二氧化鉿柵介質(zhì)薄膜的制備及物性研究.pdf

1、在微電子領(lǐng)域中，集成電路的發(fā)展是一直遵循摩爾定律的發(fā)展而發(fā)展的。隨著MOSFET特征尺寸的不斷縮小，其等效氧化物層的厚度減小到納米數(shù)量級(jí)別，此時(shí)作為傳統(tǒng)的柵介質(zhì)材料二氧化硅已經(jīng)接近物理極限，這時(shí)由于量子效應(yīng)導(dǎo)致MOS的隧穿漏電流急劇增大，從而影響了器件的可靠性和穩(wěn)定性。因此，尋找應(yīng)用于下一代的MOSFET的高介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的氧化硅成為當(dāng)前微電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。鈦酸鍶，氧化鉭，氧化鋁，氧化鋯和氧化鉿等材料由于其獨(dú)特的物理特性引

2、起了研究者們廣泛關(guān)注。在這些高介電常數(shù)材料中，氧化鉿具有較高的介電常數(shù)，較大的禁帶寬度，適中的價(jià)帶和導(dǎo)帶偏移，以及與硅基底的良好熱穩(wěn)定性。因此，氧化鉿可以用來(lái)作為取代傳統(tǒng)二氧化硅的一種很好的高介電常數(shù)材料。本文采用射頻磁控濺射法制備了氧化鉿薄膜，系統(tǒng)研究了實(shí)驗(yàn)參數(shù)依賴的氧化鉿薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。借助X-射線衍射技術(shù)，我們分析了氧化鉿薄膜結(jié)構(gòu)信息，探索了氧化鉿薄膜的微結(jié)構(gòu)隨實(shí)驗(yàn)參數(shù)變化的演變規(guī)律;借助傅里葉紅外變換光譜儀分析了氧化鉿薄膜

3、與硅基底的界面結(jié)構(gòu)隨外界實(shí)驗(yàn)參數(shù)的變化函數(shù);使用原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡表征了薄膜表面形貌的變化;利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，研究了氧化鉿薄膜光學(xué)常數(shù)的演變函數(shù)，有效獲取了薄膜的吸收率和透射率，并根據(jù)吸收系數(shù)算出了氧化鉿薄膜的光學(xué)帶隙;借助于橢圓偏振儀擬合得出了氧化鉿薄膜的厚度，折射率，消光系數(shù)和介電常數(shù)，并利用消光系數(shù)轉(zhuǎn)化為吸收系數(shù)，最后得出了氧化鉿薄膜的光學(xué)帶隙值。所有的研究為氧化鉿薄膜在未來(lái)MOS器件中的應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)技術(shù)。本文的