隨著CMOS集成電路的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的SiO2絕緣介質(zhì)層已面臨嚴峻的挑戰(zhàn),高介電常數(shù)（高k）材料被引入以替代SiO2來得到較大的物理層厚度,減小泄漏電流。薄膜厚度、器件尺寸的不斷縮小導(dǎo)致表面粗糙度對包括電容大小、勢壘高低、漏電機制及擊穿分布等的薄膜特性的影響越來越重要。Al2O3薄膜在模擬和射頻電路中有重要的應(yīng)用,本論文以原子層沉積（ALD）技術(shù)制備的氧化鋁薄膜為例,研究底電極表面粗糙度對器件均勻性的影響,為高k材料的非理想表面的影響及納米電子器件的不一致性提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。本文的研究重點是高k介質(zhì)薄膜和金屬電極表面形貌對金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容的電特性的影響。采用直流磁控濺射技術(shù)在真空室中沉積TiN底電極,并通過XRD及AFM方法研究其結(jié)構(gòu)。然后通過ALD生長Al2O3薄膜,利用STEM和AFM進一步表征薄膜的表面特性,發(fā)現(xiàn)Al2O3非晶薄膜具有良好的覆蓋度,并對粗糙的TiN底電極具有“表面光滑作用”。頂部TiN電極同樣采用直流磁控濺射技術(shù)沉積,電極圖案通過lift-off制備。測量不同溫度條件下的電流-電壓特性曲線,詳細研究了泄露電流的傳導(dǎo)機制以及由于表面粗糙度導(dǎo)致的... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
縮略詞表
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 高k介電薄膜的應(yīng)用背景
        1.2.1 高k介質(zhì)材料概述
        1.2.2 高k介質(zhì)材料的特點
        1.2.3 高k介質(zhì)材料的制備方法
    1.3 氧化鋁薄膜的概述
        1.3.1 氧化鋁薄膜的特點
        1.3.2 氧化鋁薄膜的應(yīng)用
    1.4 表面形貌對超薄介質(zhì)膜的影響
    1.5 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗方法與理論分析
2O₃/TiN薄膜的制備">    2.1 Al₂O₃/TiN薄膜的制備
        2.1.1 直流磁控濺射法制備TiN薄膜電極
2O₃薄膜介質(zhì)層">        2.1.2 原子層沉積法制備Al₂O₃薄膜介質(zhì)層
    2.2 薄膜測試與表征方法
        2.2.1 X射線衍射分析分析薄膜物相
        2.2.2 掃描投射電子顯微鏡分析內(nèi)層薄膜特性
        2.2.3 原子力顯微鏡分析薄膜表面形貌
    2.3 高k介質(zhì)薄膜漏電機制理論分析
    2.4 本章小結(jié)
2O₃與TiN薄膜特性研究">第3章 Al₂O₃與TiN薄膜特性研究
    3.1 TiN薄膜特性研究
        3.1.1 直流磁控濺射制備TiN薄膜電極
        3.1.2 TiN薄膜的XRD分析
        3.1.3 TiN薄膜形貌分析
        3.1.4 金屬淀積后退火對TiN薄膜的影響
    3.2 A1203薄膜特性研究
2O₃薄膜">        3.2.1 ALD制備Al₂O₃薄膜
2O₃薄膜形貌分析">        3.2.2 Al₂O₃薄膜形貌分析
2O₃薄膜的表面光滑作用">        3.2.3 Al₂O₃薄膜的表面光滑作用
2O₃/TiN器件電學(xué)特性分析">    3.3 TiN/Al₂O₃/TiN器件電學(xué)特性分析
        3.3.1 樣品制備
        3.3.2 MIM電容I-V特性分析
    3.4 本章小結(jié)
2O₃薄膜特性的影響">第4章 不同條件對Al₂O₃薄膜特性的影響
2O₃薄膜的影響">    4.1 沉積溫度對Al₂O₃薄膜的影響
        4.1.1 樣品的制備
2O₃薄膜的表面形貌分析">        4.1.2 Al₂O₃薄膜的表面形貌分析
        4.1.3 漏電特性與擊穿電壓測試與分析
2O₃薄膜的影響">    4.2 底電極粗糙度對Al₂O₃薄膜的影響
        4.2.1 樣品制作
        4.2.2 薄膜表面形貌分析
        4.2.3 漏電特性與擊穿電壓
        4.2.4 底電極均勻性對漏電流波動的影響
2O₃/TiN結(jié)構(gòu)的MIM電容的影響">    4.3 退火對TiN/Al₂O₃/TiN結(jié)構(gòu)的MIM電容的影響
        4.3.1 器件制備
        4.3.2 退火工藝對器件泄露電流的影響
        4.3.3 不同退火溫度對器件泄露電流的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)校期間所取得的科研成果
    作者簡歷
    發(fā)表和錄用文章
    申請的專利



本文編號：3111715