硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N+注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.     

用于ULSI电路的超薄栅介质膜研究

制备出６～７ｎｍ超薄栅ＮＭＯＳＦＥＴ。通过对器件性能的研究发现，适当条件下Ｎ２Ｏ制备的超薄ＳｉＯｘＮｙ膜比ＳｉＯ２膜更适合ＵＬＳＩ的应用。     

含氟超薄栅氧化层的抗击穿特性研究

对含 F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究。实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 F可以明显地提高栅介质的抗击穿能力。分析研究表明 ,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的 ,F的引入可以对 Si/Si O2 界面和 Si O2 中的 O3 ≡ Si·与 Si3 ≡ Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱进行补偿 ,从而减少了初始固定正电荷和 Si/Si O2 界面态 ,提高了栅氧化层的质量。研究结果表明 ,器件的击穿电压与氧化层面积有一定的依赖关系 ,随着栅氧化层面积的减小 ,器件的击穿电压增大。     

超薄高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性研究

采用MEDICI模拟器,对高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性进行了研究.通过考虑短沟道效应和边缘场效应,着重分析了栅介质介电常数、氧化物固定电荷密度以及沟道长度等对器件阈值电压和亚阈斜率的影响,研究认为:为获得优良的电性能,栅介质的k值需小于50,固定电荷面密度至少应在1.0×1012 cm-2以下.     

硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N 注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.     

超薄栅介质的击穿特性

本文主要讨论超薄栅介质和隧道氧化层的各种击穿机理，以及评价参数，并结合实际探讨超薄栅介质和隧道氧化层的测试结构，测试和分析技术等有关击穿特性的论证方法，为亚微米工艺，E2PROM工艺和Flashmemory工艺的研究和开发提供一定的技术支撑。     

不同工艺超薄栅氧化层的抗击穿特性

对注F、注N以及先注N后注F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究,实验结果表明,在栅介质中引入适量的F或N都可以明显地提高栅介质的抗击穿能力.分析研究表明,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的,F或N的引入可以补偿Si/SiO2界面和SiO2中的O3≡Si·和Si3≡Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱,从而减少了初始固定正电荷和Si/SiO2界面态,提高了栅氧化层的质量.通过比较发现,注N栅氧化层的抗击穿能力比注F栅氧化层强.     

不同工艺超薄栅氧化层的抗击穿特性

对注F、注N以及先注N后注F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究,实验结果表明,在栅介质中引入适量的F或N都可以明显地提高栅介质的抗击穿能力.分析研究表明,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的,F或N的引入可以补偿Si/SiO2界面和SiO2中的O3≡Si·和Si3≡Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱,从而减少了初始固定正电荷和Si/SiO2界面态,提高了栅氧化层的质量.通过比较发现,注N栅氧化层的抗击穿能力比注F栅氧化层强.     

超薄SiO_2栅介质厚度提取与分析

在分析半经典模型和量子模型的基础上,得到包括量子效应和多晶硅耗尽效应的栅氧厚度提取模型.栅介质厚度模拟结果和椭偏仪所测实验结果吻合良好.     

现代介质薄膜

介质薄膜是一类重要的电子薄膜。现代常用的介质薄膜种类很多，按其成分可分为无机薄膜、有机薄膜和复合薄膜三类。同一种介质薄膜当制造工艺略有不同时，就会出现性能差别较大的结果，且随着膜厚的减小，这种现象表现得越来越明显。现在介质薄膜的进展可归纳为：（１）成膜技术的提高，其工艺特点是精细、程控和准确；（２）薄膜下限厚度的减小，如陶瓷薄膜已降到１μｍ，大量生产的高分子聚合物薄膜已降至１００ｎｍ；（３）涌现出了不少新型介质薄膜。从８０年代以来兴起了对纳米级介质薄膜的研究热潮     

镧钛酸铅铁电薄膜的性能与热处理工艺的关系

比较了快速热处理、传统热处理、快速与传统结合热处理镧钛酸铅铁电薄膜的微观形貌、介电、铁电性能、Ｉ－Ｖ以及Ｃ－Ｖ特性。讨论了不同热处理工艺的特点。研究表明，快速与传统结合热处理薄膜具有较大的晶粒尺寸和较大的剩余极化强度，Ｉ－Ｖ特性偏离欧姆定律，具有压敏电阻特性，Ｃ－Ｖ曲线具有较尖锐的非线性峰。     

固态介质薄膜的电击穿场强

对于微电子和光电子元器件及其集成电路来讲,固态介质薄膜是一类重要的基础材料。它们的电击穿场强是一个特殊的特性参数。本文从理论上论述了这类薄膜的电击穿场强,并概述了现在所用的测试方法和多位研究者得出的测试结果。此外, 文中还分类提出了这类薄膜内的弱点类型。     

离子束增强沉积氮化铝薄膜的电绝缘性能研究

AlN薄膜作为绝缘层材料，在微电子领域的高温高功率器件中有很大应用潜力。采用离子束增强沉积(IBED)法制备了AlN薄膜，采用X光电子能谱(XPS)和电容-电压/电流-电压(C-V/I-V)等方法对AlN薄膜的微观结构和绝缘性能进行了研究，得到了影响薄膜电绝缘性能的主要参数。研究结果表明，沉积过程中向IBED系统通入一定的氮气可有效提高薄膜的N／Al，使其接近化学计量比(从0．53：1到0．81：1)及电绝缘性能(击穿电场约为1．42MV／cm)。     

硅基PZT铁电薄膜的界面和表面研究

用高分辨岸民镜等手段研究了溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）工艺制备的硅基Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）铁电薄膜,发现在ＰＺＴ的上表面生成了ＳｉＯ２,ＰＺＴ与硅衬底的界面处形成了无定型的ＳｉＯｘ层并有铅的沉积,而且热处理温度越高,这种现象越显著。这些结构严重影响了ＰＺＴ铁电薄膜的品质及其应用。在分析上述结构产生机制的基础上提出了Ｓｏｌ－Ｇｅｌ工艺的改进方法。     

纳米级薄膜厚度的精确测量

对于纳米级多层膜来说,膜厚的精确测量至关重要。本文针对X射线衍射测量薄膜厚度的方法,对所能够获得的测量精度进行了研究。结果表明,无论是单层膜还是多层膜,实现样品台的精密装调都是获得膜厚精确测量结果的前提条件;而在实现了精密装调的情况下,由于多层膜具有相对较窄的衍射峰,因此能够提取出更为精确的峰位数据,与单层膜相比,能够得到更精确的膜厚;经过合理地选择衍射峰,能够获得优于0.01nm的多层膜周期厚度测量精度。     

溅射功率和气氛对Sialon薄膜，介电性能的影响

采用射频磁控溅射法分别在Ar/N2和Ar/O2气氛中制备了厚度为80～300nm的SiMon薄膜,研究了沉积功率对SiMon薄膜的介电性能的影响.发现在Ar/N2气氛中沉积的Sialon薄膜具有较高的介电常数,漏电流密度和介电损耗也稍大.在Ar/N2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在4.8～8.5之间,反映介电损耗的参数△Vy在0.010～0.045V之间,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-8数量级,击穿场强在201～476 MV/m;在Ar/O2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在3.6-5.3之间,反映介电损耗的参数△Vy小于0.01V,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-9数量级,击穿场强在260～305 MV/m之间.该绝缘薄膜应用于以Zn2SixGe1-xO4:Mn为发光层的无机EL显示器件和以IGZO为有源层的TFT器件中获得了较好的结果.     

PLT晶种层对PLZT薄膜介电性能的影响

采用sol-gel工艺,以钛酸铅镧(PLT)作为晶种层,在Pt/TiO2/Si基板上,制备了锆钛酸铅镧(PLZT)薄膜。研究了有晶种层的PLZT薄膜的结晶温度及介电性能。结果表明:引入PLT晶种层的PLZT薄膜,在600℃热处理可得到良好的钙钛矿结构,比无晶种层薄膜降低了约100℃;其相对介电常数为1177(1 kHz),提高约60%,介质损耗为0.10～0.13,降低幅度最高可达40%～50%。     

常规与纳米金刚石薄膜介电性能的比较

用热丝CVD方法制备了常规和纳米金刚石薄膜。测量了其电阻率、介电常数和损耗角正切值。实验结果表明,常规金刚石薄膜的电导率、损耗角正切值均小于纳米金刚石薄膜,介电性能比较理想。两种薄膜的介电 常数基本相同,损耗角正切值在10^5Hz处都有弛豫极大值,表明在该频率范围内,主要为弛豫损耗机制。电导率和损耗的大小可能与晶界处缺陷和非金刚石相的多少有关。     

硅基铁电薄膜的电性能研究

以 Sol- Gel方法制备了有 Pb Ti O3 (PT)过渡层的硅基 Pb(Zr0 .53 Ti0 .47) O3 (PZT)铁电薄膜 ,底电极分别为低阻硅和硅衬底上溅射的金属钛铂。测试了铁电薄膜的电性能 ,比较了两种衬底电极对铁电薄膜性能的影响及各自的优势