高介电常数La_(2)O_(3)材料的制备方法及其介电性能研究进展

在众多高介电常数栅介质材料中氧化镧(La_(2)O_(3))因带隙大、热稳定性良好等特点而具有代替传统SiO_(2)栅介质材料的潜力。介绍了La_(2)O_(3)薄膜的制备方法,综述了目前改善La_(2)O_(3)薄膜介电性能的方法并展望了其未来发展前景。

超低介电常数的多孔F-pSiCOH薄膜制备及其紫外固化处理

面向高性能集成电路可靠性设计要求之下,开展以硅集成电路(IC)三维集成器件超低介电常数的介电薄膜研究。采用化学气相沉积法制备了一种超低介电常数(k)值的多孔F-pSiCOH薄膜。利用傅里叶变换红外光谱测定了多孔F-pSiCOH薄膜的化学结构和化学键,并探究了紫外线辐射对多孔F-pSiCOH薄膜机械性能的影响。结果表明:纳米孔和氟原子的引入能有效地降低介电常数,使多孔F-SiCOH薄膜的k值为2.15。紫外固化处理增强了多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量,使多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量从4.84GPa增大到5.76GPa,力学性能得到优化。

基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag多层结构的介电常数近零超低开关阈值光学双稳态器件

光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零的大场增强的同时,还引入了具有大非线性系数的材料,并基于有限元法研究了介电常数近零层的厚度和长度对光学双稳态的影响.研究结果表明,光学双稳态随介电常数近零层的厚度和长度的增大而变得愈发显著,在通信波段的开关阈值低至约10^(-6)W/cm^(2),与之前报道的基于介电常数近零材料的光学双稳态相比,降低了9个数量级,展现了在光子集成电路产业化中的巨大应用潜力.

基于近零介电常数超材料的液晶可调带通滤波器设计方法研究

可调带通滤波器是物联网、卫星通信、智能天线等系统中不可缺少的关键器件之一。针对目前对可调带通滤波器小型化、低成本和高集成度等特点的应用需求,提出了一种基于液晶材料的可调带通滤波器设计方法。通过微带传输线结构实现了近零介电常数(epsilon near zero,ENZ)超材料单元结构的设计,并利用ENZ超材料的窄通道隧穿效应有效实现了窄带滤波功能,通过将3个ENZ超材料单元结构串联从而完成了带通滤波器基本结构的设计。在此基础上,将微波液晶材料引入ENZ超材料的隧穿通道中,利用液晶材料在外部驱动电压作用下介电参数可变的特性,最终实现了对带通滤波特性的有效调控。全波数值仿真结果表明,所提出的基于ENZ超材料的液晶带通滤波器能够实现中心频率15.88~16.73 GHz的调控,从而验证了设计方法的有效性。

高介电常数材料在半导体存储器件中的应用

高介电常数材料是当前微电子行业最热门的研究课题之一。它的应用为解决当前半导体器件尺寸缩小导致的栅氧层厚度极限问题提供了可能性 ,同时利用一些高介电常数材料具有的特殊物理特性 ,可实现具有特殊性能的新型器件。文中主要介绍几类常用的高介电常数材料的特性和制备方法 。

高介电常数栅极电介质材料的研究进展

随着半导体技术的飞速发展,作为硅基集成电路核心器件的 MOSFET 的特征尺寸正以摩尔定律的速度缩小。然而,当传统栅介质层 SiO_2的厚度减小到原子尺寸时,由于量子隧穿效应的影响,SiO_2将失去介电性能,致使器件无法正常工作。因此,必须寻找新的高介电常数材料来替代它。目前,高介电常数材料是微电子行业最热门的研究课题之一。主要介绍了栅介质层厚度减小所带来的问题(即研究高介电常数材料的必要性)、新型栅电介质材料的性能要求,并简要介绍和评述了近期主要高介电常数栅介质材料的研究状况及其应用前景。

新型低介电常数材料研究进展

在超大规模集成电路中,随着器件集成度的提高和延迟时间的进一步减小,需要应用新型低介电常数(k<3)材料。本文介绍了当前正在研究和开发的几种低介电材料,其中包括聚合物、掺氟、多孔和纳米介电材料。

高介电常数材料的介电常数测量方法研究

高介电常数材料在未喷涂电极前,如何测准他的介电常数,以判断该材料质量是否满足要求是一个困难。本文介绍一种通过恒压力电极,对给定的高介电常数材料在该电极下产生的气隙厚度进行计算,并利用该气隙厚度对所测到的电容量测量值进行校核,得到该批材料较准确的介电常数值,以对该批材料质量进行评判,从而避免生产中不必要的人力、物力和财力的浪费。

ULSI低介电常数材料制备中的CVD技术

综述了制备ULSI低介电常数材料的各种CVD技术。详细介绍PCVD技术淀积含氟氧化硅薄膜、含氟无定型碳膜与聚酰亚胺类薄膜的工艺 ,简要介绍了APCVD技术淀积聚对二甲苯类有机薄膜及RTCVD技术淀积SiOF薄膜的工艺。

VLSI互连线系统中的低介电常数材料与工艺研究

阐述了超大规模集成电路 ( VLSI)特征尺寸的减小及互连线层数增加引起的互连线电容增加的问题。具体总结了为提高 VLSI的速度而采用的低介电常数材料及其制备工艺 ,对在连线间形成空气间隙来降低线间电容的方法也进行了介绍。最后 ,展望了低介电常数材料在 VL SI互连线系统中的应用前景。

低介电常数材料和氟化非晶碳薄膜的研究进展

目前微电子器件正经历着一场材料结构的变革。由于其特征尺寸进入到100nm,由内部金属连线的电阻和线间绝缘介质层的电容构成的阻容延时已经成为限制器件性能的主要因素。用电阻更小的铜取代目前使用的铝作金属连线,用低介电常数(低 K)材料取代二氧化硅作线间介质成为重要的、应用价值巨大的研究课题。着重叙述了具有低介电常数的氟化非晶碳薄膜的研究进展。

一维掺杂光子晶体嵌入负介电常数材料和负磁导率材料的性质(英文)

对一维掺杂光子晶体嵌入负介电常数材料和负磁导率材料中缺陷模的透射性质进行了研究.利用转移矩阵方法,分别计算了负介电常数材料和负磁导率材料的反射相位谱和一维掺杂光子晶体的透射相位谱.研究发现,在特定条件下,负介电常数材料和负磁导率材料的反射相位以及一维掺杂光子晶体的往返透射相位之和是0或者2π的整数倍.这样的研究结果表明,在满足一定的条件下,一维掺杂的光子晶体嵌入负介电常数材料和负磁导率材料中后,无论杂质的厚度多大,在光子带隙中仅出现一个缺陷模.而且,由于负介电常数材料和负磁导率材料性质的限制,单个缺陷模的品质因子会大大提高.

作为高介电常数栅介质材料的LaErO_3薄膜热稳定性和电学性质的研究

采用脉冲激光淀积法在硅衬底上生长了LaErO3薄膜,用X射线衍射仪、X射线电子能谱仪、高分辨透射电子显微镜研究了该薄膜的热学和电学性质.通过电容-电压测量得到了较好的电容-电压曲线,计算得出等效SiO2厚度为1.4nm.通过高分辨电镜可以看出即使经过700℃30sN2中快速热退火处理LaErO3薄膜与硅衬底之间的反应层也仅有几个原子层的厚度.X射线电子能谱分析得到非常少量的SiO2在沉积的过程中形成.测量的热学和电学性质表明LaErO3薄膜是高介电常数栅介质材料非常有前途的候选材料.

含损耗型负介电常数材料的光栅结构透射特性

将损耗型负介电常数材料-光子晶体匹配的异质结构作为基本单元排列成周期性结构,组成一种新型的光栅结构,利用有限元分析方法计算了该结构的透射特性。通过分别对比不同的光栅周期长度以及异质结构在光栅结构中不同占比对透射率的影响,确定了光栅结构的透射率与单独的异质结构相比有显著的提高。同时,通过对电磁场的分析,解释了该光栅结构透射率提高的物理原因,这是由光栅结构对电磁场的周期性调制作用导致的。

低介电常数材料在超大规模集成电路工艺中的应用

本文概述了低介电常数材料(LowkMaterials)的特点、分类及其在集成电路工艺中的应用。指出了应用低介电常数材料的必然性,最后举例说明了低介电常数材料依然是当前集成电路工艺研究的重要课题,并展望了其发展前景。

低介电常数材料研究及进展

叙述了集成电路制造技术的发展及低介电常数(κ)金属介电层的研究背景,回顾了传统SiO2作为金属介电层所面临的问题,低κ材料取代传统SiO2介电材料是解决上述问题的有效方法。分析了低κ材料的性能要求,论述了改性SiO2基介电材料、氟化非晶碳材料、有机介电材料和复合介电材料4大类低κ材料国内外研究进展,认为现有的各种低κ材料都存在一些优缺点,表明获得综合性能优异的低κ材料才是最终目的。认为可通过分子设计制备低κ材料,研究分子结构与性能之间的关系,从而摸索出适合低κ材料的研究方法。

上海有机所在低介电常数材料研究领域取得新进展

随着极大规模集成电路的发展，芯片中的互连线密度不断增加，互连线的宽度和间距不断减小，因此由互连电阻（R）和电容（C）所产生的寄生效应越来越明显，进而使信号发生严重延迟。为解决这一问题，最有效的方法是使用低介电常数互联材料。目前业界普遍使用造孔技术，将空气引入到固体薄膜的微孔中。由于空气的介电常数为1，如此可以大幅度降低绝缘层的介电常数。

低介电常数材料的高可靠性技术的确立

日本日立制作所(日立制作所)和日立化成工业(日立化成工业)株式会社开发了大大提高下一代LSI所必须的低介电常数材料的可信度的技术。以造成低介电常数材料电气劣化的机械装置为首，在阐明造成电气劣化原因的同时，提出了在分子水平上适用的抑制劣化技术，使低介电材料寿命得到了飞越性提高。

近零介电常数材料中的非线性光学效应研究进展

非线性光学效应在现代光子学中具有极其重要的应用,但通常非线性光学效应需要强的激光光源及长的光与物质作用距离,这些需求与现代芯片上可集成光学器件构架以及超表面器件是不符的.因此,获得更强非线性性质的材料是实现低功耗、小型器件应用的关键一步.近年来,一种介电常数消失的新型材料体系,即近零介电常数材料,被报道在亚波长传播长度下具有前所未有的巨大非线性效应及超快响应.本文主要对ENZ材料及其各种非线性光学现象做简要综述,并指出该研究领域未来一些可能的研究方向.

介电常数近零材料的光学辐射增强

采用各向异性磁导率近零介电常数壳层的柱形结构来实现光学辐射的增强。首先,建立研究壳层磁导率各向异性柱形结构光学散射的全波电磁散射理论;然后,通过调节柱形结构核层介电常数、壳层磁导率分别观察各向同性壳层柱形结构和各向异性壳层柱形结构功率增强因子的变化规律,并将各向同性壳层柱形结构的电场与各向异性壳层柱形结构的电场进行比较。研究结果表明:增大各向同性柱形结构壳层的磁导率,以及增大各向异性壳层柱形结构核层介电常数,可以使柱形结构的光学辐射得到加强,并且实现光学辐射增强的内半径得以减小;此外,文章研究的各向异性壳层柱形结构的电场比各向同性壳层柱形结构电场更大更稳定,从而各向异性壳层柱形结构具有更好的可调性和稳定性。