高介電常數(shù)薄膜的制備及性能研究.pdf

1、摘要廠／I隨著大規(guī)模集成電路的集成度不斷提高，通常以Si02作為MOS結(jié)構(gòu)的柵極絕緣介質(zhì)材料，但由于其介電常數(shù)低(36左右)等原因從而難以應(yīng)用到更高集成度的電路中。因此，自從八十年代中期以來(lái)，人們就開(kāi)始研究高電介質(zhì)材料替代Si02作為MOS結(jié)構(gòu)的柵極絕緣介質(zhì)材料，來(lái)滿足器件微型化，電路集成度驟增的趨勢(shì)的要求。鈣鈦礦類材料和簡(jiǎn)單金屬氧化物類材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它們之中有許多是優(yōu)良的電介質(zhì)材料并且具有較高的介電常數(shù)。屬于鈣鈦礦類

2、材料的Bi2Ti207薄膜和屬于簡(jiǎn)單金屬氧化物類材料的Ti02薄膜是制作動(dòng)態(tài)隨柵極材料的兩種主要候選材料。器中電容介質(zhì)和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管本文采用化學(xué)溶液分解法(CSD)，以硝酸鉍、硝酸鑭和鈦酸四丁酯為原料制備了摻鑭的Bi2Ti207薄膜。希望通過(guò)摻鑭進(jìn)一步改進(jìn)Bi2Ti207薄膜的質(zhì)量。研究了退火溫度、退火時(shí)間和鑭摻雜濃度對(duì)薄膜結(jié)晶、表面形貌和物理性能的影響。采用金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD)法制備了Ti02薄膜，研究了退火溫度、退

3、火時(shí)間對(duì)薄膜結(jié)晶性、表面形貌和電學(xué)性質(zhì)的影響。最后對(duì)反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕Bi2Ti207和Ti02薄膜的刻蝕速率等問(wèn)題進(jìn)行了初步研究。／本論文主要結(jié)論如下：(、ICSD法制備摻鑭Bi2Ti207電介質(zhì)薄膜的研究經(jīng)低溫預(yù)處理的薄膜在退火后其XRD衍射圖衍射背底也較低。在退火溫度為600℃，退火時(shí)間為10min的條件下?lián)借|Bi2Ti207薄膜的結(jié)晶性較好?！觥畉3使用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)對(duì)Bi2Ti207薄膜材料和Ti02薄膜材料刻蝕

4、的初步研究確定了一定刻蝕條件下薄膜的刻蝕速度。例如，在SF6的流量為30sccm，RF輸出功率為200W的條件下，Bi2Ti207薄膜材料的刻蝕速率為1150A／min：在SF6的流量為30sccm，RF輸出功率為30W的條件下，Ti02薄膜材料的刻蝕速率為306A／rain。用sF6氣伴刻蝕Ti02薄膜得到的表面干凈，均勻，因此適用于刻蝕Ti02薄膜。yV，v。／關(guān)鍵詞：化學(xué)溶液分解法，Bij喻7，金屬有杭化合物氣相沉積法，Ti02，