Формирование затворных структур типа W/HfO$_2$/Si магнетронным распылением in situ и быстрым термическим отжигом

Структуры W(150 nm)/HfO$_2$(5 nm)/Si (100), изготовленные в одном вакуумном цикле методом высокочастотного магнетронного распыления, подверглись быстрому термическому отжигу в аргоне. Установлено, что при температуре отжига 950$^\circ$C на границе раздела W/HfO$_2$ наблюдается рост оксидной фазы WO$_x$, а на границе раздела HfO$_2$/Si (100) образуется силикатная фаза HfSi$_x$O$_y$. При этом общая толщина оксидного слоя превысила на 30% толщину исходной пленки HfO$_2$, а также наблюдалось снижение удельной емкости в области аккумуляции C$_{\mathrm{max}}$ и диэлектрической проницаемости (от 27 до 23). При температуре отжига 980$^\circ$C происходило активное взаимодействие вольфрама с HfO$_2$, в результате чего наблюдалось образование неоднородного по составу оксидного слоя Hf$_x$Si$_y$W$_z$O и дальнейшее снижение C$_{\mathrm{max}}$. Показано, что в структурах W/HfO$_2$/X/Si (100), где X – нитридный барьерный слой, происходит заметное снижение токов утечки.