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高K栅介质材料的研究现状与前景 被引量:1
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作者 余涛 吴雪梅 +1 位作者 诸葛兰剑 葛水兵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第21期25-29,共5页
论述了45~32nm技术节点下高K材料取代SiO2的必要性和基本要求,综述了高K栅介质中极具代表性的Hf基材料。研究表明,向HfO2中分别掺杂Al、Si、Ta、N等形成的复合Hf基高K栅介质材料具备较HfO2更加优异的物理结构、晶化温度、热力学稳定性... 论述了45~32nm技术节点下高K材料取代SiO2的必要性和基本要求,综述了高K栅介质中极具代表性的Hf基材料。研究表明,向HfO2中分别掺杂Al、Si、Ta、N等形成的复合Hf基高K栅介质材料具备较HfO2更加优异的物理结构、晶化温度、热力学稳定性以及电学特性,但与此同时也存在如何优化掺杂量、沟道载流子迁移率下降以及中间层引起的界面退化等难题。针对这些挑战,探讨了新型"堆垛结构"和引起载流子迁移率下降的物理机制,展望了高K材料在未来先进COMS器件中的应用。 展开更多
关键词 k介质 HFO2 Hf基高k栅介质材料 MOSFET器件
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扫描透射电子显微镜(STEM)在新一代高K栅介质材料的应用 被引量:1
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作者 朱信华 李爱东 刘治国 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1233-1240,共8页
扫描透射电子显微镜(STEM)原子序数衬度像(Z-衬度像)具有分辨率高(可直接"观察"到晶体中原子的真实位置)、对化学组成敏感以及图像直观易解释等优点,成为原子尺度研究材料微结构的强有力工具。本文介绍了STEM Z-衬度像成像原... 扫描透射电子显微镜(STEM)原子序数衬度像(Z-衬度像)具有分辨率高(可直接"观察"到晶体中原子的真实位置)、对化学组成敏感以及图像直观易解释等优点,成为原子尺度研究材料微结构的强有力工具。本文介绍了STEM Z-衬度像成像原理、方法及技术特点,并结合具体的高K栅介质材料(如铪基金属氧化物、稀土金属氧化物和钙钛矿结构外延氧化物薄膜)对STEM在新一代高K栅介质材料研究中的应用进行了评述。目前球差校正STEM Z-衬度的像空间分辨率已达亚埃级,该技术在高K柵介质与半导体之间的界面微结构表征方面具有十分重要的应用。对此,本文亦进行了介绍。 展开更多
关键词 扫描透射电子显微镜 Z-衬度STEM像 k介质材料 界面微结构 综述
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高k栅介质原子分辨率的电镜表征:研究进展和展望(英文) 被引量:1
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作者 朱信华 朱健民 +1 位作者 刘治国 闵乃本 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期280-302,共23页
随着特征尺寸不断缩小,CMOS器件已步入纳米尺度范围,因此纳米尺度器件的结构表征变得尤为关键。完备的半导体器件结构分析,要求确定原子位置、局部化学元素组成及局域电子结构。高分辨(分析型)透射电镜及其显微分析技术,能够提供衍衬像... 随着特征尺寸不断缩小,CMOS器件已步入纳米尺度范围,因此纳米尺度器件的结构表征变得尤为关键。完备的半导体器件结构分析,要求确定原子位置、局部化学元素组成及局域电子结构。高分辨(分析型)透射电镜及其显微分析技术,能够提供衍衬像(振幅衬度像)、高分辨像(相位衬度像)、选区电子衍射和会聚束电子衍射、X射线能谱(EDS)及电子能量损失谱(EELS)等分析手段,已作为半导体器件结构表征的基本工具。配有高角度环形暗场探测器的扫描透射电镜(STEM),因其像的强度近似正比于原子序数(Z)的平方,它可在原子尺度直接确定材料的结构和化学组成。利用Z-衬度像配合高分辨电子能量损失谱技术,可确定新型CMOS堆垛层中的界面结构、界面及界面附近的元素分布及化学环境。近年来新开发的球差校正器使得HRTEM/STEM的分辨率得到革命性提高(空间分辨率优于0.08 nm,能量分辨率优于0.2 eV),在亚埃尺度上实现单个纳米器件的结构表征。装备球差校正器的新一代HRTEM和STEM,使得高k栅介质材料的研究进入一个新时代。本文首先介绍了原子分辨率电镜(HRTEM和STEM)的基本原理和关键特征,对相关高分辨谱分析技术(如EDS和EELS)加以比较;然后综述了HRTEM/STEM在高k栅介质材料(如铪基氧化物、稀土氧化物和外延钙钛矿结构氧化物)结构表征方面的最新进展;最后对亚埃分辨率高k栅介质材料的结构表征进行了展望。 展开更多
关键词 高k栅介质材料 纳尺度结构和化学表征 HRTEM STEM EELS和EDS
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基于AlON的4H-SiC MOS高k栅介质电性能
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作者 夏经华 桑玲 +5 位作者 查祎英 杨霏 吴军民 王世海 万彩萍 许恒宇 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第9期714-719,共6页
提高栅介质的界面质量和可靠性一直是功率碳化硅金属氧化物半导体(MOS)器件研发的核心任务之一。基于原子层沉积(ALD)技术,在n型4H-SiC上沉积了Al基高介电常数(k)栅介质材料AlON。在不同沉积后退火(PDA)温度下制备了AlON/4H-SiC MOS电容... 提高栅介质的界面质量和可靠性一直是功率碳化硅金属氧化物半导体(MOS)器件研发的核心任务之一。基于原子层沉积(ALD)技术,在n型4H-SiC上沉积了Al基高介电常数(k)栅介质材料AlON。在不同沉积后退火(PDA)温度下制备了AlON/4H-SiC MOS电容,对制备的AlON/4H-SiC MOS电容进行了高-低频电容-电压特性测试,并开展了介质零时击穿(TZDB)实验。发现当PDA温度为800℃时,得到的AlON/4H-SiC MOS电容有着较低的界面态密度、栅极电流密度和较高的介电击穿电场强度,表明经过合适的PDA工艺后,基于AlON高k栅介质材料的4H-SiC MOS器件栅介质的界面态密度得到显著降低,栅介质的介电性能和可靠性得到提高。 展开更多
关键词 4H-SIC 金属氧化物半导体(MOS)电容 原子层沉积(ALD) ALON 界面态 介质零时击穿(TZDB) 高k栅介质材料
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Characterization of Sub-100nm MOSFETs with High K Gate Dielectric
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作者 朱晖文 刘晓彦 +2 位作者 沈超 康晋锋 韩汝琦 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期1107-1111,共5页
The short-channel performance of typical 70nm MOSFETs with high K gate dielectric is widely studied by using a two dimensional(2-D) device simulator.The short-channel performance is degraded from the fringing field a... The short-channel performance of typical 70nm MOSFETs with high K gate dielectric is widely studied by using a two dimensional(2-D) device simulator.The short-channel performance is degraded from the fringing field and lower the source/drain junction resistance.The sidewall material is found very useful to eliminate the fringing-induced berrier lowing effect. 展开更多
关键词 high k materials gate dielectrics MOSFET
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单晶Tm_2O_3薄膜的制备与F-N隧穿机制
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作者 杨百良 杨晓峰 刘士彦 《河北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第2期149-152,共4页
采用分子束外延方法结合原位退火生长技术在Si(001)衬底上制备了Tm2O3薄膜,XRD测量结果表明所制备样品为单晶Tm2O3.在低温环境下,采用MOS电容结构对薄膜进行I-V测试,研究了样品的F-N隧穿特性,得出Pt/Tm2O3和Al/Tm2O3的势垒高度分别为2.9... 采用分子束外延方法结合原位退火生长技术在Si(001)衬底上制备了Tm2O3薄膜,XRD测量结果表明所制备样品为单晶Tm2O3.在低温环境下,采用MOS电容结构对薄膜进行I-V测试,研究了样品的F-N隧穿特性,得出Pt/Tm2O3和Al/Tm2O3的势垒高度分别为2.95,1.8eV.从能带的角度表明Tm2O3是一种高K栅介质候选材料. 展开更多
关键词 分子束外延 单晶Tm2O3 F—N隧穿特性 高k栅介质材料
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