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Energy-band alignment of atomic layer deposited(hfO_2)_x(Al_2O_3)_(1-x) gate dielectrics on 4h-sic

Chinese Physics B 2015年第3期24卷 408-411页

作者：贾仁需董林鹏钮应喜李诚瞻宋庆文汤晓燕杨霏张玉明 School of Microelectronics Xidian University State Grid Smart Grid Research Institute Zhuzhou CSR Times Electric Co. Ltd.

We study a series of（hfO2）x（Al2O3）1-x /4h-sic mos capacitors. It is shown that the conduction band offset of hfO2 is 0.5 e V and the conduction band offset of hf AlO is 1.11–1.72 e V. The conduction band offsets of（hf O2）x（Al2O3）1-x are increased with the increase of the Al composition, and the（hfO2）x（Al2O3）1-x offer acceptable barrier heights（〉 1 e V）for both electrons and holes. With a higher conduction band offset,（hf O2）x（Al2O3）1-x/4h-sic mos capacitors result in a ～ 3 orders of magnitude lower gate leakage current at an effective electric field of 15 MV/cm and roughly the same effective breakdown field of ～ 25 MV/cm compared to hfO2. Considering the tradeoff among the band gap, the band offset, and the dielectric constant, we conclude that the optimum Al2O3 concentration is about 30% for an alternative gate dielectric in 4h-Si C power mos-based transistors.

关键词： energy-band alignment high k gate dielectrics 4h-sic mos capacitor

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