文档介绍：西北大学
硕士学位论文
高k介质薄膜的原子层沉积制备及纳米器件应用
姓名:姚宗妮
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:王凯歌
20100618
薄膜具有较高高介电常数ǖ偷穆┑缌电压为毙∮叫摘要随着集成电路尺寸的进一步缩小,纳米尺度的器件面临的技术挑战和物理问题已成为当前迫切而重要的研究课题,其中由于高橹时∧さ挠乓煳锢硖匦院鸵瞩目的应用前景,当前的高橹时∧ぱ芯恳丫晌A宋⒌缱恿煊蛑械囊淮笕鹊恪1文利用原子层沉积技术制各了高质量的高橹时∧ぃ⒔岷衔⒛杉庸ぜ际跹芯苛似在生物微流体和微电子场效应管器件中的应用。首先,采用原子层沉积技术制备出舢虷榈绫∧ぃ迷恿ο晕⒕刀其表面形貌进行了表征,研究了沉积温度和膜厚对其表面粗糙度的影响和规律。此外,研究了两种薄膜的介电特性和漏电及击穿特性,结果表明利用原子层沉积制备的的介质其次,利用原子层沉积系统生长的∧こ涞闭そ橹什悖票赋龆フそ峁沟擅紫叱⌒в埽芯科涫涑鎏匦浴3⌒в苄阅懿馐越峁砻鰽薄膜充当栅介质层可以大幅度降低器件的工作电压,使其工作在阅冢徊娇梢杂行Ы档最后,利用原子层沉积的介质薄膜具有表面平整性,滦院捅P托缘戎诙嘤诺悖研究其在生物微流道器件中的应用。利用聚焦离子柬刻蚀在∧ど现谱瞿擅卓祝通过原子层沉积生长的∧だ葱奘文擅卓祝蛊淇锥粗芪У脑肷卣骷跣。时缩小孔洞,使尺寸达至微流体器件应用于检测、传感生物大分子领域中的要求。研究结果表明,通过优化制备工艺,可以将直径为的固态纳米孔缩小。关键词:高橹时∧ぃ砻娲植诙龋擅卓祝琙,场效应管较高击穿电压哂抢硐氲恼そ橹什恪电路的功耗。西北大学硕士学位论文
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学位论文作者签名:碰塞盈指导教师签名:主兰盏望至学位论文作者签名:洳伊导、编月,占日冽辍暝铝羧瓺年‘月召日西北大学学位论文知识产权声明书西北大学学位论文独创性声明本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
第一章绪论长邮肝⒚字鸩剿跣〉郊肝⒚祝甏执蛹肝⒚姿跣〉岬左右;,,高∧げ牧系男似几十年来,。通过缩小器件尺寸,不断提高集成度缤兰甏琈晶体管的沟道长度代,则从亚微米进入到深亚微米范围。近几年已有很多文章报道了小于擅椎腗器件的研究和制作⋯。从目前的发展预测,在世纪的前年,器件的特征尺寸将从几百纳米缩小到几十纳米。美国半导体工业协会曛贫ǖ摹9家半导体发展规划”中预测,到年,器件特征尺寸将缩小到以下,的集成度将达到,微处理器的集成度将达到。研究进入纳米尺度的器件面临的技术挑战和物理问题已成为当前迫切而重要的研究课题。随着微电子器件尺寸的进一步缩小,技术上会对器件栅极介质层提出更高的要求。从栅极电容的公式/中我们可以看出,由于器件尺寸的进一步缩小,当器件尺寸进入到亚微米尺度范围内时,为了保证栅对沟道的控制不会减弱ぜǖ容不变绻匀徊捎么车腟虬毖趸枳魑Uぞ到橹什悖浜穸冉∮于是栅与沟道间的直接隧穿将变得非常显著,这会减弱栅极对沟道的控制,并且增加器圈私ョ盒〉腃器件尺寸西北大学碰士学位论文
峨/∧げ牧系难芯拷件的功耗,这将限制了微电子技术的进一步发展。因此减少栅介质厚度不是提高栅极电容的唯一有效的方法。我们还知道,栅极电容不仅取决于栅极表面积和栅介质厚度,还取决于栅介质的介电常数,在不影响栅对沟道的控制的情况下,使栅介质厚度保持不变,提高栅介质的介电系数部纱锏浇档偷刃а趸锖穸及增加栅极电容的效果。因此采用高介电常数的新型绝缘介质材料虺聘遦材料梢月阏庵中枨骩。在保证对沟道有相同控制能力吁嗤的条件下,采用高牧希ぞ介质层介电常数的增加可以容许栅介质层的物理厚度脑龃螅谑钦び牍档兰涞闹接隧穿电流将大大减小,从而不会影响器件的性能。因此用新一代高そ橹什牧先代材料充当介质层成为当前微电子领域中的一个热点。的泛称。常用