欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:28274464
大小:9.92 MB
页数:70页
时间:2018-12-08
《vlsi用栅介质ta,2o,5薄膜制备与特性研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要随着超大规模集成电路(VLSI)的发展,晶体管尺寸越来越小,传统的栅介质Si02不能满足下一代器件栅介质的需求,研发高k介质代替Si02栅介质受到了极大的关注。Ta205薄膜具有较高的介电常数,低的漏电流密度,高的击穿强度,和传统工艺兼容性好等优良特性。本文利用直流磁控反应溅射制备了Ta205薄膜,优化了工艺条件,并进行了快速热退火实验。利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外.可见光光度计、耐压测试仪等仪器分析了Ta205薄膜表面形貌、晶体结构、折射率、消光系数、光学带隙、击穿强度和介电常数等物理电子学特性,系统地研究了制备参数和退火温度对Ta20,薄膜性能的影响。研
2、究发现直流磁控反应溅射起辉电压和溅射气压的关系符合帕邢定律,薄膜的沉积速率随着氧流量比的升高呈指数递减,随着溅射气压的增长先增大后减小,在0.3Pa时达到最大。直流磁控反应溅射得到的Ta205薄膜表面致密平整,无明显缺陷。沉积态薄膜粗糙度均方根在0.488---,3.350nln之间,表面粗糙度与沉积速率密切相关。在退火温度低于结晶温度时,退火能改善薄膜表面形貌,减小表面粗糙度。沉积态Ta205薄膜均为非晶态,Ta205薄膜的结晶温度在700"--"8000C。经过8000C退火,Ta205薄膜变成六角相结构(6.Ta205)晶体,在退火温度为900---"10000C
3、时,薄膜由{i-Ta205结构开始转化为低温正交相结构(L.Ta205)。Ta205薄膜在可见光范围内透射率高(78%~80%),折射率在2.01~2.20之间,消光系数数量级为104,光学带隙在3.6~4.3eV之间,击穿强度范围为2~4.5MV/cm。沉积态Ta205薄膜的介电常数为24.3,在退火温度为8000C时,介电常数达到最大26.5。随着退火温度再升高,介电常数反而降低。关键词:高k介质,Ta205薄膜,直流反应溅射,快速热退火,电子学特性ABSTRACTWiththefastdevelopmentofVLSI(VeryLargeScaleIntegrat
4、ion),highdielectricconstant(high—k)materialshavebeendrawingmuchattentionforreplacingconventionalgatedielectricmaterial—Si02,whichisreachingitsphysicallimit.Tantalumpentoxide(Ta20s)isapossiblecandidatebecauseofitsrelativelyhi曲dielectricconstant,lowleakagecurrent,highbreakdownstrengthandpr
5、ocesscompatible.Inthisdissertation,Ta205thinfilmWasdepositedbyDCreactivemagnetsputteringandannexedbyRTA(RapidThermalAnnealing).AFM(AtomicForceMicroscope),XRD(X-rayDiffractometer),UVS(UltravioletandVisibleSpectrophotometer),DST(DielectricStrengthTester)wereperformedtoinvestigatethephaseco
6、mposition,surfaceproperty,electricalandopticalpropertiesofTa205thinfilm.ResearchshowedthattherelationshipbetweenignitionvoltageandsputteringpressurewasaccordingPaschen’SLow.DepositionrateWasdecreasedexponentiallyasincreasingofoxygenflowratio,andfirstincreasedthendecreasedasincreasingofsp
7、utteringpressure,reachedmaxat0.3Pa.SurfaceoftheTa205thinfilmswasflat,compactandwithoutanyvisibledefect.Rq(Root-Mean-Sq)ofas—deposiedTa205miIlfilmrangedfrom0.488-2.579nm,whichwasrelatedwithdepositionrate.Surfaceoffilmwasimprovedwhentheannealingtemperaturebelowcrystallinete
此文档下载收益归作者所有