恒压应力下超薄Si_3N_4/SiO_2叠层栅介质与SiO_2栅介质寿命比较

以等效氧化层厚度(EOT)同为2.1nm的纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质为例,给出了恒定电压应力下超薄栅介质寿命预测的一般方法,并在此基础上比较了纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质在恒压应力下的寿命.结果表明,Si3N4/SiO2叠层栅介质比同样EOT的纯SiO2栅介质有更长的寿命,这说明Si3N4/SiO2叠层栅介质有更高的可靠性.     

电离辐射对Si_3N_4/SiO_2/Si中SiO_2禁带的影响

根据X光激发电子能谱(XPS)中元素各个态的位置与价带顶、导带底的位置关系,提出了对一个已有唯像模型的修正,由这个修正模型能够利用XPS数据考察异质结的禁带在经历某些过程后是否有变化。将这个方法应用于经历60Co辐照的Si3N4/SiO2/Si,结果表明:从SiO2到Si存在SiO2禁带的弯曲,而辐照将SiO2禁带变薄;同时,SiO2禁带的变化明显依赖于辐照条件。就实验现象的机制进行了探讨。     

Si_3N_4/SiO_2绝缘栅氢离子敏感晶体管研制及敏感机理的分析

前言 目前,飞速发展的生物学和生物医学工程迫切要求获得更多的生物学数据,特别感兴趣测量如H~ 、Na~ 、K~ 等离子活度及其离子活度的变化。大家知道,医生给病人看病,就是询问病情,化验血液、粪便等,直接或间接地获得有关病情的资料或数据,然后对这些数据进行处理,对症下药,一组科学的、真实的数据对病情诊断治疗方案都会产生直接的影响。人们渴望能制造测量人体生理数据的各种新型器件,如用离子敏感器件测人体血液的PH值,用压敏器件测血压等…以满足生物、医学工程发展的需要。最近,我们试验成功以Si_3N_4/SiO_2绝缘栅氢离子敏感晶体管,其灵敏度为45mV/PH左右,比我们去年试制的SiO_2绝缘栅离子敏感晶体管灵敏度好,予期它在测量人体血液中的氢离子活度方面将开辟出新的     

氮离子注入形成Si_3N_4埋层构成的SiO_2/Si/Si_3N_4/Si多层结构的研究

本文通过 C(V)特性测定、扩展电阻测定及 TEM实验研究了SiO_2/表层硅/Si_3N_4/体硅多层结构各界面的性质、结构随热处理的变化等,并在此基础上提出了这一系统的纵向结构的图象.     

SiO_2-Si_3N_4栅介质膜陷阱特性的高频C-V分析

采用高频 C-V特性测试技术 ,研究由热氧化生成的超薄 Si O2 膜和低压化学汽相淀积法制备的非均匀结构 Si3N4膜 ,两者组成的栅介质膜的陷阱特性 (包括陷阱密度、能量和空间分布深度等参数 )。结果表明 :在栅复合膜陷阱电荷非稳态释放模型下建立的高频 C-V理论及其分析方法 ,可以很好地表征实验曲线 ,并获取所需的存储陷阱分布参数     

SiGe MOS器件SiO_2栅介质低温制备技术研究

为了获得电学性能良好的 Si Ge PMOS Si O2 栅介质薄膜 ,采用等离子体增强化学汽相淀积 (PECVD)工艺 ,对低温 30 0°C下薄膜制备技术进行了研究。实验表明 ,采用适当高温、短时间对PECVD薄膜退火有助于降低薄膜中正电荷密度和界面态密度。该技术用于 Si Ge PMOS研制 ,在30 0 K常温和 77K低温下 ,其跨导分别达到 45m S/mm和 92 .5m S/mm(W/L=2 0 μm/2 μm)     

电离辐射对Si_3N_4/SiO_2/Si双界面系统的作用

采用氩离子刻蚀XPS(X光激发电子能谱)分析对S i3N4/S iO2/S i双界面系统进行了电离辐照剖面分析。实验结果表明:电离辐照能将S iO2和S i构成的界面区中心向S i3N4/S iO2界面方向推移,同时S iO2/S i界面区亦被电离辐照展宽。在同样偏置电场中辐照,随着辐照剂量的增加电离辐照相当程度地减少位于S iO2/S i界面区S i3N4态(结合能B.E.101.8 eV)S i的浓度。同时辐照中所施偏置电场对S iO2/S i界面区S i3N4态键断开有显著作用。文中就实验现象的机制进行了初步探讨。     

在SiO_2、Si_3N_4和Al_2O_3中注入离子的射程分布

本文介绍用2.0兆电子伏的He~ 离子反向散射测量技术来测定能量为150～300千电子伏的锌、镓、砷、硒、镉、碲离子注入到SiO_2、Si_3N_4和Al_2O_3中的射程分布。测得的投影射程均比LSS理论计算值大至1.2—1.5倍。用归-化的LSS单位,在实验误差之内,投影射程ρ_p和能量ε之间的关系可以写为ρ_p=2.7ε。这个关系式对于算术平均原子序数为10和算术平均原子质量为20的离子都适用于上述三种靶。     

Si_3N_4薄膜对集成晶体管特性的影响

本文研究了用不同的制备方法,以及制备不同厚度的Si_3N_4膜对集成晶体管电流增益的影响,取得了能明显地提高电流增益的最佳Si_3N_4膜厚及其制备的方法。通过对硅片平整度和少子寿命的测试,估计了Si_3N_4膜对硅片因热氧化而引起的表面应力的补偿作用,发现电流增益提升效果最佳的Si_3N_4膜与最佳的表面应力补偿相对应,这时的硅片少子寿命最长。     

3—6nm超薄SiO_2栅介质的特性

采用栅氧化前硅表面在 H2 SO4/ H2 O2 中形成化学氧化层方法和氮气稀释氧化制备出 3.2、 4和 6 nm的 Si O2超薄栅介质 ,并研究了其特性 .实验结果表明 ,恒流应力下 3.2和 4nm栅介质发生软击穿现象 .随着栅介质减薄 ,永久击穿电场强度增加 ,但恒流应力下软击穿电荷下降 .软击穿后栅介质低场漏电流无规则增大 .研究还表明 ,用软击穿电荷分布计算超薄栅介质有效缺陷密度比用永久击穿场强分布计算的要大 .在探讨软击穿和永久击穿机理的基础上解释了实验结果     

超薄Si3N4/SiO2(N/O) stack栅介质及器件

成功制备了EOT(equivalent oxide thickness)为2.1nm的Si3N4/SiO2(N/O) stack栅介质,并对其性质进行了研究.结果表明,同样EOT的Si3N4/SiO2 stack栅介质和纯SiO2栅介质比较,前者在栅隧穿漏电流、抗SILC性能、栅介质寿命等方面都远优于后者.在此基础上,采用Si3N4/SiO2 stack栅介质制备出性能优良的栅长为0.12μm的CMOS器件,器件很好地抑制了短沟道效应.在Vds=Vgs=±1.5V下,nMOSFET和pMOSFET对应的饱和电流Ion分别为584.3μA/μm和-281.3μA/μm,对应Ioff分别是8.3nA/μm和-1.3nA/μm.     

Si_3N_4绝缘栅中两种表面基对pH－ISFET器件敏感特性的影响

在表面基模型理论基础上，本文研究了含两种表面基的Ｓｉ３Ｎ４绝缘体材料及其两种表面基（硅醇基和胺基）的比例系数对ｐＨ－ＩＳＦＥＴ器件敏感特性的影响．在硅醇基／胺基＝７／３附近时，得到电解液一绝缘体（Ｅ－Ｉ）界面势对ｐＨ值的灵敏度最大，且线性响应范围宽；两种表面基的总数密度及其比值的稳定程度直接影响ｐＨ－ＩＳＦＥＴ器件的敏感响应和稳定特性．理论结果与实验观测结果相符，为进一步探索提高ｐＨ－ＩＳＦＥＴ传感器敏感特性的方法提供理论依据．     

HfO2/TaON叠层栅介质Ge MOS器件制备及电性能研究

为提高高k/Ge MOS器件的界面质量,减小等效氧化物厚度(EOT),在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层.相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和较好的输出特性.因此利用TaON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的高k/Ge界面质量有着重要的意义.     

SiGe MOS器件SiO2栅介质低温制备技术研究

为了获得电学性能良好的SiGe PMOS SiO2栅介质薄膜，采用等离子增强化学汽相沉积（PECVD）工艺，对低温300℃下薄膜制备技术进行了研究。实验表明，采用适当高温、短时间对PECVD薄膜退火有助于降低薄膜中电荷密度和界面态密度。该技术用于SiGe PMOSdgrm,在300K常温和77K低温下，其跨导分别达到45mS/mm和92．5mS/mm(W/L=20μm/2μm).     

离子注入氮化薄SiO_2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化 10 nm薄栅 Si O2 的特性 .实验证明氮化后的薄 Si O2 栅具有明显的抗硼穿透能力 ,它在 FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向 FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降 ,氮化栅介质的击穿电荷 (Qbd)比常规栅介质提高了 2 0 % .栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅 Si O2 中引进的 N+离子形成了更稳定的键所致     

采用平面电阻炉单面加热制备Si_3N_4的CVD工艺

本文提出采用平面电阻炉单面加热,以N_2携带SiH_4和NH_3作为反应气体,用CVD法淀积氮化硅薄膜的工艺。分析了Si_3N_4淀积过程中存在的气相反应。讨论了气体流动形式、流量和反应管横截面形状对淀积膜均匀性的影响。平面电炉的加热方式允许采用横截面极扁的石英反应管,为淀积均匀的Si_3N_4膜提供了较佳的设备条件,理论分析和实际结果都证实了这一优点。平面电阻炉的加热方式还具有设备简单,温度的测量准确、控制可靠,无高频污染等优点。这种设备原则上可推广用于其它的CVD工艺。     

基于HfO2栅介质的Ga2O3 MOSFET器件研制

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在(010) Fe掺杂半绝缘Ga2O3同质衬底上外延得到n型β-Ga2O3薄膜材料,材料结构包括400 nm的非故意掺杂Ga2O3缓冲层和40 nm的Si掺杂Ga2O3沟道层.基于掺杂浓度为2.0×1018 cm-3的n型β-Ga2O3薄膜材料,采用原子层沉积的25 nm的HfO2作为栅下绝缘介质层,研制出Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET).器件展示出良好的电学特性,在栅偏压为8V时,漏源饱和电流密度达到42 mA/mm,器件的峰值跨导约为3.8 mS/mm,漏源电流开关比达到108.此外,器件的三端关态击穿电压为113 V.采用场板结构并结合n型Ga2O3沟道层结构优化设计能进一步提升器件饱和电流和击穿电压等电学特性.     

一个估算重离子在SiO_2、Al_2O_3和Si_3N_4中的R_p和ΔR_p的经验公式

我们用中子活化分析和RBS技术测量了几种能量的~(73)As~+和~(132)Xe~+离子注入SiO_2和Al_2O_3膜的射程参数R_p和△R_p.把实验结果与投影射程统计计算的理论值作了对比.在总结国内外多种实验结果的基础上,找出了一个估算重离子(Z≥30,E=30-400KeV)在SiO_2、Al_2O_3和Si_3N_4中的R_p和△r_p的经验公式.该公式对R_p的估算值与多种实验值的差异一般小于10％、△R_p的差异一般小于15％.     

用双光束激发改进纳米Si_3N_4激光合成工艺

氮化硅(Si_3N_4)是优良的陶瓷材料,应用十分广泛。本文论述了激光诱导化学气相沉积法制备纳米Si_3N_4的工作原理,提出了减少游离硅的措施,采用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米 Si_3N_4粉体。     

电子辐射对Si_3N_4结构的作用

以前的研究表明,高能电子束只对α-Si_3N_4产生辐射损伤。而对β—Si_3N_4不产生辐射损伤。本研究表明,高能电子束对于β—Si_3N_4虽然不象对于α-Si_3N_4那样,产生较严重的辐射损伤,但也可以产生损伤。我们对这种结构损伤进行高分辨电子显微镜观察,并且在原子水平上进行了研究。研究结果指出,高能电子