姚博
,
方泽波
,
朱燕艳
,
陈圣
,
李海蓉
功能材料
采用分子束外延（MBE）方法在Si（001）衬底上生长了Er2O3薄膜。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测试显示Er2O3薄膜保持了在衬底上完好的外延,样品为均匀的单晶结构。将单晶Er2O3薄膜制备成MOS结构并对其做电容-电压（C-V）测试时,发现样品在高频时积累端电容出现了很大程度的频率色散现象。为了解释这种现象,提出了样品中存在缺氧层的结构模型。对该模型等效电路阻抗表达式推导得到了电容-频率方程,并将此方程与实验数据进行拟合,得到的图形、变量参数表明,未完全氧化的插入层是高频MOS C-V测试出现频率色散现象的主要原因。因此认为要消除Er2O3栅介质积累端的频率色散效应,需要尽量减少或避免缺氧层的形成。
关键词:
Er2O3
,
高频C-V测试
,
高k栅介质
,
频率色散
屠海令
,
杜军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2007.03.001
二氧化硅由于具有良好的绝缘性能及稳定的硅/二氧化硅界面而长期用于硅集成电路的制备.然而对于纳米线宽的集成电路,需要寻找新的高介电常数(高k)的栅极介质材料代替二氧化硅,以保持一定的物理厚度和优良的耐压及漏电性能.这些栅极候选材料必须有较高的介电常数,合适的禁带宽度,高质量的表面形貌和热稳定性并与硅衬底间有良好界面.此外,其制备加工技术最好能与现行的硅集成电路工艺相兼容.本文从固体物理和材料科学理论出发,阐述选择高k栅介质材料的基本原则,介绍目前研究的材料体系、制备方法、材料性能以及界面稳定性,并展望了这些高k栅介质材料的应用前景.
关键词:
高k栅介质
,
性能
,
界面
,
硅技术
陈息林
,
余涛
,
吴雪梅
,
董尧君
,
诸葛兰剑
功能材料
利用双离子束沉积设备在p-Si（100）衬底上制备了Ta2O5基MOS电容,研究了不同辅源能量0、100、200、300eV下薄膜生长机制、内部结构以及电学性质的差异。实验结果显示,在辅源能量200eV下制备的Ta2O5薄膜具有最小的表面粗糙度和优异的界面特性。由C-V/I-V特征曲线表明,辅源能量200eV下制备的Ta2O5基MOS电容具有最小的平带电压偏移量、氧化层电荷密度以及漏电流。研究表明合适的辅源能量可有效改善薄膜生长机制,使薄膜由类岛状沉积转化为层状生长,从而提高晶粒均匀性、薄膜平整度以及致密性,使薄膜具有较好的电学性质。
关键词:
高k栅介质
,
Ta2O5
,
MOSFET器件
,
微结构
,
电学性质
薛旭斌
,
马欣新
材料开发与应用
doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2010.03.008
在氧气和氩气的混合气体中,以O2/Ar流量比固定为1/4的条件,通过改变正偏压大小,采用多弧离子镀方法制备了新型高k栅介质--ZrO2薄膜.通过X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了在不同正偏压作用下正偏压值与薄膜的相结构、表面形貌之间的关系,利用纳米压痕仪测量了不同正偏压作用下沉积得到的ZrO2薄膜的硬度及弹性模量,并观察了ZrO2薄膜经不同温度退火处理后的相结构及表面形貌的变化.结果表明,在各个正偏压条件下,薄膜结构呈微晶或非晶;ZrO2薄膜的均方根粗糙度随着正偏压的升高而降低;正偏压为100V时硬度和弹性模量均达到最大值,分别为16.1GPa和210GPa.
关键词:
高k栅介质
,
ZrO2薄膜
,
表面粗糙度
,
硬度
冯丽萍
,
刘正堂
,
田浩
稀有金属材料与工程
为了替代传统的SiO2栅介质,利用射频反应溅射法在Si衬底上制备了新型HfSiON薄膜.研究了HfSiON薄膜的成分、结构和介电性能.由XRD图谱可知,HfSiON薄膜经900℃高温退火处理后仍为非晶态,显示出良好的熟稳定性.MOS电容的高频C-V曲线测量显示,HfSiON薄膜具有较好的介电特性,其介电常数可达到18.9,电容等效氧化层厚度为4.5 nm.I-V测量结果表明,HfSiON薄膜的漏电流密度很低,在外加偏压(Vg)为±1.5 V处的漏电流密度分别为3.5×10-7A/cm2(+1.5 V)和1.5×10-6A/cm2(-1.5 V).研究表明,HfSiON薄膜将会是一种很有希望取代SiO2的新型高k栅介质材料.
关键词:
高k栅介质
,
HfSiON薄膜
,
射频反应溅射
方泽波
,
谭永胜
,
朱燕艳
,
陈圣
,
蒋最敏
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00357
采用高真空反应蒸发法在未加热的p型Si(100)衬底上实现了非晶Er2O3高k栅介质薄膜的生长. 俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学剂量比. X射线衍射、反射式高能电子衍射和高分辨透射电子显微镜测量表明, 不但原位沉积的薄膜是非晶结构, 而且高真空700℃退火30min后样品仍保持了良好的非晶稳定性. 原子力显微镜检测显示高真空退火有利于改善薄膜的表面形貌. 退火后, Er2O3薄膜获得了平整的表面. 电容-电压测试得到薄膜的有效介电常数为12.6, EOT为1.4nm, 在1MV/cm时漏电流密度为8×10-4A/cm2. 这些特征表明非晶Er2O3薄膜是一种较好的高k栅介质候选材料.
关键词:
高k栅介质
,
Er2O3
,
reactive evaporation
李曼
,
刘保亭
,
王玉强
,
王宽冒
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00257
采用反应脉冲激光沉积方法(PLD)分别在n-Si(100)和Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上生长了Ni-Al-O栅介质薄膜,将样品在不同温度下进行快速退火处理. 通过XRD和AFM对其结构和表面形貌进行了表征,利用LCR表和Keithley表对其介电性能和漏电流进行了研究.结果表明, 样品经过750 ℃退火后仍然保持非晶状态,且样品的表面平整, 均方根粗糙度小于0.5nm. 在1 MHz测试频率下, 由Pt/Ni-Al-O/Pt电容器测得的介电常数为9.9.MOS电容器的电学测试显示, 700 oC ℃以上退火的样品有较高的电容值,较低的漏电流密度. 研究表明,Ni-Al-O薄膜将会是一种很有潜力的新型高k栅介质材料.
关键词:
高k栅介质
,
Ni-Al-O thin film
,
reactive pulsed laser deposition
方泽波
,
谭永胜
,
朱燕艳
,
陈圣
,
蒋最敏
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.02.031
采用高真空反应蒸发法在未加热的P型Si(100)衬底上实现了非晶Er2O3高k栅介质薄膜的生长.俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学剂量比. X射线衍射、反射式高能电子衍射和高分辨透射电子显微镜测量表明,不但原位沉积的薄膜足非晶结构,而且高真空700℃退火30min后样品仍保持了良好的非晶稳定性.原子力显微镜检测显示高真空退火有利于改善薄膜的表面形貌.退火后,Er2O3薄膜获得了平整的表面.电容.电压测试得到薄膜的有效介电常数为12.6,EOT为1.4nm,在1MV/cm时漏电流密度为8×10-4A/cm2.这些特征表明非晶Er2O3薄膜是一种较好的高k栅介质候选材料.
关键词:
高k栅介质
,
Er2O3薄膜
,
反应蒸发
李曼
,
刘保亭
,
王玉强
,
王宽冒
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00257
采用反应脉冲激光沉积方法(PLD)分别在n-Si(100)和Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上生长了Ni-Al-O栅介质薄膜,将样品在不同温度下进行快速退火处理.通过XRD和AFM对其结构和表面形貌进行了表征,利用LCR表和Keithley表对其介电性能和漏电流进行了研究.结果表明,样品经过750℃退火后仍然保持非晶状态,且样品的表面平整,均方根粗糙度小于0.5 nm.在1 MHz测试频率下,由Pt/Ni-Al-O/Pt电容器测得的介电常数为9.9.MOS电容器的电学测试显示,700℃以上退火的样品有较高的电容值,较低的漏电流密度.研究表明,Ni-A1-O薄膜是一种有潜力的新型高k栅介质材料.
关键词:
高k栅介质
,
Ni-Al-O薄膜
,
反应脉冲激光沉积
