新型高K栅介质ZrO2薄膜材料的制备及表征

采用超高真空电子束蒸发法制备了新型高 K栅介质-非晶 ZrO2薄膜. X射线光电子能谱 (XPS) 中 Zr3d5/2 和 Zr3d3/2 对应的结合能分别为 182.1eV和 184.3eV, Zr元素的主要存在形式为 Zr4+,说明薄膜由完全氧化的 ZrO2组成 ,并且纵向分布均一.扩展电阻法( SRP)显示 ZrO2薄膜的 电阻率在 108Ω@ cm以上,通过高分辨率透射电镜( HR- XTEM)可以观察 ZrO2/Si界面陡直,没有 界面反应产物 ,证明 600℃快速退火后 ZrO2薄膜是非晶结构.原子力显微镜( AFM)表征了薄膜的 表面粗糙度,所有样品表面都很平整,其中 600℃快速退火样品 (RTA)的 RMS为 0.480nm.     

新型高k栅介质材料研究进展

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。     

硅晶片双面超精密化学机械抛光

为提高硅晶片双面超精密抛光的抛光速率,在分析双抛工艺过程基础上,采用自制大粒径二氧化硅胶体磨料配制了SIMIT8030-Ⅰ型新型纳米抛光液,在双垫双抛机台上进行抛光实验.抛光液、抛光前后厚度、平坦性能及粗糙度通过SEM、ADE-9520型晶片表面测试仪、AFM进行了表征.结果表明:与进口抛光液Nalco2350相比,SIMIT8030-Ⅰ型抛光液不仅提高抛光速率40%(14μm/h vs 10μm/h);而且表面平坦性TTV和TIR得到改善;表面粗糙度由0.4728nm降至0.2874nm,即提高抛光速率同时显著改善了抛光表面平坦性和粗糙度.     

SOI在高压器件中的应用

综述了绝缘层上的硅(SOI)材料在高压器件中的应用,分析了SOI高压器件的不同结构,并对现在最常用的RESURF LDMOS高压器件结构,以及不同器件参数对击穿电压的影响进行了分析和讨论.     

自主新型SiSbTe相变材料与全功能PCRAM实验芯片

中科院上海微系统与信息技术研究所经过多年努力，发现了自主SiSbTe体系相变材料，验证了SiSbTe具有低于传统Ge2Sb2Te5的功耗、更高的数据保持力和更快的相变速度。     

硅衬底超精密CMP中抛光液的研究

针对硅衬底的化学机械抛光,采用自制的大粒径硅溶胶抛光液进行抛光实验,研究了抛光液中主要组分对抛光速率和表面平整度的影响,以提高抛光速率和抛光质量,采用测厚仪、AFM、台阶仪对抛光速率和表面进行了测试和表征.通过优化实验获得了高速率、高平整的抛光表面.去除速率(MRR)达697nm/min,表面粗糙度(RMS)降低至0.4516nm,在提高抛光速率的同时对硅片实现了超精密抛光.     

软抛光垫条件下非晶态Ge2Sb2Te5的化学机械抛光

Chemical mechanical planarization（CMP） of amorphous Ge₂Sb₂Te₅（a-GST） is investigated using two typical soft pads（politex REG and AT） in acidic slurry.After CMP,it is found that the removal rate（RR） of a-GST increases with an increase of runs number for both pads.However,it achieves the higher RR and better surface quality of a-GST for an AT pad.The in-situ sheet resistance（R_s） measure shows the higher R_s of a-GST polishing can be gained after CMP using both pads and the high R_s is beneficial to lower the reset current for the PCM cells. In order to find the root cause of the different RR of a-GST polishing with different pads,the surface morphology and characteristics of both new and used pads are analyzed,it shows that the AT pad has smaller porosity size and more pore counts than that of the REG pad,and thus the AT pad can transport more fresh slurry to the reaction interface between the pad and a-GST,which results in the high RR of a-GST due to enhanced chemical reaction.     

基于数值模拟的钨电极相变存储单元电极尺寸优化研究

在相变存储器器件设计中,为预测不同器件结构的性能优化器件结构设计,建立相应的数值模型进行数值模拟是一项非常重要的工作。在我们的工作中,提出了一个包含泊松方程,电流连续性方程,热传导方程以及相变动力学模型的耦合系统,进行相变存储器数值模拟,与常用的相变存储器数值模拟相比,使用了泊松方程以及电学连续性方程代替拉普拉斯方程来对相变存储器的电学特性进行建模,由于组成相变存储器的相变材料,本质上是一种半导体,因此,利用上述基于半导体理论的数值模型,能更精确的反应相变存储器的电学特性。结果表明,该模拟方法能够进行相变存储器的模拟,并与测试数据吻合较好。最后,利用上述数值模拟,对不同电极尺寸的相变存储单元的性能进行预测,从而得到影响相变存储单元性能的关键设计参数以及相应的设计策略。     

压印技术制备超高密度Si_2Sb_2Te_5基相变存储阵列

采用低成本、高效率的压印技术实现了高密度相变存储器(PCRAM)存储阵列的制备,开发出Si2Sb2Te5(SST)新材料的4Gbit/inch2存储阵列,存储单元面积为0.04μm2;利用SEM观测压印获得的光刻胶图形阵列以及刻蚀后的SST存储阵列,其单元外形均具有高度的一致性,且单元特征尺寸的3倍标准差均小于6nm;利用AFM研究了SST存储单元的I-V特性,阈值电压为1.56V,高、低电阻态阻值变化超过两个数量级。实验结果表明了SST新材料及压印技术在PCRAM芯片中的应用价值。     

用于相变存储器的超低输出纹波2X/1.5X电荷泵

本文针对相变存储器编程驱动电路,提出了一种超低输出电压纹波的开关电容型电荷泵。该电荷泵可根据输入电压的不同,自适应工作在2X/1.5X升压模式之间,以获得更高的电源转换效率。相比于传统开关电容型电荷泵,在充电阶段泵电容被充电至预先设定的电压值Vo-VDD(Vo为预期的输出电压);放电阶段,泵电容串联在输入电压VDD与输出端,通过此方法将电荷泵输出端电压稳定在Vo,并有效的降低了由于电荷分享所造成的输出纹波。在中芯国际40nm标准CMOS工艺模型下,对电路进行了仿真验证,结果表明在输入电压为1.6-2.1V,输出2.5V电压,最大负载电流为10mA,输出电压纹波低于4mV,电源效率最高可达91%。