Y 2 O 3 /Si MOS电容制备及特性研究
发布时间：2022-07-08 12:28
Si MOS器件是集成电路中非常重要的元件,随着电路集成度不断提高,要求器件的特征尺寸越来越小,传统SiO2栅介质层相应地减薄到几个原子层的厚度,这将导致一系列问题的出现,如栅漏电流急剧增加,器件的可靠性降低等。在此背景下,高K材料代替SiO2作为栅介质层成为重要的解决方案之一。在众多的高K材料中,Y2O3是具有前景的高K材料之一,其具有较大的禁带宽度（~5.6eV）,相对介电常数为15左右,化学性质稳定,与Si具有较大的能带带偏及良好的热稳定性和晶格匹配。本文基于磁控溅射制备Y2O3薄膜的方法,采取不同的淀积和退火条件,在P型Si衬底上制备了8组不同的Y2O3/Si MOS电容样品。光谱椭偏仪测试结果表明,各样品的Y2O3介质层厚度约为9nm。XPS分析表明,在Y2O3/Si界面处,Si存在Si*、Si...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Si MOS器件尺寸缩小及面临的挑战
1.3 高K栅介质材料及应用条件
1.4 本文内容安排
第二章 栅介质及MOS电容特性的表征方法
2.1 栅介质结构特性表征
2.1.1 光谱椭偏仪
2.1.2 原子力显微镜
2.1.3 X射线光电子能谱
2.2 MOS电容C-V特性
2.2.1 MOS电容结构
2.2.2 MOS电容理想C-V特性
2.3 MOS系统中电荷的构成及表征
2.3.1 MOS系统中的电荷构成
2.3.2 界面态密度的计算
2.4 MOS电容漏电流机制
2.5 本章小结
第三章 Y_2O_3/Si MOS电容制备及结构特性分析
3.1 磁控溅射法
3.2 Y_2O_3/Si MOS电容制备
3.2.1 磁控溅射法淀积Y_2O_3工艺研究
3.2.2 实验组设置及MOS电容制备
3.3 椭偏仪及AFM测试
3.3.1 椭偏仪测试
3.3.2 AFM测试
3.4 XPS测试及结果分析
3.4.1 介质层及Y_2O_3/Si界面XPS分析
3.4.2 Y_2O_3/Si能带带偏分析
3.5 本章小结
第四章 Y_2O_3/Si MOS电容电学特性测试及分析
4.1 C-V测试及结果分析
4.2 I-V测试及结果分析
4.3 Y_2O_3/Si MOS电容漏电流机理分析
4.4 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015全球半导体市场增3.4%日本增2%[J]. 季建平. 半导体信息. 2015 (03)
[2]SrHfON高k栅介质薄膜的漏电特性研究[J]. 王雪梅,刘正堂,冯丽萍. 真空科学与技术学报. 2013(08)
[3]稀土元素掺杂的Hf基栅介质材料研究进展[J]. 郑晓虎,黄安平,杨智超,肖志松,王玫,程国安. 物理学报. 2011(01)
[4]高介电材料Y2O3薄膜的微结构及界面特性的研究[J]. 汪洋,侯建朝. 硅酸盐通报. 2010(05)
[5]退火处理对Y2O3薄膜结构和光学性能的影响[J]. 闫锋,刘正堂,刘文婷,刘其军. 材料导报. 2010(16)
[6]La基高k栅介质的研究进展[J]. 陈伟,方泽波,马锡英,谌家军,宋经纬. 微纳电子技术. 2010(05)
[7]XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表[J]. 刘芬,赵志娟,邱丽美,赵良仲. 分析测试技术与仪器. 2009(01)
[8]高k栅介质的可靠性问题[J]. 王楠,汪辉. 半导体技术. 2009(01)
[9]高k栅介质材料的研究进展[J]. 杨智超. 赤峰学院学报(自然科学版). 2008(04)
[10]高介电常数栅介质的性能及与硅衬底间的界面稳定性[J]. 屠海令,杜军. 稀有金属. 2007(03)
硕士论文
[1]HfAlO/SiC MOS结构制备与特性研究[D]. 魏海亮.西安电子科技大学 2014
[2]高κ围栅MOSFET器件的栅极隧穿电流研究[D]. 石利娜.西安电子科技大学 2014
[3]GaAs MOS结构界面特性研究[D]. 刘琛.西安电子科技大学 2013
[4]高κ栅介质NdAlO3经时击穿特性研究[D]. 张旭杰.西安电子科技大学 2013
[5]高k NdAlO3/SiO2堆栈栅MIS结构的电特性研究[D]. 王志林.西安电子科技大学 2012
[6]高κ栅介质LaAlO3的电学特性研究[D]. 张昊.西安电子科技大学 2011
[7]高κ栅介质MOS器件电学特性的研究[D]. 刘世宏.西安电子科技大学 2011
[8]SiC MOS界面特性的电导法研究[D]. 李林茂.大连理工大学 2010
[9]原子层淀积Al2O3高k栅介质实验和理论研究[D]. 施煜.复旦大学 2009
本文编号：3657028
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Si MOS器件尺寸缩小及面临的挑战
1.3 高K栅介质材料及应用条件
1.4 本文内容安排
第二章 栅介质及MOS电容特性的表征方法
2.1 栅介质结构特性表征
2.1.1 光谱椭偏仪
2.1.2 原子力显微镜
2.1.3 X射线光电子能谱
2.2 MOS电容C-V特性
2.2.1 MOS电容结构
2.2.2 MOS电容理想C-V特性
2.3 MOS系统中电荷的构成及表征
2.3.1 MOS系统中的电荷构成
2.3.2 界面态密度的计算
2.4 MOS电容漏电流机制
2.5 本章小结
第三章 Y_2O_3/Si MOS电容制备及结构特性分析
3.1 磁控溅射法
3.2 Y_2O_3/Si MOS电容制备
3.2.1 磁控溅射法淀积Y_2O_3工艺研究
3.2.2 实验组设置及MOS电容制备
3.3 椭偏仪及AFM测试
3.3.1 椭偏仪测试
3.3.2 AFM测试
3.4 XPS测试及结果分析
3.4.1 介质层及Y_2O_3/Si界面XPS分析
3.4.2 Y_2O_3/Si能带带偏分析
3.5 本章小结
第四章 Y_2O_3/Si MOS电容电学特性测试及分析
4.1 C-V测试及结果分析
4.2 I-V测试及结果分析
4.3 Y_2O_3/Si MOS电容漏电流机理分析
4.4 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015全球半导体市场增3.4%日本增2%[J]. 季建平. 半导体信息. 2015 (03)
[2]SrHfON高k栅介质薄膜的漏电特性研究[J]. 王雪梅,刘正堂,冯丽萍. 真空科学与技术学报. 2013(08)
[3]稀土元素掺杂的Hf基栅介质材料研究进展[J]. 郑晓虎,黄安平,杨智超,肖志松,王玫,程国安. 物理学报. 2011(01)
[4]高介电材料Y2O3薄膜的微结构及界面特性的研究[J]. 汪洋,侯建朝. 硅酸盐通报. 2010(05)
[5]退火处理对Y2O3薄膜结构和光学性能的影响[J]. 闫锋,刘正堂,刘文婷,刘其军. 材料导报. 2010(16)
[6]La基高k栅介质的研究进展[J]. 陈伟,方泽波,马锡英,谌家军,宋经纬. 微纳电子技术. 2010(05)
[7]XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表[J]. 刘芬,赵志娟,邱丽美,赵良仲. 分析测试技术与仪器. 2009(01)
[8]高k栅介质的可靠性问题[J]. 王楠,汪辉. 半导体技术. 2009(01)
[9]高k栅介质材料的研究进展[J]. 杨智超. 赤峰学院学报(自然科学版). 2008(04)
[10]高介电常数栅介质的性能及与硅衬底间的界面稳定性[J]. 屠海令,杜军. 稀有金属. 2007(03)
硕士论文
[1]HfAlO/SiC MOS结构制备与特性研究[D]. 魏海亮.西安电子科技大学 2014
[2]高κ围栅MOSFET器件的栅极隧穿电流研究[D]. 石利娜.西安电子科技大学 2014
[3]GaAs MOS结构界面特性研究[D]. 刘琛.西安电子科技大学 2013
[4]高κ栅介质NdAlO3经时击穿特性研究[D]. 张旭杰.西安电子科技大学 2013
[5]高k NdAlO3/SiO2堆栈栅MIS结构的电特性研究[D]. 王志林.西安电子科技大学 2012
[6]高κ栅介质LaAlO3的电学特性研究[D]. 张昊.西安电子科技大学 2011
[7]高κ栅介质MOS器件电学特性的研究[D]. 刘世宏.西安电子科技大学 2011
[8]SiC MOS界面特性的电导法研究[D]. 李林茂.大连理工大学 2010
[9]原子层淀积Al2O3高k栅介质实验和理论研究[D]. 施煜.复旦大学 2009
本文编号：3657028
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