隨著微電子技術(shù)向深納米尺度邁進(jìn),場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的特征尺寸—柵極長(zhǎng)度在不斷縮小,柵極氧化物介質(zhì)層的厚度也相應(yīng)減小,由此帶來(lái)了柵極漏電流急劇增大以及氧化層介質(zhì)擊穿的問(wèn)題,成為半導(dǎo)體器件尺寸進(jìn)一步縮小的技術(shù)瓶頸。為了突破這一難題,研究人員正在研究高k柵介質(zhì)材料。HfO₂和Al₂O₃等高k柵介質(zhì)材料具有更高的介電常數(shù)以及優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì),可以增加晶體管驅(qū)動(dòng)電流和晶體管開(kāi)關(guān)速度。在金屬氧化物晶體管器件向更小尺寸邁進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn),預(yù)計(jì)HfO₂和Al₂O₃等高k材料將替代SiO₂、SiO_xN_y和Si₃N₄等傳統(tǒng)材料成為更合適在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展的柵極氧化物介質(zhì)。目前大多數(shù)報(bào)導(dǎo)研究了高k柵介質(zhì)納米薄膜的電學(xué)、光學(xué)等物理性能,但是針對(duì)其力學(xué)性能特別是在50 nm尺度以下的超薄薄膜的力學(xué)性能研究較為缺乏。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管如此高精度的納米器件中,柵介質(zhì)薄膜在工作時(shí)受到外界...

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(zhì)材料
        1.2.1 高k柵介質(zhì)材料的簡(jiǎn)介
        1.2.2 高k柵介質(zhì)材料的選擇
        1.2.3 高k柵介質(zhì)材料的發(fā)展與挑戰(zhàn)
    1.3 高k柵介質(zhì)納米薄膜材料的力學(xué)性能表征
        1.3.1 高k柵介質(zhì)納米薄膜材料力學(xué)性能表征的意義
        1.3.2 高k柵介質(zhì)納米薄膜材料力學(xué)性能國(guó)內(nèi)外表征現(xiàn)狀
        1.3.3 高k柵介質(zhì)納米薄膜材料力學(xué)性能表征存在的問(wèn)題
    1.4 本課題研究的意義及主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.1 引言
    2.2 鍍膜設(shè)備介紹
        2.2.1 蜂窩狀載體原子層沉積設(shè)備
        2.2.2 手套箱內(nèi)置原子層沉積設(shè)備
    2.3 觀測(cè)設(shè)備介紹
        2.3.1 Bruker ContourGT-K3D光學(xué)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(xué)操縱設(shè)備介紹
        2.4.1 布魯克原子力顯微鏡
        2.4.2 SEM/SPM聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)方法
    3.1 原子層沉積技術(shù)
    3.2 納米壓痕技術(shù)
    3.3 彈性模量計(jì)算方法
        3.3.1 經(jīng)典力學(xué)O-P法
        3.3.2 Hertz接觸理論
        3.3.3 Sneddon計(jì)算方法
    3.4 去基底效應(yīng)計(jì)算方法
        3.4.1 Gao模型
        3.4.2 J Hay模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 Al₂O₃ 納米薄膜力學(xué)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(jié)構(gòu)表征
    4.4 Al₂O₃ 納米薄膜的力學(xué)性能表征
        4.4.1 Al₂O₃ 納米薄膜的壓痕實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.4.2 Al₂O₃ 納米薄膜的彈性模量計(jì)算
        4.4.3 Al₂O₃ 納米薄膜的力學(xué)性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 HfO₂ 納米薄膜力學(xué)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(jié)構(gòu)表征
    5.4 HfO₂ 超薄納米薄膜的力學(xué)性能表征
        5.4.2 HfO₂ 超薄納米薄膜的彈性模量計(jì)算
        5.4.3 HfO₂ 納米薄膜的力學(xué)性能分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3807973