【正文】 圖 24 第三章 高介電常數(shù)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及性能 我們分別對紫外處理和光波輻照的氧化鋁薄膜進行了 SEM 和電學性能檢測。 光波處理的氧化鋁薄膜 我們制備了在光波處理下旋涂完成的氧化鋁薄膜。在轉(zhuǎn)移特性曲線中， VDS恒為 3 V。 也要感謝張倩學姐、 呂媛媛 等同組同學在實驗過程中對我的指導(dǎo)和幫助，謝謝你們！ 最后，謹向所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學們致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝！ 山東大學畢業(yè)論文 29 參考文獻 [1] 馮翔 . 溶液法制備薄膜晶體管及其圖案化與性能研究 [D]. 合肥：合肥工業(yè)大學 , 20xx,97100. [2] J. Li, D. Liu, Q. Miao, et al. The application of a highk polymer in flexible lowvoltage anic thinfilm transistors[J].Journal of Materials Chemistry, 20xx, 22(31): 15998. [3] 陳世琴 . 基于石墨烯電極的薄膜晶體管的制備與性能研究 [D]. 合肥：合肥工業(yè)大學 , 20xx, 8590. [4], . 20xx,89,5243. [5]Kingon A I,Maria J P,Streiffer S K. ,406,1032. [6] Roco Ponce Ortiz, Antonio Facchetti, Tobin J. Marks. Chem. ,110,205. [7] 蔡葦 , 符春林 , 陳剛 . 高 K 柵 介 質(zhì) 材 料 的 研 究 進 展 [J]. 半 導(dǎo) 體 技術(shù) ,20xx,32(2):97100. [8] Choi C H ,Goo J S ,Oh J Y,et C~V characterization of ultra thin gate oxide thickness (～ ) . IEEE Electron Device Lett. 1999 ,20 (6) :292. 山東大學畢業(yè)論文 30 [9] Houssa M,Afanas39。 晶體管 的輸入輸出曲線：固定柵電壓，測試源漏電流隨源漏電壓的變化關(guān)系 。紫外照射恒溫 3 層的氧化鋁薄膜在 3V 電壓下， 漏電流為 1105 A/cm2。 鍍鋁電極的具體操作方法：將電阻絲換成鎢舟 ,并將生長速率控制在 了～ ?/s 的范圍內(nèi) ，氣壓為 104 Pa。120℃， 2min。 3．由于氯化鋁與冰醋酸溶解并反應(yīng)，本身放熱，所以加熱攪拌時間及溫度 必須嚴格控制，攪拌過程中溶液不能達到沸騰。 山東大學畢業(yè)論文 13 第二章 實驗過程與方法 實驗原料 本實驗所使用主要原材料見表 21?；?MOS 結(jié)構(gòu)的電學測量發(fā)現(xiàn)，氧分壓為 1%時可以獲得最大的積累端電容和較低的漏電流密度，當氧分壓為 1%時， ErAlO 薄膜的有 效相對介電常數(shù)為 ，在 1 V 時 ， 漏電流密度為 10–5 A/cm2。金屬氧化物薄膜的制備多用射頻磁控濺射法、脈沖激光沉積 (Pulsed Laser Deposition， 簡稱 PLD)、化學氣相淀積 (Chemical Vapor Deposition，簡稱 CVD) 以及溶膠凝膠法等。 山東大學畢業(yè)論文 8 圖 12 場效應(yīng)晶體管工作原理示意圖 薄膜晶體管基本參數(shù) (1) 輸出與轉(zhuǎn)移特性曲線 制備好的晶體管器件能夠直接測試的是輸出特性曲線 (同一柵極偏壓下，源漏電流一源漏電壓曲線 )和轉(zhuǎn)移特性曲線 (同一源漏電壓下，源漏電流一柵極偏壓曲線 )，薄膜晶體管器件的性能參數(shù)都是由這兩條曲線計算得到。因此，采用高介電常 數(shù)材料薄膜作為柵介質(zhì)層材 料已經(jīng)成為場效應(yīng)晶體管研究中的一個重要方向 場效應(yīng) 晶體管概述 場效應(yīng) 晶體管 （圖 1）是利用控制輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。 操作電壓可降低至 3 V，場遷移率可達 cm2V1s1，開關(guān)比達到 104。滿足低操作電壓晶體管器件的使用要求。屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。 (2) 載流子遷移率 晶體管 的載流子遷移率 μ 又叫場效應(yīng)遷移率，是指單位電場下電荷載流子的平均移動速度，它反映在不同電場下空穴或電子在半導(dǎo)體中的遷移的 能力，是表征 晶體管 器件非常重要的參數(shù)，單位為 cm2V1s1。 一些常用的高介電常數(shù)材料 Ⅳ B 族元素 (Ti、 Zr、 Hf) 氧化物 Ti、 Zr、 Hf 等 Ⅳ B 族元素的氧化物和硅化物常作為柵介質(zhì)材料進行制備，下面對其進行簡單的介紹： ZrO2 薄膜以其寬禁帶 ( V) ， Si/ZrO2 界面勢壘高度為 2eV，能在 Si 上穩(wěn)定，能被氫氟酸腐蝕和較高的介電常數(shù) (1530) 等優(yōu)異性能得到廣泛研究[911]。 Ⅲ B 族元素 (Y、 La)氧化物 Ⅲ B 族金屬氧化物主要包括 Y2O3 和鑭系的 La2O3 等。 表 21 實驗材料、化學式、純度及廠家 名稱 化學式 純度 生產(chǎn)廠家 硝酸鋁 Al(NO3)3 4． 加熱攪拌后應(yīng)先降溫并繼續(xù)攪拌，降至常溫后再進行離心處理。140℃， 2min。同樣借助石 英晶 振片實時監(jiān)測薄膜的厚度。紫外照射恒溫 5 層的氧化鋁薄膜在 3V 電壓下， 漏電流為 3106A/cm2。晶體管 的轉(zhuǎn)移特性曲線：固定源漏電壓，測試源漏電流隨柵極偏壓的變化關(guān)系。ev V V,StesmansA. Polarity dependence of defect generation in ultrathin SiO2/ZrO2 gate dielectric stackes [J].Appl Phys Lett. 20xx,79:3134. [10] Qi Wen Jir,Byoung Hun Lee, Renee Neih,et al[A].HighK Gate Dielectrics,Part of SPIE Conference on Microelectonic Device Technology [C].Santa Clara, California, September1999,SPIE,24. [11] Hubbrad K J,Schlom D stability of binary oxides in contact with silicon [J].J Mater Res. 1996,11:2770. [12] Ngai T,QI W J,Sharma R,et properties of ZrO2 gate dielectric on SiGe[J].Appl Phys Lett. 20xx,76:502. [13] HARRIS H,CHOI K,CHENG J B,et behavior of high k LaAlO3 fims on Si by metalanic chemical vapor deposition for alternative gate dielectric application[J].Applied Surface Science,20xx:1420. [14] 程學瑞 , 戚澤明 , 張國斌 , 等 . HfO2柵介質(zhì)薄膜的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)研究 [J]. 無機材料學報 , 20xx, 25(5): 468472. [15] 王曉靜 , 李清山 , 王佐臣 . 多孔硅的制備條件對其光致發(fā)光特性的影響 [J]. 發(fā)光學報 ,20xx, 24(3): 203. [16] Lim P, Brock J R, Trachtenberg I. Laserinduced etching of silicon in hydrofluoric acid[J]. Appl Phys Lett. 1992, 60(40): 486. [17] Chen Qianwang, Qian Yitai, Chen Zuyao. Hydrothermal epitaxy of highly oriented TiO2 thin films on silicon[J]. Appl Phys Lett., 1995, 66(13): 16081610. [18] Hummel R E, Chang Sung Sik. Novel technique for preparing porous silicon[J]. Appl Phys Lett, 1992, 61(16): 1965. [19] 陳偉 , 方澤波 , 諶家軍 . 非晶 ErAlO高 k柵介質(zhì)薄膜的制備及性 能研究 [J]. 電子元件與材料 , : 28. [20] KWO J,HONG M,KORTAN A R, et damagefree direct metal gate process using atomic layer deposition [J].Tech Dig VLSI Symp,20xx,46. [21] WU Y H,YANG M Y, CHLN A,et characteristics of high q uality La2O3 gate dielectric with equivalent oxide thickness of 5 angstrom [J].IEFE Elec Dev Lett,20xx,21(7):341. [22] PARK D G,CHO H J,LIM C,et al. Novel damagefree direct metal gate process using atomic layer deposition[J].Tech Dig VLSI Symp,20xx,46. 山東大學畢業(yè)論文 31 [23] Alexandra Splinter, J Sturmann, Wolfgang Benecke. New porous silicon formation technology using internal current generation with galvanic elements[J]. Sensor and Actuator s,20xx, 92: 394398. [24] Hummel R E, Chang Sung Sik. Novel technique for preparing porous silicon[J]. Appl Phys Lett, 1992, 61(16): 19651967. [25] 李穎 , 金屬氧化物薄膜的熱汽相沉積法制備研究 [D]. 北京 : 北京工業(yè)大學 , 20xx: 815. [26]Srdi? V. Moji?, B. Bajac, B. Raki?, et al. Bismuth titanate thin films prepared by wetchemical techniques: effect of sol ageing time[J]. Journal of SolGel Science and Technology, 20xx, 62: 259–265. [27] Hardy, A. et al. The formation of ferroelectric bismuth titanate (Bi4Ti3O12) from an aqueous metalchelate gel[J].Journal of SolGel Science and Technology 20xx, 26: 11031107. [28] 王強 . 溶膠 凝膠法制備 La摻雜鈦酸鉍薄膜和多層膜及其鐵電性質(zhì)研究 [D]. 蘇州 : 蘇州大學 , 20xx:515. [29] 楊艷 , 張樹人 , 劉敬松 , 等 . 鐵電薄膜漏電流研究現(xiàn)狀 [J]. 絕緣材料 , 20xx, 39(4): 5155.