Hf基高K栅介质材料研究进展

随着微电子技术的不断发展,MOSFET的特征尺寸已缩小至100nm以下,SiO2作为栅介质材料已不能满足技术发展的需求,因此必须寻求一种新型高K的介质材料来取代SiO2.当今普遍认为Hf基栅介质材料是最有希望取代SiO2而成为下一代MOSFET的栅介质材料.综述了高K栅介质材料的意义、Hf基高K栅介质材料的最新研究进展和Hf基高K栅介质材料在克服自身缺陷时使用的一些技术;介绍了一款由Hf基高K介质材料作为栅绝缘层制作的MOSFET.     

新一代栅介质材料--高K材料

介绍了微电子工业的发展趋势和SiO2作为CMOS栅介质减薄所带来的问题,从而引出对高K材料的需求,简单介绍了作为栅极介质的各种高介电常数材料的性能的比较及制备高K薄膜的主要方法,总结了一些高K材料的研究现状,论述了目前有待进一步解决的问题,并展望了高K材料的发展趋势.     

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。     

HfO2高K栅介质的制备及其电学特性分析

选择HfO2高K姗介质作为研究对象,利用反应溅射方法制备了HfO2栅介质薄膜,分析不同的工艺制备条件对其HfO2栅介质电学性质和可靠性的影响.     

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.     

高k栅介质薄膜材料研究进展

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET),要求其器件特征尺寸越来越小,当光刻线宽小于100nm尺度范围后,栅介质氧化物层厚度开始逐渐接近(1～1.5)nm,这时电子的直接隧穿而导致栅极漏电流随栅氧化层厚度的下降而指数上升,此外,当栅氧化层薄到一定程度后,其可靠性问题,尤其是与时间相关的击穿及栅电极中的杂质向衬底的扩散等问题,将严重影响器件的稳定性和可靠性.因此需要寻找一种具有高介电常数的新型栅介质材料来替代SiO2,在对沟道具有相同控制能力的条件下(栅极电容相等),利用具有高介电常数的介质材料(一般称为高k材料)作为栅介质层可以增加介质层的物理厚度,这将有效减少穿过栅介质层的直接隧穿电流,并提高栅介质的可靠性.本文介绍了高k栅介质薄膜材料的制备方法,综述了高k栅介质薄膜材料研究的应用要求及其研究发展动态.     

高k值HfO2栅介质材料电学特性的研究进展

随着Si-MOS集成电路的迅速发展,高k值栅介质材料将成为下一代MOS器件绝缘栅最有希望的候选材料.介绍了近年来HfO2栅介质材料在制备方法和电学特性方面的研究进展,提出了改善其电学特性的主要途径,其中包括非金属元素掺杂、构建组分渐变界面、设计准二元合金系统、制备堆垛积层结构、抑制界面层生长和选择适宜的电极材料等.     

高k栅介质的研究进展

随着集成电路的飞速发展,半导体器件特征尺寸按摩尔定律不断缩小.SiO2栅介质将无法满足Metal-oxide-semniconductor field-effect transistor(MOSFET)器件高集成度的需求.因此,应用于新一代MOSFET的高介电常数(k)栅介质材料成为微电子材料研究热点.介绍了不断变薄的SiO2栅介质层带来的问题、对MOSFET栅介质材料的要求、制备高k薄膜的主要方法,总结了高k材料的研究现状及有待解决的问题.     

高k材料Ta2O5结构与电学性质的研究

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。     

扫描透射电子显微镜(STEM)在新一代高K栅介质材料的应用

扫描透射电子显微镜(STEM)原子序数衬度像(Z-衬度像)具有分辨率高(可直接“观察”到晶体中原子的真实位置)、对化学组成敏感以及图像直观易解释等优点, 成为原子尺度研究材料微结构的强有力工具。本文介绍了STEM Z-衬度像成像原理、方法及技术特点, 并结合具体的高K栅介质材料 (如铪基金属氧化物、稀土金属氧化物和钙钛矿结构外延氧化物薄膜)对STEM在新一代高K栅介质材料研究中的应用进行了评述。 目前球差校正STEM Z-衬度的像空间分辨率已达亚埃级, 该技术在高K柵介质与半导体之间的界面微结构表征方面具有十分重要的应用。对此, 本文亦进行了介绍。     

高介电栅介质材料研究进展

传统的栅介质材料SiO₂不能满足CMOS晶体管尺度进一步缩小的要求, 因此高介电栅介质材料在近几年得到了广泛的研究, 进展迅速. 本文综述了国内外对高介电材料的研究成果, 并结合作者的工作介绍了高介电栅介质在晶化温度、低介电界面层、介电击穿和金属栅电极等方面的最新研究进展.     

用于45nm及以下集成电路工艺的高介电常数绝缘栅材料

金属-氧化物-半导体结构(MOS)是目前电子器件中最重要的器件之一,现代电子技术可以说是建立在MOS器件之上的。随着集成电路技术的不断发展,MOS技术到达了一个关键的转折点. 由于器件尺寸不断缩小, 导致MOS中氧化层厚度相应减小, 电子的隧道穿透效应逐渐显现出来, 引起的棚极-沟道漏电流急剧增大,导致器件发热量增加、性能下降甚至失效,因此限制了MOS器件尺寸的进一步缩小. 当MOS进入65nm工艺时,二氧化硅的厚度已经降至1.2nm(大约相当于5个原子层的厚度),这样的厚度几乎已经达到了二氧化硅介质层物理极限. 因此,45nm技术及以下工艺不能继续沿用原有的MOS结构与制备技术,必须采用新的结构、新的材料、新的工艺以便进一步缩小MOS器件的尺寸,提高器件的工作速度,降低器件的能耗. 高电介质常数介质膜被业界认为是开发45nm以下硅集成电路芯片技术的关键. 业界普遍认为利用high K绝缘层技术的MOS器件是20世纪60年代MOS晶体管出现以来,晶体管技术发生的最大变化. 2005年以及以后的International technology roadmap for Semiconductors 均把high K技术作为标志性内容之一. 目前国际上有关high K材料与器件的研究比较多,Intel、IBM等已经实现研究成果向生产技术的转移,其中Intel公司在45nm微处理器技术中利用high K绝缘栅技术已经取得突破性进展,并于2007年11月16日发布了一系列利用high K技术的45nm处理器,IBM公司也已经在MOS工艺中实现high K绝缘栅技术. 较以前的MOS工艺,基于high K技术的芯片中晶体管数量成倍增加,栅极漏电流减小了数倍,功耗大幅减小. 根据目前透露的资料,high K绝缘层为Hf基氧化物,但是介质膜的具体成分、结构、制备工艺流程以及与Hf基氧化物配合的金属栅极材料等技术内容目前均属于保密资料. 从国内同行的研究看,目前发表的相关研究文章主要集中在对high K绝缘栅的介绍或综述性评论,实际开展的研究工作很有限. 因此,及时开展对high K绝缘层成分与制备工艺方面的研究,对于我国集成电路制造业跟上国际集成电路技术的发展方向和先进水平、打破国外的技术垄断是非常必要的.     

精细爆破发展现状及展望

"精细爆破"作为一个有别于传统"控制爆破"的概念,被认为是工程爆破发展新阶段的标志。简要介绍了精细爆破的定义、内涵和技术体系,以及自提出以来在我国的应用与发展现状。关于精细爆破的未来发展,建议从4个方面开展研究:加强多学科的基础理论研究,为精细控制炸药爆炸能量的释放和定量化爆破设计提供理论支撑;以爆破对象的数字化研究与应用为切入点,开展精细爆破与信息化技术的融合研究;加强数值模拟精细化研究,为爆破方案的优化和爆破危害效应预测预报提供更有力的技术手段;加强精细爆破施工现代化和标准化建设。     

植草材料的开发现状与发展展望

根据近年来国内外出现的植草材料专利,综合分析了典型专利中植草材料的组成、结构和实施方法.在此基础上提出植草材料应向环保、节水、体现人文、易操作、可批量化工厂生产的方向发展,并提出了材料的组成、结构和实施工艺方法.     

Current Situation and Prospect of Precision Blasting

Precision blasting, regarded as the symbol of a new stage of development in engineering blasting, is different from the traditional controlled blasting. Its definition, connotation, technology system and current situation of application and development were introduced briefly. With regard to the development of precision blasting in the future, the following aspects should be studied in depth: (1) In order to provide the theoretical basis for explosive energy release and quantitative blasting design, research on the multidisciplinary basic theory should be conducted; (2) Taking the digitalization research and its application in blasting objects as the starting point, syncretic studies of precision blasting and information technology should be conducted; (3) Numerical simulation being an important method for the optimization of engineering blasting schemes and the forecast of blasting adverse effect, numerical simulation of precision blasting should be studied in depth; (4) The modernization and standardization in the precision blasting construction should be enhanced.     

数字创意产业发展现状与前景

目的 数字创意产业作为战略性新兴产业之一,可以有效地推动传统制造业、文化创意产业和设计服务业的不断融合、渗透和变革,代表着新一轮科技革命和产业变革的方向,也是赢得未来竞争新优势的关键领域。方法 2019年是“十三五”规划期的第三年,在五年规划时间过半之际,随着对数字创意产业研究和探索的深入,相关行业人士对它有了更清晰和全面的认识,人们也逐步意识到其巨大的发展潜力。基于此背景,本文系统地阐述了数字创意产业的概况、各国现状、发展前景、机遇与挑战等内容。结论 数字创意产业将数字技术与设计创意充分结合,具有科技先进、绿色环保和跨界范围广等特点,非常值得人们深入研究和大力推广。     

关注半导体制冷研究与发展

利用珀尔帖效应的半导体制冷可以冷却或加热物体,应用于许多场合.半导体制冷器具有压缩式、吸收式制冷机无法替代的优点,随着CFCs、HCFCs制冷剂逐渐禁止使用,半导体制冷技术尤其值得我们研究、应用和推广.