高κ栅介质NdAlO3经时击穿特性研究

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1、西安电子科技大学学位论文创新性声明秉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工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：丕&坦塞：关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期

2、间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：导师签名：狄旭杰日期冱2三=芝!里日期．二口2兰、兰、X日期五娉冉摘要随着半导体工业的发展，晶体管的尺寸不断减小，二氧化硅层的厚度将减至2nm以下，仅有几个原子层的厚度。传统的二氧化硅面临诸多严峻挑战，如栅极泄漏电流增大、击穿电压减小等等。为了满足CMOS技术的需要，人们开始

3、采用高介电常数的介质材料来替代传统的二氧化硅。本文主要研究了新型高K介质NdAl03的ALD生长特点及其经时击穿特性。本文首先详细探讨了Nd203的ALD工艺参数对薄膜质量的影响。通过实验研究了前驱体温度对薄膜质量的影响，不同脉冲时间和清洗时间与薄膜质量的关系，淀积温度对薄膜生长速率的影响，ALD循环周期数与薄膜厚度及生长速率的关系等等。经过这一系列实验，本文提出了合适的ALD工艺条件及各项参数的具体数值。另外，研究了退火对NdAl03栅介质材料的影响，结果表明退火之后栅极漏电流有所减小，随着退火温度升高，漏电流持续减小。重点分析了栅压应力对薄膜电特性的影响。研究表明，

4、在对13型衬底样品施加负压应力后，C-V曲线向负电压方向漂移，正电荷注入薄膜。对相同面积相同厚度的样品施加不同应力后，研究发现，同一应力下栅极漏电流逐渐减小，达到一定程度后突然增大，发生击穿。随着应力增大漏电流增大，击穿时间缩短。关键字：高K材料原子层淀积NdAl03电特性经时击穿AbstractWiththedevelopmentofthesemiconductorindustry，thesizesoftransistorscontinuetoreduce，thethicknessoftheSi02layerwillbereducedto2nmorless，onlya

5、fewatomiclayers．Traditionalsilicondioxidefacedwithseriouschallenges，suchasincreasedgateleakagecurrent，breakdownvoltagedecreases．InordertomeettheneedsoftheCMOStechnology,peoplebegantouseahighpermittivitydielectricmaterialtoreplacethetraditionalSi02．Inthispaperitisstudiedthatthegrowthchara

6、cteristicsandbreakdowncharacteristicsofanovelhighKdielectricNdAl03bytheAtomicLayerDeposition(ALD)．Firstly，theeffectsoftheNd203ALDprocessparametersonthequalityofthefilmwerediscussedindetail。Theresultshowedthattheprecursortemperaturecouldaffectthefilmquality，thefilmqualitywasinfluencedbydi

7、fferentpulsetimeandpurgetime．Theinfluenceofdepositiontemperatureonthefilmgrowthratewasalsoinvestigatedindetail．ThegrowthrateofthefilmsisdifferentwiththenumberofcyclesofALD．Afterthisseriesofexperiments，suitableALDprocessconditionsandthespecificvaluesoftheparameterswerepres