Thermal stability of Hfl'aON films prepared by physical vapor deposition

We investigate the thermal stability of HfTaON films prepared by physical vapor deposition using high resolution transmission electronic microscope (HRTEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicate that the magnetron-sputtered HtTaON films on Si substrate are not stable during the post-deposition an-healing (PDA). HfTaON will react with Si and form the interfacial layer at the interface between HfTaON and Si substrate. Hf-N bonds are not stale at high temperature and easily replaced by oxygen, resulting in significant loss of nitrogen from the bulk film. SiO2 buffer layer introduction at the interface of HfTaON and Si substrate may effec-tively suppress their reaction and control the formation of thicker interfacial layer. But SiO2 is a low k gate dielectric and too thicker SiO2 buffer layer will increase the gate dielectric's equivalent oxide thickness. SiON prepared by oxidation of N-implanted Si substrate has thinner physical thickness than SiO2 and is helpful to reduce the gate dielectric's equivalent oxide thickness.     

硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线及其若干半导体器件

综述了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线与异质结制备技术的研究进展.针对基于Ⅲ-Ⅴ族纳米线的半导体器件,重点介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管的研究现状,详细介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管和隧穿场效应晶体管的制备流程、工艺技术和器件的电学性能,并对影响器件电学性能的因素进行了分析.概括介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线激光器和硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池的研究成果,基于硅衬底的Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池为低成本、高效能的太阳电池领域开辟了新途径.研究结果表明,采用硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线制备的场效应晶体管、激光器及太阳电池等半导体器件相对于Si,Ge等传统半导体材料制备的器件有着巨大的优势,在未来集成电路技术中具有越来越大的影响力.     

一种新型隧穿场效应晶体管

提出了一种新型隧穿场效应晶体管(TFET)结构,该结构通过在常规TFET靠近器件栅氧化层一侧的漏-体结界面引入一薄层二氧化硅(隔离区),从而减小甚至阻断反向栅压情况下漏端到体端的带带隧穿(BTBT),减弱TFET的双极效应,实现大幅度降低器件泄漏电流的目的。利用TCAD仿真工具对基于部分耗尽绝缘体上硅(PDSOI)和全耗尽绝缘体上硅(FDSOI)的TFET和新型TFET结构进行了仿真与对比。仿真结果表明,当隔离区宽度为2 nm,高度大于10 nm时,可阻断PDSOI TFET的BTBT,其泄漏电流下降了4个数量级;而基于FDSOI的TFET无法彻底消除BTBT和双极效应,其泄漏电流下降了2个数量级。因此新型结构更适合于PDSOI TFET。     

采用LOCOS隔离的部分耗尽SOI器件的窄沟道效应

制备了不同沟宽的采用LOCOS隔离的PDSOI器件,通过实验数据分析器件的窄沟道效应.结果显示,1.2μmSOI器件的窄沟道效应跟体硅相似,主要是由边缘电场效应和“鸟嘴“效应引起的;0.8μmSOI器件的阈值电压随着沟道变窄而减小,出现反向窄沟道效应.我们认为,主要是由于杂质的重新分布降低了沟道边缘的杂质浓度所引起的.     

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。     

利用物理气相淀积工艺制备的HfTaON薄膜热力学稳定性研究

We investigate the thermal stability of HfTaON films prepared by physical vapor deposition using high resolution transmission electronic microscope （HRTEM） and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. The results indicate that the magnetron-sputtered HfTaON films on Si substrate are not stable during the post-deposition annealing （PDA）. HfTaON will react with Si and form the interfacial layer at the interface between HfTaON and Si substrate. Hf-N bonds are not stale at high temperature and easily replaced by oxygen, resulting in significant loss of nitrogen from the bulk film. SiO2 buffer layer introduction at the interface of HfraON and Si substrate may effectively suppress their reaction and control the formation of thicker interfacial layer. But SiO2 is a low k gate dielectric and too thicker SiO2 buffer layer will increase the gate dielectric＇s equivalent oxide thickness. SiON prepared by oxidation of N-implanted Si substrate has thinner physical thickness than SiO2 and is helpful to reduce the gate dielectric＇s equivalent oxide thickness.     

Hf0.5Zr0.5O2基铁电电容器的特性研究

利用原子层淀积工艺制备了9 nm厚的铪锆氧(Hf0.5Zr0.5O₂)铁电薄膜。通过淀积TiN顶/底电极形成Hf0.5Zr0.5O₂铁电电容,研究退火工艺和机械夹持工艺对铁电电容性能的影响。实验结果表明,极化强度-电压曲线为电滞回线形,双倍剩余极化强度达31.7 μC/cm²,矫顽电压约为1.6 V,电学性能明显提高。在150 ℃高温下,Hf0.5Zr0.5O₂基铁电电容器的电学性能仍然良好,证明了退火工艺和机械夹持工艺对电学性能的优化作用。     

先进的Hf基高k栅介质研究进展

随着CMOS器件特征尺寸的不断缩小,SiO2作为栅介质材料已不能满足集成电路技术高速发展的需求,利用高k栅介质取代SiO2栅介质成为微电子技术发展的必然.但是,被认为最有希望替代SiO2的HfO2由于结晶温度低等缺点,很难集成于现有的CMOS工艺中,新型Hf基高k栅介质的研究成为当务之急.据报道,在HfO2中引入N、Si、Al和Ta可大大改善其热力学稳定性,由此形成的高k栅介质具有优良的电学特性,基本上满足器件的要求.本文综述了这类先进的Hf基高k栅介质材料的最新研究进展.     

源漏硅化物扩散层分离技术对SOINMOS抗ESD的影响

采用金属硅化物扩散层分隔技术制备了源漏区具有不同硅化物挡板尺寸的环型栅PD SOIMOSFETs,通过CLP实验数据分析器件的硅化物隔离档板的尺寸对SOI NMOSTET抗ESD能力以及对多指栅ggnMOS管子导通均匀性的影响.结果显示,采用了硅化物隔离挡板的管子二次击穿电压明显提高;随着挡板尺寸增加,多指栅的导通均匀性得到明显改善.