Y 2 O 3 /Si MOS電容制備及特性研究
發(fā)布時間：2022-07-08 12:28
Si MOS器件是集成電路中非常重要的元件,隨著電路集成度不斷提高,要求器件的特征尺寸越來越小,傳統(tǒng)SiO2柵介質層相應地減薄到幾個原子層的厚度,這將導致一系列問題的出現,如柵漏電流急劇增加,器件的可靠性降低等。在此背景下,高K材料代替SiO2作為柵介質層成為重要的解決方案之一。在眾多的高K材料中,Y2O3是具有前景的高K材料之一,其具有較大的禁帶寬度（~5.6eV）,相對介電常數為15左右,化學性質穩(wěn)定,與Si具有較大的能帶帶偏及良好的熱穩(wěn)定性和晶格匹配。本文基于磁控濺射制備Y2O3薄膜的方法,采取不同的淀積和退火條件,在P型Si襯底上制備了8組不同的Y2O3/Si MOS電容樣品。光譜橢偏儀測試結果表明,各樣品的Y2O3介質層厚度約為9nm。XPS分析表明,在Y2O3/Si界面處,Si存在Si*、Si...
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Si MOS器件尺寸縮小及面臨的挑戰(zhàn)
1.3 高K柵介質材料及應用條件
1.4 本文內容安排
第二章 柵介質及MOS電容特性的表征方法
2.1 柵介質結構特性表征
2.1.1 光譜橢偏儀
2.1.2 原子力顯微鏡
2.1.3 X射線光電子能譜
2.2 MOS電容C-V特性
2.2.1 MOS電容結構
2.2.2 MOS電容理想C-V特性
2.3 MOS系統(tǒng)中電荷的構成及表征
2.3.1 MOS系統(tǒng)中的電荷構成
2.3.2 界面態(tài)密度的計算
2.4 MOS電容漏電流機制
2.5 本章小結
第三章 Y_2O_3/Si MOS電容制備及結構特性分析
3.1 磁控濺射法
3.2 Y_2O_3/Si MOS電容制備
3.2.1 磁控濺射法淀積Y_2O_3工藝研究
3.2.2 實驗組設置及MOS電容制備
3.3 橢偏儀及AFM測試
3.3.1 橢偏儀測試
3.3.2 AFM測試
3.4 XPS測試及結果分析
3.4.1 介質層及Y_2O_3/Si界面XPS分析
3.4.2 Y_2O_3/Si能帶帶偏分析
3.5 本章小結
第四章 Y_2O_3/Si MOS電容電學特性測試及分析
4.1 C-V測試及結果分析
4.2 I-V測試及結果分析
4.3 Y_2O_3/Si MOS電容漏電流機理分析
4.4 本章小結
第五章 總結和展望
5.1 總結
5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2015全球半導體市場增3.4%日本增2%[J]. 季建平. 半導體信息. 2015 (03)
[2]SrHfON高k柵介質薄膜的漏電特性研究[J]. 王雪梅,劉正堂,馮麗萍. 真空科學與技術學報. 2013(08)
[3]稀土元素摻雜的Hf基柵介質材料研究進展[J]. 鄭曉虎,黃安平,楊智超,肖志松,王玫,程國安. 物理學報. 2011(01)
[4]高介電材料Y2O3薄膜的微結構及界面特性的研究[J]. 汪洋,侯建朝. 硅酸鹽通報. 2010(05)
[5]退火處理對Y2O3薄膜結構和光學性能的影響[J]. 閆鋒,劉正堂,劉文婷,劉其軍. 材料導報. 2010(16)
[6]La基高k柵介質的研究進展[J]. 陳偉,方澤波,馬錫英,諶家軍,宋經緯. 微納電子技術. 2010(05)
[7]XPS光電子峰和俄歇電子峰峰位表[J]. 劉芬,趙志娟,邱麗美,趙良仲. 分析測試技術與儀器. 2009(01)
[8]高k柵介質的可靠性問題[J]. 王楠,汪輝. 半導體技術. 2009(01)
[9]高k柵介質材料的研究進展[J]. 楊智超. 赤峰學院學報(自然科學版). 2008(04)
[10]高介電常數柵介質的性能及與硅襯底間的界面穩(wěn)定性[J]. 屠海令,杜軍. 稀有金屬. 2007(03)
碩士論文
[1]HfAlO/SiC MOS結構制備與特性研究[D]. 魏海亮.西安電子科技大學 2014
[2]高κ圍柵MOSFET器件的柵極隧穿電流研究[D]. 石利娜.西安電子科技大學 2014
[3]GaAs MOS結構界面特性研究[D]. 劉琛.西安電子科技大學 2013
[4]高κ柵介質NdAlO3經時擊穿特性研究[D]. 張旭杰.西安電子科技大學 2013
[5]高k NdAlO3/SiO2堆棧柵MIS結構的電特性研究[D]. 王志林.西安電子科技大學 2012
[6]高κ柵介質LaAlO3的電學特性研究[D]. 張昊.西安電子科技大學 2011
[7]高κ柵介質MOS器件電學特性的研究[D]. 劉世宏.西安電子科技大學 2011
[8]SiC MOS界面特性的電導法研究[D]. 李林茂.大連理工大學 2010
[9]原子層淀積Al2O3高k柵介質實驗和理論研究[D]. 施煜.復旦大學 2009
本文編號：3657028
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Si MOS器件尺寸縮小及面臨的挑戰(zhàn)
1.3 高K柵介質材料及應用條件
1.4 本文內容安排
第二章 柵介質及MOS電容特性的表征方法
2.1 柵介質結構特性表征
2.1.1 光譜橢偏儀
2.1.2 原子力顯微鏡
2.1.3 X射線光電子能譜
2.2 MOS電容C-V特性
2.2.1 MOS電容結構
2.2.2 MOS電容理想C-V特性
2.3 MOS系統(tǒng)中電荷的構成及表征
2.3.1 MOS系統(tǒng)中的電荷構成
2.3.2 界面態(tài)密度的計算
2.4 MOS電容漏電流機制
2.5 本章小結
第三章 Y_2O_3/Si MOS電容制備及結構特性分析
3.1 磁控濺射法
3.2 Y_2O_3/Si MOS電容制備
3.2.1 磁控濺射法淀積Y_2O_3工藝研究
3.2.2 實驗組設置及MOS電容制備
3.3 橢偏儀及AFM測試
3.3.1 橢偏儀測試
3.3.2 AFM測試
3.4 XPS測試及結果分析
3.4.1 介質層及Y_2O_3/Si界面XPS分析
3.4.2 Y_2O_3/Si能帶帶偏分析
3.5 本章小結
第四章 Y_2O_3/Si MOS電容電學特性測試及分析
4.1 C-V測試及結果分析
4.2 I-V測試及結果分析
4.3 Y_2O_3/Si MOS電容漏電流機理分析
4.4 本章小結
第五章 總結和展望
5.1 總結
5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2015全球半導體市場增3.4%日本增2%[J]. 季建平. 半導體信息. 2015 (03)
[2]SrHfON高k柵介質薄膜的漏電特性研究[J]. 王雪梅,劉正堂,馮麗萍. 真空科學與技術學報. 2013(08)
[3]稀土元素摻雜的Hf基柵介質材料研究進展[J]. 鄭曉虎,黃安平,楊智超,肖志松,王玫,程國安. 物理學報. 2011(01)
[4]高介電材料Y2O3薄膜的微結構及界面特性的研究[J]. 汪洋,侯建朝. 硅酸鹽通報. 2010(05)
[5]退火處理對Y2O3薄膜結構和光學性能的影響[J]. 閆鋒,劉正堂,劉文婷,劉其軍. 材料導報. 2010(16)
[6]La基高k柵介質的研究進展[J]. 陳偉,方澤波,馬錫英,諶家軍,宋經緯. 微納電子技術. 2010(05)
[7]XPS光電子峰和俄歇電子峰峰位表[J]. 劉芬,趙志娟,邱麗美,趙良仲. 分析測試技術與儀器. 2009(01)
[8]高k柵介質的可靠性問題[J]. 王楠,汪輝. 半導體技術. 2009(01)
[9]高k柵介質材料的研究進展[J]. 楊智超. 赤峰學院學報(自然科學版). 2008(04)
[10]高介電常數柵介質的性能及與硅襯底間的界面穩(wěn)定性[J]. 屠海令,杜軍. 稀有金屬. 2007(03)
碩士論文
[1]HfAlO/SiC MOS結構制備與特性研究[D]. 魏海亮.西安電子科技大學 2014
[2]高κ圍柵MOSFET器件的柵極隧穿電流研究[D]. 石利娜.西安電子科技大學 2014
[3]GaAs MOS結構界面特性研究[D]. 劉琛.西安電子科技大學 2013
[4]高κ柵介質NdAlO3經時擊穿特性研究[D]. 張旭杰.西安電子科技大學 2013
[5]高k NdAlO3/SiO2堆棧柵MIS結構的電特性研究[D]. 王志林.西安電子科技大學 2012
[6]高κ柵介質LaAlO3的電學特性研究[D]. 張昊.西安電子科技大學 2011
[7]高κ柵介質MOS器件電學特性的研究[D]. 劉世宏.西安電子科技大學 2011
[8]SiC MOS界面特性的電導法研究[D]. 李林茂.大連理工大學 2010
[9]原子層淀積Al2O3高k柵介質實驗和理論研究[D]. 施煜.復旦大學 2009
本文編號：3657028
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