衬底温度对HfO_xN_y薄膜相关物性的影响

采用射频反应磁控溅射法制备了HfOxNy栅介质薄膜,并研究了HfOxNy栅介质薄膜的化学特性和界面结构随淀积温度的变化而发生的变化规律。光电子能谱测试表明,随着衬底温度的升高,薄膜中的氮含量也随之增加。傅立叶红外吸收光谱研究表明,随着淀积温度的增加,界面层SiO2的厚度也逐渐增高。     

HfOxNy的场发射特性

用直流溅射和高温退火相结合的方法制备了HfOxNy薄膜并测试了其场发射性能，发现其具有较低的开启电场、较大的发射电流密度以及很好的发射稳定性. 高压“锻炼”对提高HfOxNy场发射性能起着关键作用，这与高压“锻炼”下薄膜内部结构和表面性质的改变有关. 对场发射机理的研究表明，HfOxNy的场发射符合经典的FN隧穿理论.     

氧分压对HfOxNy薄膜结构和光学性能的影响

用磁控反应溅射法在不同氧分压下制备了氮氧化铪薄膜.沉积过程在氧气、氮气和氩气的气氛中进行,衬底为多光谱ZnS,沉积温度为室温.用X射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计等分别研究了不同氧分压下HfOxNy薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能等.XRD分析表明随着氧分压的降低,薄膜的晶体结构由氧化铪转变为氮氧化铪相;SEM和AFM分析表明不同氧分压下沉积的薄膜都为柱状结构,氧分压较低时薄膜表面粗糙度较大;镀膜之后,在0.35～2μm范围内,薄膜的透过率变化有显著差异,在2～12μm波段,薄膜透过率和未镀膜衬底透过率相当,变化不明显.     

Effects of nitrogen incorporation by plasma immersion ion implantation on electrical characteristics of high-k gated MOS devices

Nitridation treatments are generally used to enhance the thermal stability and reliability of high-k dielectric. It is observed in this work that, the electrical characteristics of high-k gated MOS devices can be significantly improved by a nitridation treatment using plasma immersion ion implantation (PIII). Equivalent oxide thickness, (EOT) and interface trap density of MOS devices are reduced by a proper PIII treatment. At an identical EOT, the leakage current of devices with PIII nitridation can be reduced by about three orders of magnitude. The optimal process conditions for PIII treatment include nitrogen incorporation through metal gate, ion energy of 2.5 keV, and implantation time of 15 min.     

高介电HfO_xN_y薄膜的制备及其光学性能研究

采用直流反应磁控溅射方法,在硅衬底制备了高介电HfOxNy薄膜。用椭偏仪研究了后期退火处理对薄膜光学性质的影响,结果表明,薄膜的折射率随退火温度的升高而增加,这主要是由于高温退火导致薄膜内部缺陷减少,使得薄膜松散的内部结构变得更加致密;薄膜的消光系数随退火温度的升高而降低,这是由于因为退火后薄膜内的缺陷减少。光学禁带宽度随退火温度的升高而增加,这是由于退火过程中薄膜中N含量的减少而导致。     

HfOxNy栅介质薄膜的电学特性

用直流溅射方法制备了HfOxNy薄膜，对其电学特性和导电机理进行了研究. 实验结果表明,引入铪缓冲层并在氮气中退火有助于改善电学性能. 研究了薄膜在电场下的漏电机理，发现在负向低电场下I-V特性遵从欧姆规律，在中强电场下导电机制遵从空间电荷限制电流理论.