原子层淀积高k材料的光学特性研究

《原子层淀积高k材料的光学特性研究》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、，磅Ｍｉ謂我媒圓胃博±学位论文Ｈ■（＾＾）原子层淀砍局Ｋ材料的ｇｊ光学特性研究＇’．；９作者姓名范小娇＾ｓｌ指导教师姓名、职赖刘红侠教巧Ｓｍ申请学位类別工学博±．＾３西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明乗承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含

2、为获得西安电了科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料…。与我阀工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在沧文中作了明确的说明并表示了谢意。？－切法泮责任学位论文若脊不实之处，本人承巧。、、。、３ｆ’本人签名：日期：＿亦个西安电子科技大学关于论文使用授权的说明，即本人完全了解西安电子科技大学有关保廚和使用学位论文的规定：妍究化么校攻读学位期间论文工作的知识产权单仪属于西安电了科技大学。学校有权保留送义论文的复印化森阅＇、借阅论文论义的全部或部分内容，允许采，

3、允许；学校可公布用影印、缩印或其它复制乎段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成巧保密撰写的义章，署名单位为巧安电子科技大学。本人的学位论文巧＾年解密后迅巧本授权书。对八签名；＾导师签名；篇）台如—Ｉ円期：’丈１＞曰期：Ｗ〇，〇学校代码10701学号1111110296分类号TN40密级公开西安电子科技大学博士学位论文原子层淀积高k材料的光学特性研究作者姓名：范小娇一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体电子学学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：刘

4、红侠教授学院：微电子学院提交日期：2015年5月OpticalCharacteristicsofHighkMaterialsDepositedbyALDAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinMicroelectronicsandSolidStateElectronicsByFanXiaojiaoSupervisor:LiuHon

5、gxiaProfessorMay2015摘要摘要随着半导体行业的不断发展，集成电路芯片的密度随之增大，晶体管的沟道长度和栅介质的厚度也不断缩小。当传统的二氧化硅栅介质的厚度小于1.4nm时，由隧穿引发的漏电流急剧增大，导致器件的功耗增大到了一个不可接受的水平，需要寻找拥有高介电常数的、物理厚度大的新材料薄膜来取代SiO2作为栅介质材料。在所有的制备栅薄膜的方法中，原子层淀积技术具有独特的优越性，所制备的薄膜组分一致性非常高。在本文中，主要对原子层淀积技术制备的Nd2O3,HfO2和(HfO2/Al2O3)纳米

6、介质膜的光学特性进行了研究，主要的研究内容如下：1.Nd2O3光学特性和工艺相关性研究。首先分析了不同工艺条件下制备的Nd2O3介质材料的特性，得到了采用ALD方式制备Nd2O3介质膜的优化工艺条件如下：ooNd(thd)3气化温度：185C，生长温度范围：300-320C，金属前驱体Nd(thd)3的脉冲时间大于0.5s。接着，研究了Nd2O3介质膜的光学特性和退火温度的关系。发现材料的折射率指数和高频介电常数都随着退火温度的升高减小，而材料的带隙能值随着退火温度的升高而增大。最后，分析了薄膜淀积后高温退火

7、对Nd氧化物的界面化学态和能带排列的影响。通过研究元素Nd3d、O1s和Si2p的XPS核心结合能谱随退火温度的变化，发现界面的Nd硅酸盐结构随着退火温度的不断升高，逐步由Nd2SiO5结构向Nd2Si2O7结构转变。并且，Nd2O3介质膜的直接带隙能值随着退火温度的升高逐步增大。同时，计算得到Nd2O3介质模和硅衬底之间的价带和导带差都大于1eV。分析结果表明，Nd2O3介质膜具有合适的带隙能值，并硅衬底之间具有合适的能带差，可以作为高K材料的应用。2.HfO2光学特性和厚度及氧化剂的相关性研究。首先，研究

8、了HfO2薄膜的光学特性和介质材料厚度的关系，分析结果表明，当采用去离子水作为氧化剂时，预淀积膜的介电函数的实部值(ε1)随着淀积周期数的增大而增大，而当淀积周期数增大到一定程度(大于65周期)后，ε1值几乎不再随着淀积周期数变化而变化。同时材料的带隙能值也随着材料膜厚度的增大而减小。而当采用臭氧作为氧化剂时，材料的光学特性并没有随着膜厚的变化而表现出相似的变化趋势。可以看出，氧化剂对于材料的光学特