超薄Al2O3/HfO2复合介质膜

TFT性能全面提升

通过原子层沉积的Al2O3/HfO2复合结构，在抑制HfO2结晶的同时保持高介电性能，用于薄膜晶体管时实现了更低的阈值电压和更陡的亚阈值摆幅。

Xu, Yachen · 陈慧敏 · Xu, Haiyang · Chen, Minyu · Zhou, Pengchao · Li, Shuzhe · Zhang, Ge · 史伟 · 杨绪勇 · 丁星伟 · 魏斌

ACS Applied Materials & Interfaces 2023

参数信息

阈值电压

0.27 V

亚阈值摆幅

0.05 V/dec

载流子迁移率

49.2 cm²/V·s

关态电流

10⁻¹¹ A

开关比

5.5 × 10⁶

技术优势

抑制HfO2结晶

Al2O3层作为阻挡层保护HfO2不与硅衬底反应，同时抑制其结晶，保持非晶态以获得均匀的绝缘性能。

保持高介电常数

采用高介电常数的HfO2材料保证复合膜具有良好的绝缘性能，同时通过Al2O3的引入优化界面，实现优异的介电特性。

实现超薄膜厚

通过ALD制备，可获得1-12 nm范围内的超薄复合介质膜，满足器件小型化需求。

应用场景

• 高k介质薄膜晶体管：用作TFT栅介质，降低工作电压并提升开关速度。
• 先进栅介质层：替代传统SiO2栅介质，突破厚度减薄的物理极限。
• 逻辑器件绝缘层：作为逻辑器件的绝缘层，抑制漏电并降低功耗。
• 柔性电子介电层：在柔性衬底上提供高质量的介质层，保障器件性能。