【正文】 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和幫助，謝謝你們！ 最后，謹向所有關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 材 料 的 研 究 進 展 [J]. 半 導 體 技術 ,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。 致謝 衷心感謝我的導師王素梅副教授，在我進行畢業(yè)設計期間，無論從篩選題目、實驗設計還是論文的批閱修訂等方面都耗費了王老師大量的心血。通過 SEM 對薄膜的形貌、粗糙度等進行了檢測分析，對制備得到的低操作電壓場效應晶體管的測試分析，可以得出以下結論： (220 ℃ ) 制備了高 K 介電薄膜，通過旋涂后進行的紫外照射退火處理，可以更好的使 薄膜均勻平滑，無明顯缺陷，成膜質量良好 ，在 涂膜 5層時 ， 膜厚 100nm，外加電壓 3V時，獲得漏電流均在 106A/cm2 的數(shù)量級，單位 面積電容達到 170nF/cm2。在轉移特性曲線中， VDS恒為 3 V。 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系 。 光波處理的氧化鋁薄膜作為介電層的薄膜晶體管 晶體管 器件的結構示意圖見圖 37。同時，通過除去所測樣品的表面積 S，得到單位面積電容值。 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。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。 其中ε r 為材料的相對介電常數(shù)；ε 0 為真空介電常數(shù)，其值為 1012F/m；d 為薄 膜厚度，本實驗中一層膜的厚度約為 20nm；a b c 山東大學畢業(yè)論文 20 100 1000 10000 100000 1000000130140150160170180 Al2O3C/(nF/cm2)頻 率 /HzO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n100 1000 10000 100000 10000003334353637383940 Al2O3C/(nF/cm2)頻 率 /HzO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n山東大學畢業(yè)論文 21 100 1000 10000 100000 10000003234363840424446 Al2O3頻 率 /HzC/(nF/cm2)O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 圖 32 不同退火條件下單位電容測試結果 依次為紫外處理直接升溫 5 層，紫外處理直接升溫 3 層 ， 紫外處理逐漸升溫 3 層 由 Al2O3薄膜電容值隨頻率變化的曲線 可以看出，無論是在什么涂膜條件下 ，薄膜單位面積的電容值都隨測試頻率的增加而降低。 我們對不同涂膜處理工藝下的氧化鋁薄膜樣品進行了電容電學性能測試（ Cf 曲線）。 制備流程如圖 24 所示： 圖 24 第三章 高介電常數(shù)薄膜的微觀結構及性能 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。 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 ，氣壓為 104 Pa。具體處理工藝見表 23， 24。 ，以便溶劑能夠完全揮發(fā)出去。若要涂多層， 再用同樣的方法，重復涂膜 4 次，得到涂了 五 層薄膜的硅片。120℃， 2min。因為親水性好的基底涂膜時，溶液容易鋪開，甩膜均勻，薄膜性能好。 180 ℃ 并保溫，直到有大量氣泡冒出，緩慢提出硅片，乙醇揮發(fā)完全后，放入樣品盒，目 的是干燥硅片。 25 min，目的是溶解硅片表面殘余物和丙酮。 3．由于氯化鋁與冰醋酸溶解并反應，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。 。以 1mol/L 的乙二醇甲醚為例，溶液配制過程為： 1mol無水氯化鋁粉末。 表 22 儀器設備型號與生產廠家 儀器 型號 生產廠家 超聲清洗器 KQ318T 昆山市超聲儀器有限公司 臺式勻膠機 KW4A 中國科學院微電子研究所 加熱磁力攪拌器 CMAG HS 7 鄭州南北儀器設備有限公司 電熱真空干燥箱 ZKXF 上海樹立儀器有限公司 紫外臭氧光清洗機 UVCN 北京航天宏達光電技術有限公司 電子天平 FA20xx 上海精科天平 電熱恒溫鼓風干燥箱 DNG9036 上海精宏實驗設備有限公司 高真空度物理氣相沉積統(tǒng) MS500B1 沈陽科友真空技術有限公司 山東大學畢業(yè)論文 14 微波爐 G90F25CSLVⅢ C2 廣州格蘭仕微波生活電器制造有限公司 低壓汞燈光源 CELLPHT20166 北京中教金源科技有限公司 吉時利 2400 系列數(shù)字源表 KEITHLEY 2400 Keithley Instruments Inc Plus Precision LCR Meter 數(shù)字電橋 7600 Quad Tech 鐵電測試儀 Radiant Precision Premier II 型 原子力顯微鏡 (AFM) Dimension Icon Veeco Instruments Inc 冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡 JEOL JSM7600FSEM 日本電子株式會社 實驗過程 涂膜 實驗流程 本課題將采用見圖 21 的實驗流程制備 Al2O3 介電薄膜。 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。所以 Al2O3 可以用作高密度電容的介質材料。對于 teq 為 nm 的柵介質，當 VG=VDS= V 時，漏電流為 mA，且 Ta2O5 的遷移特性和 SiO2 的相似。后來減慢升溫和降溫速率至 2 ℃ /s，退火前后電學性能幾乎沒有變化?；?MOS 結構的電學測量發(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。 J. Kolodzey[18]制備了一層 AlN 薄膜，然后在干氧氣氛的水平石英管式爐中，以8001100 ℃ 氧化 13 h。用 Al2O3 作柵介質材料，獲得的漏電較小，通過控制反應條件能獲得良好的 Al2O3/Si界面。程學瑞 [14]等采用脈沖激光沉積方法 (PLD) 在 Si(100)襯底上制備了 HfO 2 柵介質薄膜，其中非晶態(tài)薄膜樣品的高頻介電常數(shù) ε∞和靜態(tài)介電常數(shù) ε0 只有 和 。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 D