью ВэРФЭС установлена зависимость «эффективной» работы выхода электрона из Ре в зависимости от толщины маркерного слоя вё на величину «эффективной» работы Ре в МДП-структурах РеЛлс1/А12Оз/8ь Для этого, были выращены образцы со сверхтонким (толщиной (1-0.2-3.0 нм) градиентным маркерным металлическим слоем 0<1,. Полученные методом ВэРФЭС данные отлично коррелируют с данными ВФХ, и позволяют объяснить известные из литературы зависимости величин туннельных токов сквозь А12Оз в таких МДП-структурах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Матвеев, Юрий Александрович, 2011 год

1. Статьи по теме диссертации)

2. Применение метода РФЭС для исследования электронных свойств границ раздела металл/диэлектрик Текст. // Ю.А. Матвеев, А.В. Зенкевич, Ю.Ю. Лебединский, [и др.]// Сборник научных трудов научной сессии МИФИ-2009. -Том 3. -С 60-63.

3. Effect of heat treatments on electric dipole at metal/high-k dielectric interfaces measured by in situ XPS Text./ A. Zenkevich, Y. Lebedinskii, Y. Matveyev, [et al.]// Microel. Eng. -2009. -vol. 86. -p. 1777-1779.

4. Effect of high-temperature annealing on lanthanum aluminate thin films grown by ALD on Si(100) Text./ G. Congedo, S. Spiga, L. Lamanga, [et al.]// Microel. Eng. -2009. -vol. 86. -p. 1696-1699.

5. Исследование МОП-структур на основе Hf02/Si02/n-Si(100) методом баллистической электронной эмиссионной спектроскопии Текст./ М.А. Лапшина, М.А. Исаков, Д.О. Филатов, [и др.] // Поверхность. -2010. -№ 5. -с. 57-68.

6. Исследование нанокомпозитных структур Si02:Me, сформированных путем сегрегации металла фронтом окисления кремния в слоях Si:Me Текст./ К. Ю. Максимова, Ю. А. Матвеев, А. В. Зенкевич, [и др.]// Перспективные материалы. -2010. -№2. -с. 33-38.

7. Синтез и исследование новых материалов в МДП-структурах для разработки физических основ КМОП-технологий наноэлектроники Текст./ А. В. Зенкевич, Ю. Ю. Лебединский, Ю. А. Матвеев, [и др.] // Микроэлектроника. -2010. -том 39. -с. 1—11.

8. Structural and electrical properties of TixAl|xOy thin films grown by atomic layer deposition Text./ A. P. Alekhin, A. A. Chouprik, S. A. Gudkova, [et al.]// J. Vac. Sei. Technol. В. -2011. -V. 29, P. 01 A302-1 01 A302-6.

9. Effect of biasing at elevated temperature on the electronic structure of Pt/Hf02/Si stacks Text./ Yu. Matveyev, A. Zenkevich, Yu. Lebedinskii, [et al.]//Microel. Eng. -2011. -vol. 88. -pp. 1353-1356.-в

10. Hori, Т. Gate Dielectrics and MOS ULSIs Text./ T. Hori. New York:1. Springer, 1997.

11. Packan, P. A. Pushing the Limits Text./P. A. Packan// Science. -1999. -V. 285.-P. 2079-2081

12. Dennard, R.H. Design of ion-implanted MOSFET's with very small physicaldimensions Text./R.H. Dennard, F.H. Gaensslen, V.L. Rideout// IEEE J. Solid-State Circuits. -1974. -V. 9. -P. 256.

13. International Technology Roadmap for Semiconductors, 2009 edition, FOCUS

14. С Tables Электронный ресурс. // — Режим доступа: http://www.itrs.net/Links/2009ITRS/Home2009.htm — Дата обращения: 01.05.2011.

15. Вгаг, В. Direct extraction of the electron tunneling effective mass in ultrathin

16. Si02 Text./ B. Brar, G. D. Wilk, A. C. Seabaugh//Appl. Phys. Lett. -1996. -V. 69. -P. 2728-2730

17. Robustness of ultrathin aluminum oxide dielectrics on Si(001) Text./M. Copel,

18. Atomic beam deposition of lanthanum- and yttrium-based oxide thin films forgate dielectrics Text./S. Guha, E. Cartier, M. A. Gribelyuk, [et. al.]// App. Phys. Lett. -2000. -V.77. -P.2710-2712.

19. Electronic structure of high-k transition metal oxides and their silicate and aluminate alloysText./G. Lucovsky, Y. Zhang, G. B. Rayner, [et. al.]//J. Vac. Sci. Technol. B. -2002. -V.20. -P.1739-1748.

20. Koleshko, V. M. Properties of rare earth oxide films Text./V. M. Koleshko, N.

21. V. Babushkina//Thin Solid Films. -1979. -V. 62. -P.l-4.

22. Xue, D. Dielectric constants of binary rare-earth compounds Text./ D. Xue, K.

23. Betzler, H. Hesse //J. Phys . Condens. Matter. -2000. -V.12. -P.3113-3118.

24. Тетерин, Ю.А. Структура рентгеноэлектронных спектров соединений лантанидов Текс./Ю.А. Тетерин, А.Ю. Тетерин //Успехи химии. -2002. -Т. 71. -№ 5. -С.401-504.

25. Dover, R. B. Amorphous lanthanide-doped TiOx dielectric films Text./ R. B.van Dover// App. Phys. Lett. -1999. -V.74. -P.3041-3043.

26. Intermixing at the tantalum oxide/silicon interface in gate dielectric structures

27. Text./G. B. Alers, D. J. Werder, Y. Chabal. et. al.]// App. Phys. Lett. -1998. -V.73. -P.1517-1519.

28. Copel, M. Structure and stability of ultrathin zirconium oxide layers on Si(001)

29. Text./ M. Copel, M. Gribelyuk, E. Gusev// Appl. Phys. Lett. -2000. -V.76. -P. 436-438.

30. Ultrathin high-K metal oxides on silicon: processing, characterization and integration issues Text./E. P. Gusev, E. Cartier, D. A. Buchanan, [et. al.]// Microelec. eng. -2001. -V.59. -P.341-349.

31. Yang, J.-K. Energy band structure and electrical properties of (La203)i--x(Si02)x0 < x < l)/n-GaAs(001) system Text./J.-K. Yang, H.-H. Park // Appl. Phys. Lett. -2005. -V. 87. -P.202102-1 -202102-3.

32. Delugas, P. Dielectric properties and long-wavelength optical modes of thehigh-K oxide LaA103 Text./P. Delugas, V. Fiorentini, A. Filippetti // Phys. Rev. B. -2005. -V. 71. -P. 134302-1 134302-6

33. Busani, T. The importance of network structure in high-k dielectrics: LaA103,

34. Pr203, and Ta205 Text./T. Busani, R. A. B. Devine // J. Appl. Phys. -2005. -V. 98. -P.44102-1 -44102-5.

35. Measurement of the band offsets between amorphous LaA103 and silicon Text./L. F. Edge, D. G. Schlom, S. A. Chambers, [et. al.]// Appl. Phys. Lett. -2004. -V.84. -P.726-728.

36. Band alignment between (100) Si and amorphous LaA103, LaSc03, and Sc203:

37. Atomically abrupt versus interlayer-containing interfaces Text./V. V. Afanas'ev, A. Stesmans, L. F. Edge, [et.al.] // Appl. Phys. Lett. -2006. -V. 88. -P.032104-1 032104-3.

38. Robertson, J. High-dielectric constant gate oxides for metal oxide Si transistors

39. Text./ J. Robertson// Rep. Prog. Phys. -2006. -V.69. -P.327-396.

40. Atomic layer deposition of lanthanum aluminum oxide nano-laminates for electrical applications Text./ B. S. Lim, A. Rahtu, P. de Rouffignac, [et. al.]//Appl. Phys. Lett. -2004. -V. 84. -P. 3957-3959.

41. Bez, R. Introduction to flash memory Text./R. Bez, E. Camerlenghi, A. Modelli, A. Visconti// Proceedings of the IEEE. -2003. -V. 93. -P. 489 502.

42. Lee, C.-H. Charge Trapping Memory Cell of TANOS (Si-0xide-SiN-Al203

43. Phase change materials and their application to random access memory technology Text./S. Raoux, R. M. Shelby, J. Jordan-Sweet, [et al.]// Microelect. Eng. -2009. -V.85. -P. 2330-2333:

44. Nonvolatile Magnetoresistive Random-Access Memory Based on Magnetic

45. Tunnel Junctions Text./G. Grynkewich, J. Akerman, P. Brown, [et al.]// MRS Bulletin. -2004. -V. 29. -P 818-821.

46. Waser, R. Nanoionics-based resistive switching memories Text./R. Waser, M.

47. Aono//Nature Materials. -2007. -V. 6. -P 833-840.

48. Simmons, J. G. New Conduction and Reversible Memory Phenomena in Thin1.sulating Films Text./ J. G.Simmons, R. R. Verderber// Proc. R. Soc. London Ser. A. -1967. -V. 301. -P. 77-102.

49. Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO3ZSrTi0.99Nb0.01O3 Text./ T. Fujii, M. Kawasaki, A. Sawa, [et al.]//Appl. Phys. Lett. -2005. -V. 86. -P. 1210712109

50. Jia, C. L. Atom vacancies at a screw dislocation core in SrTiC>3 Text./C. L.

51. Jia, L. Houben, K. Urban// Philos. Mag. Lett. -2006. -vol. 86. -p. 683.

52. Resistive switching mechanism of Ti02 thin films grown by atomic-layer depositionText./B. J. Choi, D. S. Jeong, S. K. Kim, [et al.]// J. of App. Phys. -2005. -V. 98. 033715-1 - 033715-10.

53. Resistance Switching Behaviors of Hafnium Oxide Films Grown by MOCVDfor Nonvolatile Memory Applications Text./ S. Lee, W.-G. Kim, S.-W. Rhee, [et al/]// J. of the Electroch. Soc. -2008. -V. 155. -P. H92-H96

54. Szot, K. Electrical characterization of Perovskite Nanostructures Text./K. Szot, B. Reichenberg, F. Peter//Scanning Probe Microscopy/Eds. S. Kalinin, A. Gruverman. — Berlin:Springer. 2007.

55. Role of oxygen vacancies in Cr-doped SrTi03 for resistance-change memory

56. Text./ M. Janousch, G. I. Meijer, U. Staub, et al.] // Adv. Mater. -2007. -V. 19.-P. 2232-2235.

57. Effects of gate depletion and boron penetration on matching of deep submicron

58. CMOS transistors Text./ H.P. Tuinhout, A.H. Montree, J. Schmitz, [et al.]// Internat. Elect. Dev. Meet. Tech. Digest. -1997, P. 631.

59. Josse, E. Poly silicon gate with depletion-or-metallic gate with buried channel:what evil worse Text./ E. Josse, T. Skotnicki// Internat. Electron Dev. Meet. Tech. Digest. -1999. -P. 661.

60. Boron diffusion and penetration in ultrathin oxide with poly-Si gateText./M.

61. Freeouf, J. L. Schottky barriers: An effective work function model Text./ J. L.

62. Freeouf, J. M. Woodall// App. Phys. Let. -1981. -V. 39. -P. 727-729

63. Yeo, Y.-C. Metal-dielectric band alignment and its implications for metal gatecomplementary metal-oxide-semiconductor technology Text./ Y.-C. Yeo, T.-J. King, C. Hu// J. of App. Phys. -2002. -V. 92. -P. 7266-7271.

64. Effects of High-K Gate Dielectric Materials on Metal and Silicon Gate WorkfunctionText./ Y.C. Leo, P. Ranade, K.J. King, [et al.] // IEEE Electron Device Letters. -2002. -V. 23 -P.342-344.

65. Contributions« to the effective work function of platinum on hafnium dioxide

66. Text./ J. K. Schaeffer, L. Fonseca, S. Samavedam, et al.]; II Appl. Phys. Lett. -2004: -V. 85. -P. 1826-1828 /'"

67. Role of oxygen vacancies in'VFB/Vt stability of pFET metals omHf02 Text./E.

68. Xiong, K. Electronic structure of oxygen vacancies in La203, LU2O3 and L.aLu03Text./ K. Xiong, J. Robertson // Microelectr. Eng.-2009. -V. 86. -P. 1672-1675.

69. Xiong, K. Electronic, defects in LaAlÖ3Text./ K. Xiong, J. Robertson, S .J.

70. Clark // Microelectr. Eng. -2008. -vol. 85. -pp. 65-69

71. Liu, D. Oxygen vacancy levels and interfaces of Al203Text./ D. Liu, J; Robertson II Microelectr. Eng. -2009. -V. 86. -P. 1668-1671

72. Defect energy levels in Hf02 high-dielectric-constant gate oxideText./ K. Xiong, J. Robertsona, M. C. Gibson, [et al.]//App. Phys. Let. -2005. -vol. 87. -p. 183505-1 183505-3.

73. Robertson; J. Fermi level pinning by defects in Hf02-metal gate stacksText./J.

74. Robertson, O. Sharia, A.A. Demkov// App. Phys. Let. -2007. -V. 91. -P. 132912-1 132912-3

75. BTI characteristics and mechanisms of metal gated Hf02 films with enhanced.interface/bulk process treatments/ S. Kalpat, H.-H. Tseng, M. Ramon, et al.// Device and Materials Reliability, IEEE Transactions on. -2005. -V. 5 .-P. 2635

76. A comparative study of NBTI as a function of Si substrate orientation and gatedielectrics (SiON and Si0N/Hf02)Text./ S. Zafar, M. Yang, E. Gusev, [et al.]// 2005 IEEE VLSI-TSA International Symposium on. -2005. -P. 128

77. BTI reliability of 45 nm high-K + metal-gate process technology Text./ S. Pae,

78. M. Agostinelli, M. Brazier, et al.// IRPS 2008. IEEE International. -2008. -P. 352

79. Choi, Eun-Ae Charge-transition levels of oxygen vacancy as the origin of device instability in Hf02 gate stacks through quasiparticle energy calculationsText./Eun-Ae Choi, K. J. Chang // App. Phys. Lett. -2009. -V. 94. -P. 122901-1 122901-3

80. Hall, R.B. The Poole-Frenkel effect Text./R.B. Hall // Thin Solid Films.1971.-V. 8. -P. 263-271.

81. The Effect of Nanoscale Nonuniformity of Oxygen Vacancy on Electrical and

82. Reliability Characteristics of Hf02 MOSFET DevicesText./ H. Park, M. Jo, H. Choi, [et al.]// IEEE Elect. Dev. Let. -2008. -V. 29. -P.54-56.

83. Evidence for hydrogen-related defects during NBTI stress in p-MOSFETs Text./ V. Huard, F. Monsieur, G. Ribes, [et al.] // Proc. Int. Reliability

84. Physics Symp. -2003. -P. 178-182.

85. Switching the electrical resistance of individual dislocations in single-crystalline SrTi03Text./ K. Szot, W. Speier, G. Bihlmayer, [et al.] // Nat. Mater. -2006. -V.5. -P.312-320.

86. Sawa, A. Resistive switching in transition metal oxidesText./ A. Sawa// Mater. Today. -2008. -V. 11. -P. 28-36.

87. Lee, J. Materials and process aspect of cross-point RRAM (invited) Text./ J.1.e, M. Jo, D. Seong // Microelect. Eng. -2011. -V. 88. -P. 1113-1118

88. Hubler, G.K. Comparison of Vacuum Deposition Techniques Text./ G.K.

89. Hubler// Pulsed Laser Deposition of Thin Films/ Eds. R. Eason: New York,Wiley, 1994, P. 327-355.70 . Рыкалин" H. H., Лазерная обработка материалов Текст./ Н. Н. Рыкалин,

90. А. А. Углов, Ф. Н. Кокора.//— Москва:Машиностроение, 1975, с. 31571 . Масс-спектрометрическое исследование нейтралей лазерной , плазмы/

91. Быковский Ю. А., Сильнов С. М. , Сотниченко Е. А., и др.// ЖЭТФ. -1987. -Т.93. -В.2(8) -С. 500-508.

92. Зенкевич А. В. Структуре- и фазообразование в лазерно-осаждённых слоях силицидов металлов Текст.: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук : — 01.04.07/ А.В. Зенкевич. -Москва, 1997

93. Chrisey, D. В. Pulsed laser deposition of thin films/D. B. Chrisey, G. K. Hubler// -New YorkiWiley, 1994.

94. Puurunen, R.L. Surface chemistry of atomic layer deposition: A case study forthe trimethylaluminum/water process Text./ R.L. Puurunen// J.of Appl. Phys. -2005. -V.97. -P.121301-1 121301-3.

95. Gusev, E. P. Ultrathin НГО2 films grown on silicon by atomic layer depositionfor advanced gate dielectrics applications Text./ E. P. Gusev, C. Cabral Jr., M. Copel, [et al.] // Microelectr. Eng. -2003. -V. 69. P. 145-151.

96. Puurunen, R.L. Growth Per Cycle in Atomic Layer Deposition: A Theoretical

97. Model Text./ R.L. Puurunen // Chem. Vap. Deposition. -2003. -V.9. P.249-257.

98. Leskelä, M. Atomic Layer Deposition Chemistry: Recent Developments and

99. Future Challenges Text./ M. Leskelä, M. Ritala // Angew. Chem. Int. Ed. -2003.-V. 42.-P.5548.

100. Scofield, J. Hartree-Slater subshell photoionization cross-sections at 1254 and1487 eV Text./ J. Scofield// J.Electron Spect. -1976. -V.8. -P. 129-137.

101. Siegbahn, К. ESCA applied to free molecules Text./ K.Siegbahn // -North1. Holland Pub. Co., 1970

102. Wertheim, G. X-ray photoemission and the electronic structure of solids Text./ G.Wertheim // J. of Franklin Institute. -1974. -V.298. -P.289-298.

103. Kowalczyk, S. New Multiplet Structure in Photemission from MnF2Text./ S.

104. P. Kowalczyk, L. Ley, R. A. Pollak, et al. .// Phys. Rev. В. -1973. -V.7. -P.4009-4011.

105. C. J. Powell, A. Jablonski, NIST Electron Inelastic-Mean-Free-Peth Database,

106. Version 1.2, SRD 71, National Institute of Standarts and Technology, Gaithersburg, MD (2010)

107. Chu, W.K., Backscattering Spectrometry Text./ W.K.Chu, W. Mayer, M.A. Nicolet// -New York: Academic Press, 1978. -p. 384.

108. Гуртов, В. А., Твердотельная электроникаТекст./ В. А Гуртов// -Петрозаводск:ПетрГУ, 2004. -312 с.

109. Nicollian, E.H. MOS(Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology

110. Text./ E.H. Nicollian, J.R. Brews// -New York:Wiley, 1982

111. Hill, W.A. A single-frequency approximation for interface-state density determination Text./W.A. Hill, C.C. Coleman // Solid-State Electronics. -1980.-V. 23. —P.987-993.

112. Extending two-element capacitance extraction method toward ultraleaky gateoxides using a short-channel lengthText./ J.-S. Goo T. Mantei, K. Wieczorek, [et al.]// IEEE Electron Device Letter. -2004. -V 25. -P.819-821

113. MOS C-V characterization of ultrathin gate oxide thickness (1.3-1.8 nm) Text./ C.-H. Choi, J.-S. Goo, T.-Y. Oh, [el al]// IEEE Electron. Device Letters. -V. 20. -N.6. -P. 292-294.

114. Estimating oxide thickness of tunnel oxides down to 1.4 nm using conventionalcapacitance-voltage measurements on MOS capacitors Text./ W. K. Henson, K. Z. Ahmed, E. M. Vogel, [et al.]// IEEE Electron Device Letters. -1990. -V. 20. -N.4. -P. 179-181

115. Yang, K.J. MOS capacitance measurements for high-leakage thin dielectrics

116. Text./ K.J. Yang, Chenming Hu// IEEE Transactions on Electron Devices. — 1999.-V. 46.-P. 1500-1501.

117. D.J. Schlom, J.H. Haeni, MRS Bull. (2002) 198.

118. Chemical/Structural Nanocharacterization and Electrical Properties of ALD

119. Grown La203/Si Interfaces for Advanced Gate StacksText./ S. Schamm, P.E. Coulon, S. Miao, [et al.]//J. Electrochem. Soc. -2009. -V.156. -P.H1-H6.

120. Atomic Layer Deposition and Properties of Lanthanum Oxide and Lanthanum

121. Aluminum Oxide Films Text./ K. Kukli, M. Ritala, V. Pore, [et al.]// Chem. Vap. Deposition. -2006. -V.12. -P. 158-164.

122. L. Miotti, K.P. Bastos, C. Driemeier, V. Edon, M.C. Hugon, B. Agius, I.J.R.

123. Baumvol, Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 022901.

124. Park, B.-E. Formation of ЬаАЮз films on Si(100) substrates using molecularbeam deposition Text./ B.-E. Park, H. Ishiwara// Appl. Phys. Lett. -2003. — V.82.-P. 1197-1199.

125. Precise Determination of the Valence-Band Edge in X-Ray Photoemission Spectra: Application to Measurement of Semiconductor Interface Potentials Text./ E. A. Kraut, R. W. Grant, J. R. Waldrop, [et al.]// Phys. Rev. Lettr. -1980.-V.24.-P. 1620-1623.

126. E. Bauer // Z. Kristallogr. 110, 423, Sect 3.9.2 (1958)

127. Ландау, Л.Д. Электродинамика сплошных средТекст. / Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц// -М:Наука, 1982г

128. Займан, Д.Ж. Принципы теории твердого телаТекст./ Д.Ж. Займан// -М:Мир, 1974

129. Шкловский, Б.И. Электронные свойства легированных полупроводников Текст./ Б.И. Шкловский, А.А.Эфрос // -М:Наука, 1974

130. Wilk, G. D. High-к gate dielectrics: Current status and materials properties considerations Text./ G. D. Wilk, R. M. Wallace, J. M. Anthony// J. of App. Phys. -2001. -V.89. -P. 5243-5275.

131. Electronic Structure Differences in Zr02 vs Hf02Text./W. Zheng, К. H. Bowen, J. Li, [et al.]// J. Phys. Chem. A. -2005. -V.109. -P.l 1521-11525.

132. Silicon thermal oxidation and its thermal desorption investigated by Si 2p core-level photoemission Text./ Y. Enta, H. Nakazawa, S. Sato// J. of Physics: Conference Series. -2010. -V. 235. -P. 012008-1 012008-3.

133. Michaelson, H. B. The work function of the elements and its periodicity Text./ H. B. Michaelson// J. Appl. Phys. -1977. -V. 48. -P. 4729-4733

134. Huang, M. L. Energy-band parameters of atomic layer deposited AI2O3 and Hf02 on InxGaixAs/ M. L. Huang, Y. C. Chang, Y. H. Chang// Appl. Phys. Lett. -2009. -V. 94. -p. 052106-1 052106-3.

135. Geppert, I. Band offsets determination and interfacial chemical properties of the Al203/GaSb systemText./ I. Geppert, M. Eizenberg, A. Ali, S. Datta // Appl. Phys. Lett. -2010. -V. 97. -p. 162109-1 -162109-3.

136. Atomic Layer Deposition of Gadolinium Oxide Films Text./ K. Kukli, T. Hatanpää, M. Ritala, [et al.] // Chemical Vapor Deposition. -2007. —V. 13. — P. 546-552

137. Gd203 High-K Gate Dielectrics Deposited by Magnetron Sputtering Text./ S. Yue, F. Wei, Yi Wang, [et. al.] //Journal of Physics: Conference Series. -2009.-V. 152 .-P. 012004