La在Si/SiO2界面的电效应

(一)引言 除金(Au)以外,作者们还曾详细地介绍过稀有金属钯(Pd)、钆(Gd)、铑(Rh)等在si/SiO_2界面呈现的类似的负电效应。并且讨论过该效应的普遍性及其改善器件表面性质的可能性。近来我们在实验中,又观察到镧(La)也是具有负电效应的杂质,同样能引起MOS结构C-V曲线,包括高频和准静态曲线,沿正栅压方向明显移动。本文介绍的是掺La界面电特性的主要结果。 (二)实验 MOS样品是在电阻率为8—12Ωcm的<111>P型Si单晶片上制成的。Si片是经研磨、SiO_2胶体抛光和化学抛光制成的,厚度约为300μm。在1150℃下HC1和干氧的混合气流中氧化30min,使Si片表面生成厚度约为1200的SiO_2薄膜。去除Si片背面的SiO_2后,在干氮下,从背面扩入La,进而在不同条件(温度、时间、气氛等)下,对     

堆叠栅介质MOS器件栅极漏电流的计算模型

采用顺序隧穿理论和传输哈密顿方法并考虑沟道表面量子化效应,建立了高介电常数堆叠栅介质MOS器件栅极漏电流的顺序隧穿模型。利用该模型数值,研究了Si3N4/SiO2、Al2O3/SiO2、HfO2/SiO2和La2O3/SiO2四种堆叠栅介质结构MOS器件的栅极漏电流随栅极电压和等效氧化层厚度变化的关系。依据计算结果,讨论了堆叠栅介质MOS器件按比例缩小的前景。     

HfTiO氮化退火对MOS器件电特性的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底上淀积HfTiO高k介质,研究了NO、N2O、NH3和N2不同气体退火对MOS电特性的影响。结果表明,由于NO氮化退火能形成类SiO2/Si界面特性的HfTiSiON层,所制备的MOS器件表现出优良的电特性,即低的界面态密度、低的栅极漏电和高的可靠性。根据MOS器件栅介质(HfTiON/HfTiSiON)物理厚度变化(ΔTox)和电容等效厚度变化(ΔCET)与介质(HfTiON)介电常数的关系,求出在NO气氛中进行淀积后退火处理的HfTiON的介电常数达到28。     

Al/SRO/Si结构中横向电压作用下的电荷俘获效应

利用Al/ SRO/ Si MOS,对富硅二氧化硅(SRO)材料在横向电压作用下的电荷俘获效应进行了研究.用L PCVD法在n型Si衬底上沉积SRO材料,通过C- V测量研究其电荷俘获性质.发现对于n型Si衬底,在横向电压作用下,SRO层能够俘获正电荷,电荷俘获效应与SRO层的性质有关.基于电位在器件内部的分布及诱导pn结的形成,提出了一个简单的物理模型来解释所得到的实验结果     

Al/SRO/Si结构中横向电压作用下的电荷俘获效应

利用Al/SRO/Si MOS,对富硅二氧化硅(SRO)材料在横向电压作用下的电荷俘获效应进行了研究.用LPCVD法在n型Si衬底上沉积SRO材料,通过C-V测量研究其电荷俘获性质.发现对于n型Si衬底,在横向电压作用下,SRO层能够俘获正电荷,电荷俘获效应与SRO层的性质有关.基于电位在器件内部的分布及诱导pn结的形成,提出了一个简单的物理模型来解释所得到的实验结果.     

半导体技术

TN301 2003010668开管扩神改善器件电参数性能的机理分析/孙瑛(山东师范大学)11半导体学报一2 002,23(7)一746一751叙述了5102/Si系开管扩嫁工艺和稼掺杂原理研究了稼掺杂与器件电参数的关系,并分析了改善器件性能的机理.实验证明,采用51 02/Si系开管扩稼工艺,扩稼硅片表面状况、均匀性和重复性良好,稼杂质浓度分布理想,并能明显改善器件电参数性能,提高电参数一致性,增加成品率等,优于闭管扩嫁、裸Si系开管扩稼和硼扩散.图4参5‘木)显减弱.测试温度的变化对Si纳米量子点光致发光特性的影响,则源自于光生载流子通过5102/Si纳米量子点界面…     

MOS结构热载子注入与总剂量辐照响应的相关性

通过对MOS电容进行热载子注入和总剂量辐照实验,探讨了MOS结构热载子注入与总剂量辐射响应的相关性.研究结果表明,热载子注入和总剂量辐射都会引起MOS结构的损伤,但前者产生的损伤是由于热电子注入在MOS结构的Si/SiO2系统引入氧化物负电荷引起的,后者产生的损伤是由于电离辐射在MOS结构的Si/SiO2系统感生氧化物正电荷和界面态而导致的.进一步的研究表明,针对总剂量辐射损伤采用的加固工艺,能对热电子注入感生氧化物负电荷起到非常有效的抑制作用.     

MOS结构热载子注入与总剂量辐照响应的相关性

通过对MOS电容进行热载子注入和总剂量辐照实验,探讨了MOS结构热载子注入与总剂量辐射响应的相关性. 研究结果表明,热载子注入和总剂量辐射都会引起MOS结构的损伤,但前者产生的损伤是由于热电子注入在MOS结构的Si/SiO2系统引入氧化物负电荷引起的,后者产生的损伤是由于电离辐射在MOS结构的Si/SiO2系统感生氧化物正电荷和界面态而导致的. 进一步的研究表明,针对总剂量辐射损伤采用的加固工艺,能对热电子注入感生氧化物负电荷起到非常有效的抑制作用.     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在 MOS结构的 Si O2 层中建立正陷阱电荷 ,这些正陷阱电荷在正强栅偏压( + 2 0 V)下迅速减少 ,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向 Si O2 层隧道注入 ,从而与陷阱正电荷复合 .正栅压退火不仅对 N沟 MOS结构非常有效 ,对 P沟 MOS结构也有一定的影响 .给出了辐照后的 NMOS和 PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果 ,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理 .     

镓杂质R_S效应的研究与分析

在确定的开管扩镓装置中,以氢气作为镓源Ga2 O3的反应和输运气体,凭借准确地控制扩散条件,控制Ga在Si O2 / Si系统中扩散,可获得良好的杂质RS效应.根据Ga在Si和Si O2 中的扩散行为,研究和分析了镓在裸Si系和Si O2 / Si系扩散所产生的杂质RS效应机理,及其热氧化、氧化膜质量和厚度对RS的影响     

一种抗辐射加固功率器件──VDMNOSFET

采用 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区研制出了一种抗辐射加固功率器件—— VDMNOS-FET (垂直双扩散金属 -氮化物 -氧化物 -半导体场效应晶体管 ) .给出了该器件的电离辐射效应及瞬态大剂量辐射的实验数据 ,与常规 VDMOSFET相比获得了良好的抗辐射性能 .对研制的 2 0 0 V VDMNOSFET,在栅偏压 +10 V,γ 总剂量为 1Mrad (Si)时 ,其阈值电压仅漂移了 - 0 .5 V,跨导下降了 10 % .在 γ瞬态剂量率达 1× 10 1 2 rad(Si) /s时 ,器件未发生烧毁失效 .实验结果证明 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区显著地改善了功率 MOS器件的     

开管扩镓改善器件电参数性能的机理分析

叙述了SiO2/Si系开管扩镓工艺和镓掺杂原理,研究了镓掺杂与器件电参数的关系,并分析了改善器件性能的机理.实验证明,采用SiO2/Si系开管扩镓工艺,扩镓硅片表面状况、均匀性和重复性良好,镓杂质浓度分布理想,并能明显改善器件电参数性能,提高电参数一致性,增加成品率等,优于闭管扩镓、裸Si系开管扩镓和硼扩散.     

开管扩镓改善器件电参数性能的机理分析

叙述了SiO2/Si系开管扩镓工艺和镓掺杂原理,研究了镓掺杂与器件电参数的关系,并分析了改善器件性能的机理.实验证明,采用SiO2/Si系开管扩镓工艺,扩镓硅片表面状况、均匀性和重复性良好,镓杂质浓度分布理想,并能明显改善器件电参数性能,提高电参数一致性,增加成品率等,优于闭管扩镓、裸Si系开管扩镓和硼扩散.     

氧等离子体处理条件对聚硅烷制备SiO2/Si结构平带电压的影响

氧等离子体处理高阻P型（100）硅片上的聚硅烷涂层制备SiO2/Si结论。其MOS结构平带电压随氧等离子体处理时间、反应室气压、射频功率等条件的改变而变化,平带电压最小可达-0.55～-0.88V比同一环境热氧化制备的SiO2/Si结构平带电压小得多。     

镓杂质RS效应的研究与分析

在确定的开管扩镓装置中,以氢气作为镓源Ga2O3的反应和输运气体,凭借准确地控制扩散条件,控制Ga在SiO2/Si系统中扩散,可获得良好的杂质RS效应.根据Ga在Si和SiO2中的扩散行为,研究和分析了镓在裸Si系和SiO2/Si系扩散所产生的杂质RS效应机理,及其热氧化、氧化膜质量和厚度对RS的影响.     

电子从不同晶向Si隧穿快速热氮化SiO2膜的电流增强及模型解释

用卤素钨灯作辐射热源快速热氮化(RTN)10 nm SiO2膜,制备了<100>和<111>晶向Si衬底上的Si-SiOxNy-Al电容结构.研究了电子从〈100〉和〈111>不同晶向N型硅积累层到RTN后SiO2膜(或原始SiO2膜)的漏电流和高场F-N隧穿电流.研究结果表明:经RTN SiO2膜比原始SiO2膜从低场到隧穿电场范围都明显地看到电导增强现象.比较RTN后两种不同晶向样品,低场漏电流没有多大的差别而在高场从<100>晶向比从<111>晶向Si隧穿SiOxNy膜的F-N电流却明显增加,借用一种基于横向晶格动量守恒的理论模型解释了这种现象.     

不同退火氛围对TiN/HfO2/SiO2/Si结构电荷分布的影响

热退火技术是集成电路制造过程中用来改善材料性能的重要手段。系统分析了两种不同的退火条件(氨气氛围和氧气氛围)对TiN/HfO₂/SiO₂/Si结构中电荷分布的影响,给出了不同退火条件下SiO₂/Si和HfO₂/SiO₂界面的界面电荷密度、HfO₂的体电荷密度以及HfO₂/SiO₂界面的界面偶极子的数值。研究结果表明,在氨气和氧气氛围中退火会使HfO₂/SiO₂界面的界面电荷密度减小、界面偶极子增加,而SiO₂/Si界面的界面电荷密度几乎不受退火影响。最后研究了不同退火氛围对电容平带电压的影响,发现两种不同的退火条件都会导致TiN/HfO₂/SiO₂/Si电容结构平带电压的正向漂移,基于退火对其电荷分布的影响研究,此正向漂移主要来源于退火导致的HfO₂/SiO₂界面的界面偶极子的增加。     

外延CeO2高k栅介质层的结构及介电性能

利用脉冲激光沉积两步生长法在Si(111)衬底上制备了厚度为10～40nm的外延CeO<,2>薄膜,构建了Pt/CeO<,2>/Si MOS结构.研究了CeO<,2>薄膜的界面及介电性能,实验发现,界面处存在的电荷对MOS结构C-V特性的测量有较大影响,采用两步生长法制备的外延CeO<,2>薄膜在保持较大介电常数的同时...     

Si基纳米结构的电子性质

各种Si基纳米发光材料在Si基光电子器件及其全Si光电子集成技术中具有潜在的应用前景,从理论和实验上对其电子结构进行研究,有助于我们深化对其发光机制的认识与理解。本文主要从量子限制效应发光这一角度,着重介绍了Si纳米晶粒、Ge/Si量子点,SiO2/Si超晶格和超小尺寸Si纳米团簇等不同Si基纳米结构的电子性质以及它们与发光特性之间的关系。还讨论了介质镶嵌和表面钝化对其电子结构的影响。     

MOS结构γ总剂量效应仿真模型研究

研究了对MOS结构的γ射线总剂量辐射效应进行Sentaurus TCAD仿真所需模型的有效性.仿真结果表明,Sentaurus TCAD提供的Radiation模型和Traps模型在氧化物中并不能被激活,而利用激活氧化物体区和Si/SiO2界面的Insulator Fixed Charges模型可以分别对γ总剂量辐射造成的氧化层固定电荷和Si/SiO2界面陷阱电荷进行有效的模拟仿真.