隨著微電子技術向深納米尺度邁進,場效應晶體管器件的特征尺寸—柵極長度在不斷縮小,柵極氧化物介質層的厚度也相應減小,由此帶來了柵極漏電流急劇增大以及氧化層介質擊穿的問題,成為半導體器件尺寸進一步縮小的技術瓶頸。為了突破這一難題,研究人員正在研究高k柵介質材料。HfO₂和Al₂O₃等高k柵介質材料具有更高的介電常數以及優(yōu)異的電學性質,可以增加晶體管驅動電流和晶體管開關速度。在金屬氧化物晶體管器件向更小尺寸邁進的技術節(jié)點,預計HfO₂和Al₂O₃等高k材料將替代SiO₂、SiO_xN_y和Si₃N₄等傳統材料成為更合適在半導體行業(yè)應用和發(fā)展的柵極氧化物介質。目前大多數報導研究了高k柵介質納米薄膜的電學、光學等物理性能,但是針對其力學性能特別是在50 nm尺度以下的超薄薄膜的力學性能研究較為缺乏。在場效應晶體管如此高精度的納米器件中,柵介質薄膜在工作時受到外界...

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 集成電路的發(fā)展
        1.1.2 MOS器件特征尺寸縮小的挑戰(zhàn)
    1.2 高k柵介質材料
        1.2.1 高k柵介質材料的簡介
        1.2.2 高k柵介質材料的選擇
        1.2.3 高k柵介質材料的發(fā)展與挑戰(zhàn)
    1.3 高k柵介質納米薄膜材料的力學性能表征
        1.3.1 高k柵介質納米薄膜材料力學性能表征的意義
        1.3.2 高k柵介質納米薄膜材料力學性能國內外表征現狀
        1.3.3 高k柵介質納米薄膜材料力學性能表征存在的問題
    1.4 本課題研究的意義及主要內容
第二章 實驗儀器
    2.1 引言
    2.2 鍍膜設備介紹
        2.2.1 蜂窩狀載體原子層沉積設備
        2.2.2 手套箱內置原子層沉積設備
    2.3 觀測設備介紹
        2.3.1 Bruker ContourGT-K3D光學顯微鏡
        2.3.2 Quanta250 掃描電子顯微鏡
        2.3.3 Tecnai G220 透射電子顯微鏡
        2.3.4 Titan G2 球差矯正分析透射電子顯微鏡
    2.4 力學操縱設備介紹
        2.4.1 布魯克原子力顯微鏡
        2.4.2 SEM/SPM聯合測試系統
    2.5 本章小結
第三章 實驗方法
    3.1 原子層沉積技術
    3.2 納米壓痕技術
    3.3 彈性模量計算方法
        3.3.1 經典力學O-P法
        3.3.2 Hertz接觸理論
        3.3.3 Sneddon計算方法
    3.4 去基底效應計算方法
        3.4.1 Gao模型
        3.4.2 J Hay模型
    3.5 本章小結
第四章 Al₂O₃ 納米薄膜力學性能原位表征
    4.1 引言
    4.2 Al₂O₃ 納米薄膜的制備
    4.3 Al₂O₃ 納米薄膜的結構表征
    4.4 Al₂O₃ 納米薄膜的力學性能表征
        4.4.1 Al₂O₃ 納米薄膜的壓痕實驗過程
        4.4.2 Al₂O₃ 納米薄膜的彈性模量計算
        4.4.3 Al₂O₃ 納米薄膜的力學性能分析
    4.5 本章小結
第五章 HfO₂ 納米薄膜力學性能原位表征
    5.1 引言
    5.2 HfO₂ 納米薄膜的制備
    5.3 HfO₂ 納米薄膜的結構表征
    5.4 HfO₂ 超薄納米薄膜的力學性能表征
        5.4.2 HfO₂ 超薄納米薄膜的彈性模量計算
        5.4.3 HfO₂ 納米薄膜的力學性能分析
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間所發(fā)表的學術論文



本文編號：3807973