张化福
,
祁康成
,
吴健
材料导报
随着半导体技术的飞速发展,作为硅基集成电路核心器件的MOSFET的特征尺寸正以摩尔定律的速度缩小.然而,当传统栅介质层SiO2的厚度减小到原子尺寸时,由于量子隧穿效应的影响,SiO2将失去介电性能,致使器件无法正常工作.因此,必须寻找新的高介电常数材料来替代它.目前,高介电常数材料是微电子行业最热门的研究课题之一.主要介绍了栅介质层厚度减小所带来的问题(即研究高介电常数材料的必要性)、新型栅电介质材料的性能要求,并简要介绍和评述了近期主要高介电常数栅介质材料的研究状况及其应用前景.
关键词:
高介电常数
,
栅介质
,
等效氧化物厚度
,
退火
冯丽萍
,
刘正堂
材料开发与应用
doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2008.02.002
在室温下,采用射频磁控溅射法在p 型Si(111)衬底上制备了HfSiON高k栅介质薄膜.用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSiON薄膜的成分,用掠入射X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜断面和表面形貌.XRD谱显示,HfSiON薄膜经900℃高温退火处理后仍为非晶态.HRSEM断面和AFM形貌像显示所制备的薄膜具有非常平整的表面,表明薄膜具有优良的热稳定性.电学测试表明,HfSiON薄膜具有较好的介电特性,其介电常数较高为18.9,漏电流密度较低在+1.5V为2.5×10-7 A/cm2.这些特性表明HfSiON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型高k栅介质材料,同时也表明射频磁控溅射法是一种制备HfSiON新型高k栅介质薄膜的有效方法.
关键词:
射频磁控溅射
,
HfSiON薄膜
,
高k
,
栅介质
徐文彬
,
王德苗
材料导报
在前期工作基础上,研究了不同反应气体组合条件下SiQ_xN_y栅介质薄膜的反应溅射制备.反应气体的不同组合首先导致薄膜氮氧比以及沉积速率的不同,并进一步导致薄膜电学性能的差异.对薄膜电容-电压特性的分析表明,沉积速率降低会使薄膜体缺陷密度减小,而氮含量的减少则有助于提高薄膜界面质量.最终结果显示,采用合适的反应气体组合(QN_2=1.0sccm,Qo_2=1.0sccm)制得的SiOxNy薄膜具有较低的体缺陷密度和较好的界面质量,适合于MOS栅介质领域的应用.
关键词:
氯氧化硅
,
氯氧比
,
C-V特性
,
栅介质
杨雪娜
,
王弘
,
张寅
,
姚伟峰
,
尚淑霞
,
周静涛
,
刘延辉
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.05.008
随着集成电路的飞速发展,SiO2作为传统的栅介质将不能满足MOSFET器件高集成度的要求,需要一种新型High-k材料来代替传统的SiO2,这就要综合考虑以下几个方面问题:(1)介电常数和势垒高度;(2)热稳定性;(3)薄膜形态;(4)界面质量;(5)与Si基栅兼容;(6)工艺兼容性;(7)可靠性.本文综述了几类High-k栅介质材料的研究现状及存在的问题.目前任何一种有望替代SiO2的栅介质材料都不能完全满足上述几点要求.但是,科学工作者们已经发现了几种有希望的High-k候选材料.
关键词:
High-k材料
,
MOSFET
,
栅介质
,
薄膜
卢振伟
,
吴现成
,
徐大印
,
赵丽丽
,
张道明
,
王文海
,
甄聪棉
材料导报
随着集成电路的飞速发展,半导体器件特征尺寸按摩尔定律不断缩小.SiO2栅介质将无法满足Metal-oxide-semniconductor field-effect transistor(MOSFET)器件高集成度的需求.因此,应用于新一代MOSFET的高介电常数(k)栅介质材料成为微电子材料研究热点.介绍了不断变薄的SiO2栅介质层带来的问题、对MOSFET栅介质材料的要求、制备高k薄膜的主要方法,总结了高k材料的研究现状及有待解决的问题.
关键词:
微电子材料
,
栅介质
,
等效SiO2厚度
,
薄膜
刘璐
,
刘正堂
,
冯丽萍
,
田浩
,
刘其军
,
王雪梅
稀有金属材料与工程
采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备新型栅介质SrHfON薄膜.采用X射线衍射(XRD)仪、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子谱(XPS)分析退火对SrHfON薄膜的界面形态、薄膜的结构和电学性能的影响.结果表明,SrHfON薄膜经900℃退火后仍保持非晶态,表现出良好的热稳定性.SrHfON薄膜与Si衬底的界面主要由HfSixOy和SiO2组成.以SrHfON薄膜为栅介质的MOS电容结构具有较小的漏电流密度,并且漏电流密度随着退火温度的升高而减小.在外加偏压(Vg)为+1V时样品在沉积态和900℃退火后的漏电流密度分别为4.3× 10-6和1.2×10-7A/cm2.研究表明,SrHfON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型栅介质材料.
关键词:
栅介质
,
SrHfON薄膜
,
射频磁控溅射
章宁琳
,
宋志棠
,
万青
,
林成鲁
功能材料
随着半导体技术的不断发展,MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的特征尺寸不断缩小,栅介质等效氧化物厚度已小至nm数量级.这时电子的直接隧穿效应将非常显著,将严重影响器件的稳定性和可靠性.因此需要寻找新型高k介质材料,能够在保持和增大栅极电容的同时,使介质层仍保持足够的物理厚度来限制隧穿效应的影响.本文综述了研究高k栅介质材料的意义;MOS栅介质的要求;主要新型高k栅介质材料的最新研究动态;展望了高k介质材料今后发展的主要趋势和需要解决的问题.
关键词:
MOSFET
,
高k材料
,
栅介质
程新红
,
何大伟
,
宋朝瑞
,
俞跃辉
,
沈达身
稀有金属材料与工程
研究了经过700℃快速热退火的并在Si界面处插入Al2O3阻挡层的HfO2栅介质膜的界面结构和电学性能.X射线光电子谱表明,退火后,界面层中的siOx转化为化学当量的SiO2,而且未发现铪基硅酸盐和铪基酸化物.由电学测试提取出等效栅氧厚度为2.5nm,固定电荷密度为-4.5×1011/cm2.发现Al2O3阻挡层能有效地阻止Si原子扩散进入HfO2薄膜,进而改善HfO2栅介质膜的界面和电学性能.
关键词:
栅介质
,
HfO2阻挡层
,
Al2O3
