微納器件介電薄膜的制造工藝與特性研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integrated Circuits）的高速發(fā)展，晶體管尺寸越來越小，M-I-M電容密度的要求也越來越高，傳統(tǒng)介質(zhì)SiO2已逐漸不能滿足日益增長的性能需求。為應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，高介電常數(shù)（high-k）材料被引入以替代SiO2，其可以在保持等效厚度不變的條件下增加?xùn)沤橘|(zhì)的物理厚度，大大減小直接隧穿效應(yīng)和柵介質(zhì)承受的電場強度，或在MIM電容應(yīng)用中極大地提高電容密度。
　　本文第一

2、部分先以CVD生長Ta2O5、ALD生長Al2O3和ZnO，制備相應(yīng)樣品并利用TEM及AFM進行薄膜表征，發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)薄膜生長前后表面粗糙度的變化，提出“表面光滑作用”理論;再制備基于Ta2O5薄膜的MIM器件，測量其電學(xué)特性，并結(jié)合“表面光滑作用”解釋I-V曲線不對稱性的形成原因，最后測量不同溫度條件下電學(xué)特性以厘清漏電機理。
　　本文第二部分針對La2O3與CeO2薄膜，首先利用XPS研究La2O3/Si結(jié)構(gòu)樣品在快速熱退火處理

3、后不同深度處的化學(xué)組成及化學(xué)鍵變化。實驗結(jié)果表明500℃熱退火會導(dǎo)致基底Si原子深入到La2O3薄膜內(nèi)部，在界面和薄膜主體處反應(yīng)生成硅酸鹽，造成薄膜性能退化。再研究CeO2/La2O3堆垛結(jié)構(gòu)中不同深度處化學(xué)組分和成鍵類型。通過分析Ce3d、La3d、Si2s和O1s的光電子能譜，發(fā)現(xiàn)La原子能擴散進入到CeO2薄膜中，在CeO2/La2O3界面處形成Ce-La混合氧化物，CeO2薄膜中共存有Ce3+和Ce4+離子。此外與單純的La2O