快速退火对HfO_2高k薄膜结构和电学性能的影响

文章采用射频反应磁控溅射法在p型Si(100)衬底上制备了HfO2高k薄膜,并对样品进行了N2气氛快速退火处理。对薄膜进行了Raman光谱、UV-VIS-NIR透过光谱、XPS以及C-V特性的分析,研究了快速退火对HfO2薄膜结构、成分、禁带宽度和电学特性的影响。结果表明,HfO2薄膜有良好的非晶稳定性,组分基本符合化学剂量比。经N2气氛快速退火处理后,薄膜的化学剂量比得到改善,禁带宽度增大,且薄膜内的固定电荷密度和平带电压偏移减小。

漂移区覆盖高k薄膜的高压LDMOS器件优化设计

为了获得高耐压、低导通电阻的横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件,综合利用高介电常数(高k)薄膜技术和场板技术,设计出一种漂移区表面采用"高k薄膜+氧化层+场板"结构的功率器件,有效降低了PN结弯角高电场和场板边缘峰值电场。使用器件仿真工具MEDICI进行验证,并分析高k薄膜厚度、氧化层厚度、高k薄膜相对介电常数以及栅场板长度对器件性能的影响,最终实现了耐压达到820V、比导通电阻降至13.24Ω.mm2且性能稳定的LDMOS器件。

高耐压LDMOS用的高K薄膜湿法刻蚀研究

为了对横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件所采用的锆钛酸铅(PZT)高介电常数(高K)薄膜进行微图形化,对湿法刻蚀过程中腐蚀液、光刻、刻蚀等工艺进行了优化研究,发现由BOE+HCl+HNO3+H2O+缓冲剂组成的腐蚀液刻蚀效果较好。刻蚀结果表明,所刻蚀薄膜的厚度约为600nm,最小线条宽度约为3μm,侧蚀比减小到1.07∶1,符合功率器件制备的尺度要求,由此所制备的LDMOS器件耐压提高了近2倍。

电子束蒸发制备HfO_2高k薄膜的结构特性

使用高真空电子束蒸发在p型Si(1 0 0 )衬底上制备了高kHfO2 薄膜 .俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学配比 ;x射线衍射测量表明刚沉积的薄膜是近非晶的 ,高温退火后发生部分晶化 ;原子力显微镜和扫描电子显微镜检测显示在高温退火前后薄膜均具有相当平整的表面 ,表明薄膜具有优良的热稳定性 ;椭偏测得在 6 0 0nm处薄膜折射率为 2 0 9;电容 电压测试得到的薄膜介电常数为 1 9.这些特性表明高真空电子束蒸发是一种很有希望的制备作为栅介质的HfO2

Er_2O_3高介电常数薄膜的结构和介电性能的研究

采用射频磁控反应溅射技术,在不同的Ar∶O2条件下制备Er2O3薄膜,然后把样品分别在600、700和800℃退火60min,研究分析了Ar∶O2比例和退火温度对样品的结构和介电性能的影响。结果表明:600℃以上退火处理后,Er2O3薄膜从非晶态转变为多晶,使薄膜的介电常数和击穿场强明显增加,漏电流密度减小,但不同的退火温度对这些性能的影响不大,退火温度的提高会在Si和Er2O3薄膜的界面形成类SiO2过渡层。但Ar∶O2比对薄膜的结晶性能和介电性能影响不大,但工作气体中较少的Ar会导致在Si和Er2O3薄膜的界面形成类SiO2过渡层。

XPS测量稀土氧化物薄膜禁带宽度的可行性研究

采用射频磁控溅射法在石英衬底和Si衬底上分别生长了Er2O3,Tm2O3和Yb2O3三种稀土氧化物薄膜。分别利用光学方法和X射线光电子能谱测量法对以上三种稀土氧化物的禁带宽度进行了测量,并将测量结果进行了对比研究。采用光学方法测量的Er2O3,Tm2O3和Yb2O3的带隙分别是(6.3±0.1),(5.8±0.1)和(7.1±0.1)eV;而采用X射线光电子能谱法测量的这三种材料的禁带宽度分别为(6.2±0.2),(6.0±0.2)和(6.9±0.2)eV。两种测量结果的对比分析表明:在误差允许的范围内,利用X射线光电子能谱方法测量稀土氧化物的禁带宽度是可行的。

原子层沉积系统设计的研究

本文介绍作者自行设计的原子层沉积(ALD)实验系统和所沉积薄膜的检测结果。为了研究ALD技术,作者设计了一套试验性的ALD沉积系统。该系统主要由反应腔、前驱体容器、真空泵、控制系统等部件构成。两个前驱体容器带有加热装置,支持气体或液体前驱体。前驱体、反应腔的温度,沉积过程中气体的交替,以及各种参数都可以设定,并由控制系统自动控制。在系统测试中,使用Al2(CH3)3和H2O作为前驱体,在含有Si-H键的Si基片上沉积Al2O3高k介质薄膜。使用电子探针分析仪分析薄膜成分后,证实了所沉积的薄膜是Al2O3。使用XPS分析薄膜表面时只检测到Al,O元素,没有检测到Si元素,说明Al2O3薄膜是连续的,完整地覆盖了Si表面。使用X射线光电子谱检测元素面分布的结果显示,Al,O在Si上的分布具有较好均一性,表明Al2O3薄膜的均匀性良好。使用电子束照射已沉积Al2O3的Si基片时,发现有大量电子累积在薄膜表面,说明所沉积的Al2O3具有良好的介电性。