环境温度对HfO2铁电存储器的质子辐照效应影响研究

基于HfO₂的铁电随机存取存储器(FeRAM)具有功耗低、存取速度快,易于小型化,抗干扰能力强等优势,在航天航空领域有广袤的发展空间。然而,FeRAM在太空环境下的抗辐照性能尚未得到全面的研究。研究了W/TiN/Hf0.5Zr0.5O₂(HZO)/TiN铁电存储器在常温和高温环境下经5 MeV质子辐照后的电学特性和铁电畴结构变化。通过电学和压电响应力显微镜(PFM)手段表征发现,在常温质子辐照后,电容器的介电常数(ε_r)和剩余极化强度(P_r)值均增大,器件的铁电性能提升,常温高注量质子辐照有利于存储器在太空环境中工作,但随着辐照时环境温度升高,HZO存储器的铁电性能下降,漏电流增大,铁电存储器的各项性能明显退化。     

TaON界面层Hf基高κ栅介质Ge MOS电容特性研究

制备了含TaON界面层的Hf基氧化物和氮氧化物叠层高κ栅介质GeMOS电容。器件的测量结果表明,HfTaON/TaON叠层栅介质GeMOS电容表现出良好的界面特性、低的栅极漏电流密度、小的等效氧化物厚度(0.94nm)、高的介电常数(～24)和良好的可靠性。这些都归因于TaON界面层阻挡了O及金属原子向Ge衬底的扩散,抑制了不稳定的低κGeOx的生长,从而改善界面质量,增强器件性能。     

HCl氧化物MOS结构质子辐照诱导的界面陷阱效应

用微分电容法研究质子辐照HCl氧化物铝栅MOS结构诱导的界面陷阱,栅氧化层在1 160℃很干燥的、含0～10％HCl的气氛中热生长而成,质子辐照能量为120～300keV,注入总剂量范围为8×10~(13)～1×10~(16)p/cm~2。结果表明,辐照诱导的界面陷阱能级密度随质子能量、剂量增加而增加。然而,氧化层中掺入6％HCl时,辐照诱导的界面陷阱明显减少。这样,已能有效地改变MOS器件的抗辐照性能。实验结果可用H~+二级过程解释。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

氮化H2-O2合成薄栅氧抗辐照特性

对氮化H2-O2合成薄栅氧抗辐照性能进行了研究,将H2-O2合成和氮氧化栅两种技术结合起来,充分利用两者的优点制成三层结构的Sandwich栅,对比常规氧化、H2-O2合成氧化和氮化H2-O2合成氧化三种方式及不同退火条件,得出氮化H2-O2合成氧化方法抗辐照性能最佳,采用硅化物工艺加快速热退火是未来抗辐照工艺发展的趋势;并对氮化H2-O2合成栅的抗辐照机理进行了研究.     

氮化H_2-O_2合成薄栅氧抗辐照特性

对氮化 H2 - O2 合成薄栅氧抗辐照性能进行了研究 ,将 H2 - O2 合成和氮氧化栅两种技术结合起来 ,充分利用两者的优点制成三层结构的 Sandwich栅 ,对比常规氧化、H2 - O2 合成氧化和氮化 H2 - O2 合成氧化三种方式及不同退火条件 ,得出氮化 H2 - O2 合成氧化方法抗辐照性能最佳 ,采用硅化物工艺加快速热退火是未来抗辐照工艺发展的趋势 ;并对氮化 H2 - O2 合成栅的抗辐照机理进行了研究     

LaAlO3SrTiO3界面导电性的近场成像

铝酸镧/钛酸锶(LaALO3/SrTiO3)异质界面被发现具有二维导电性并呈现出其他一些有趣的呈展现象.而此前, LaAlO3/SrTiO3异质界面的导电性主要都是通过电学方法进行表征.这里作者首次提出利用散射式扫描近场光学显微镜 (s-SNOM) 对LaAlO3/SrTiO3界面的导电性进行空间成像, 这为研究过渡金属氧化物异质界面体系的物理现象提供了一个新的手段.     

高质量栅氧化层的制备及其辐照特性研究

通过大量工艺实验开发了采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备薄栅氧化层的工艺技术,得到了性能优良的薄栅氧化层,对于厚度为３０ｎｍ的栅氧化层,其平均击穿电压为３０Ｖ,Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态密度小于３．５×１０１０ｃｍ－２．该工艺现已成功地应用于薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺中．同时还开展了采用低温Ｈ２－Ｏ２薄栅氧化工艺制备的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件的抗总剂量辐照特性研究,采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备的ＳＯＩ器件的抗辐照特性明显优于采用常规干氧氧化方法制备的器件,Ｈ２－Ｏ２低温氧化工艺是制备抗核加固ＣＭＯＳ     

白光LED用Ba0.955Al2Si2-xGexO8∶Eu2+荧光粉的晶体结构和光谱特性研究

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Ba0.955Al₂Si2－xGexO₈∶E u²⁺(x=0.0～1.0)系列荧 光粉,研究了Ge⁴⁺置换Si⁴⁺对其晶体结构和光谱特性的影响。Ge⁴⁺以类 质同相替代Ba长石(BaAl₂Si₂O₈) 晶格中的Si⁴⁺形成连续固溶体,晶胞参数a、b、c、β和晶胞体积V随Ge⁴⁺置换量呈线性递 增。荧光激发谱为宽带,位于230～400nm处,可拟合成4个峰,最大 峰值位于332nm;随着 Ge⁴⁺置换量的增加,半高宽(FWHM)从93nm减小到80nm。发射光谱位于375～600nm,可由422nm 和456nm两峰拟合而成,最大峰值位于434nm;随着Ge⁴⁺置换量Si⁴⁺进入基质晶格,造成 Eu-O距离变小,发光中心Eu²⁺所处晶体场增强,5d轨道 能级分裂变大,最低发射能级下移,两拟合峰均线性红移。     

表面处理对HfO_2栅介质MOS电容界面特性的影响

在溅射淀积HfO2栅介质之前,采用NO、N2O、O2+CHCCl3(TCE)进行表面预处理。结果表明,预处理能改善界面和近界面特性,减小界面层厚度,尤其是新颖的TCE+少量O2的表面处理工艺,能有效抑制界面层的生长,大大降低界面态密度,减小栅极漏电流。其机理在于TCE分解产生的Cl2和HCl能有效地钝化界面附近Si悬挂键和其它结构缺陷,并能去除离子污染。     

不同气体退火La_2O_3栅介质Ge MOS电容的电特性

采用电子束蒸发方法,在Ge衬底上淀积La_2O_3高k栅介质,研究了O_2、NO、NH_3和N_2不同气体退火对MOS电容电特性的影响。测量了器件的C-V和I-V特性,并进行了高场应力实验。结果表明La_2O_3在N_2气氛中退火后,由于形成稳定的LaGeO_x而有效地降低了Q_(ox)和D_(it),从而获得低的栅极漏电流,同时获得较高的栅介质介电常数(18)。     

LaON钝化层改善HfTiO高k栅介质Ge MOS电容电特性（英文）

采用溅射法淀积一层LaON薄膜作为钝化层,制备了HfTiO栅介质Ge MOS电容,并对它们的电特性进行了仔细研究。HfTiO/LaON堆栈栅介质Ge MOS电容呈现出许多比HfTiO Ge MOS电容更好的电特性,如更低的界面态密度(4.5×10~(11)eV~(-1)/cm~2)、更小的栅极漏电流(1.08×10~(-5)A/cm~2 at V_(fb)+1 V)和更大的k值(24.8)。获得这些结果的机理在于LaON钝化层能有效阻止O、Ti、Hf和Ge的相互扩散,从而抑制HfGeTiO界面层的生长。HfTiO/LaON是高质量Ge MOS器件有前途的高k栅介质。     

Effects of Sulfur Passivation on Germanium MOS Capacitors With HfON Gate Dielectric

In this letter, we study the effects of sulfur (S) passivation, using aqueous ammonium sulfide ((NH₄)₂S), on germanium (Ge) MOS capacitors with sputtered HfON as gate dielectric and TaN as metal-gate electrode. Compared with control samples, the S passivation can effectively reduce both equivalent oxide thickness and interface-state density. X-ray-photoelectron-spectroscopy analysis shows that (NH₄)₂S treatment can reduce the Ge-O bonds on Ge surface. The thermal stability of the S passivation under different postmetal-annealing temperatures was also examined, and it was found that samples with (NH₄)₂S treatment exhibit stable Ge/high-fc interface upon 550-deg C postmetal-deposition annealing, whereas interface quality degrades for those samples without S passivation.     

O2+CHCCl3氧化对6H-SiC MOS电容界面特性的改善

采用新颖的干O2 CHCCl3(TCE)氧化工艺，制备了P型和N型6H—SiCMOS电容器，并与常规热氧化工艺以及氧化加NO退火工艺进行了对比实验。结果表明，O2 TCE氧化不仅提高了氧化速率，而且降低了界面态密度和氧化层有效电荷密度，提高了器件可靠性。可以预测，O2 TCE氧化与湿NO退火相结合的工艺是一种有前途的制备高沟道迁移率、高可靠性SiCMOS—FET的栅介质工艺。     

钝化处理对Al2O3/InP MOS电容界面特性的影响

制备了Al/Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容,分别采用氮等离子体钝化工艺和硫钝化工艺处理InP表面。研究了在150、200和300 K温度下样品的界面特性和漏电特性。实验结果表明,硫钝化工艺能够有效地降低快界面态,在150 K下测试得到最小界面态密度为1.6×10¹⁰ cm^-2·eV^-1。与硫钝化工艺对比,随测试温度升高,氮等离子体钝化工艺可以有效减少边界陷阱,边界陷阱密度从1.1×10¹² cm^-2·V^-1降低至5.9×10¹¹ cm^-2·V^-1,同时减少了陷阱辅助隧穿电流。氮等离子体钝化工艺和硫钝化工艺分别在降低边界陷阱和快界面态方面有一定优势,为改善器件界面的可靠性提供了依据。     

SOI抗总剂量辐射加固工艺栅氧可靠性研究

文章对采用了埋层二氧化硅抗总剂量加固工艺技术的SOI器件栅氧可靠性进行研究,比较了干法氧化和湿法氧化工艺的栅氧击穿电荷,干法氧化的栅氧质量劣于湿法氧化。采用更敏感的12.5nm干法氧化栅氧工艺条件,对比采用抗总剂量辐射加固工艺前后的栅氧可靠性。抗总剂量辐射加固工艺降低了栅氧的击穿电压和击穿时间。最后通过恒压法表征加固工艺的栅氧介质随时间击穿(TDDB)的可靠性,结果显示抗总剂量辐射加固工艺的12.5nm栅氧在常温5.5V工作电压下TDDB寿命远大于10年,满足SOI抗总剂量辐射加固工艺对栅氧可靠性的需求。     

薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

采用高频 C- V曲线方法 ,研究了 5 0 nm及 15 nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程 .二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在 1× 10 3Gy(Si)剂量下近乎相同 ,而在大于 3× 10 3Gy(Si)剂量下 ,5 0 nm MOS电容的电荷密度约为 15 nm MOS电容的 2倍 .利用电离辐射后的隧道退火效应 ,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si- Si O2 界面附近分布的距离均约为 4nm .     

薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

采用高频C-V曲线方法,研究了50nm及15nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程.二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在1×103Gy(Si)剂量下近乎相同,而在大于3×103Gy(Si)剂量下,50nm MOS电容的电荷密度约为15nm MOS电容的2倍.利用电离辐射后的隧道退火效应,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si-SiO2界面附近分布的距离均约为4nm.     

Y_2O_3改善HfO_2高k栅介质Ge MOS电容的电特性及可靠性

以Y_2O_3薄膜作为夹层,采用磁控溅射法制备了HfO_2/Y_2O_3叠层高k栅介质Ge MOS电容,并对其电特性及高场应力特性进行了仔细研究。结果表明,Y_2O_3夹层能显著地改善Ge MOS器件的界面质量、k值、栅极漏电流特性、频率色散特性和器件可靠性。因此,HfO_2/Y_2O_3/Ge MOS电容表现出较低的界面态密度(6.4×1011 eV~(-1)cm~(-2))、较高的k值(21.6)、较小的栅极漏电流密度(Vg=1V+Vfb时,Jg=1.65×10~(-6) A·cm~(-2))、极小的频率色散以及良好的器件可靠性。其机理在于Y_2O_3夹层能充当阻挡层角色,有效地阻挡了Hf、O与Ge的相互扩散,从而抑制了不稳定低k GeO_x夹层的生长。