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高k栅介质MOSFET电特性的模拟分析

固体电子学研究与进展 2004年第4期24卷 417-421页

作者：陈卫兵徐静平邹晓李艳萍赵寄华中科技大学电子科学与技术系武汉430074

对高k栅介质MOSFET栅极漏电进行研究 ,确定栅介质的厚度 ,然后使用PISCES Ⅱ模拟器对高k栅介质MOSFET的阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff进行了详细的分析研究。通过对不同k值的MOSFET栅极漏电、阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff的综合考... 详细信息

对高k栅介质MOSFET栅极漏电进行研究 ,确定栅介质的厚度 ,然后使用PISCES Ⅱ模拟器对高k栅介质MOSFET的阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff进行了详细的分析研究。通过对不同k值的MOSFET栅极漏电、阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff的综合考虑 ,得出选用k k/L≤ 0 .2的栅介质能获得优良的小尺寸MOSFET电性能。

关键词：高k栅介质金属-氧化物-半导体场效应晶体管阈值电压亚阈斜率

新型高k栅介质HfSiON薄膜的制备及性能研究

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稀有金属材料与工程 2008年第11期37卷 2008-2011页

作者：冯丽萍刘正堂田浩西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072

为了替代传统的SiO2栅介质,利用射频反应溅射法在Si衬底上制备了新型HfSiON薄膜。研究了HfSiON薄膜的成分、结构和介电性能。由XRD图谱可知,HfSiON薄膜经900℃高温退火处理后仍为非晶态,显示出良好的热稳定性。MOS电容的高频C-V曲线测... 详细信息

为了替代传统的SiO2栅介质,利用射频反应溅射法在Si衬底上制备了新型HfSiON薄膜。研究了HfSiON薄膜的成分、结构和介电性能。由XRD图谱可知,HfSiON薄膜经900℃高温退火处理后仍为非晶态,显示出良好的热稳定性。MOS电容的高频C-V曲线测量显示,HfSiON薄膜具有较好的介电特性,其介电常数可达到18.9,电容等效氧化层厚度为4.5nm。I-V测量结果表明,HfSiON薄膜的漏电流密度很低,在外加偏压(Vg)为±1.5V处的漏电流密度分别为3.5×10-7A/cm2(+1.5V)和1.5×10-6A/cm2(–1.5V)。研究表明,HfSiON薄膜将会是一种很有希望取代SiO2的新型高k栅介质材料。

关键词：高k栅介质 HfSiON薄膜射频反应溅射

Y掺杂Al_2O_3高k栅介质薄膜的制备及性能研究

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物理学报 2005年第12期54卷 5901-5906页

作者：郭得峰耿伟刚兰伟黄春明王印月兰州大学物理系

利用射频反应共溅射方法制备了Y掺杂Al2O3电介质薄膜,用掠入射x射线衍射检测了薄膜的结构,用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜断面和表面形貌,用高频C_V和变频C_V及J_V测量了样品的电学特性.结果表明,Y的掺... 详细信息

利用射频反应共溅射方法制备了Y掺杂Al2O3电介质薄膜,用掠入射x射线衍射检测了薄膜的结构,用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜断面和表面形貌,用高频C_V和变频C_V及J_V测量了样品的电学特性.结果表明,Y的掺入使电介质薄膜的介电常数k有了很大提高(8.14—11.8),并体现出了较好的介电特性.分析认为与氧具有较大电负性差的Y离子的加入,增大了薄膜中的金属—氧键(M—O)的强度;同时,Y的加入使Al2O3的结构和原子配位发生了改变,从而提高了离子极化对薄膜介电常数的贡献.退火前后的XRD谱均显示薄膜为非晶态;HRSEM断面和AFM形貌像显示所制备的薄膜非常平整,能够满足器件要求.

关键词：高k栅介质掺杂氧化铝射频反应溅射

非晶Er2O3高k栅介质薄膜的制备及结构特性研究

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无机材料学报 2008年第2期23卷 357-360页

作者：方泽波谭永胜朱燕艳陈圣蒋最敏绍兴文理学院物电系绍兴312000 复旦大学应用表面物理国家重点实验室上海200433

采用高真空反应蒸发法在未加热的p型Si(100)衬底上实现了非晶Er_2O_3高k栅介质薄膜的生长.俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学剂量比.X射线衍射、反射式高能电子衍射和高分辨透射电子显微镜测量表明,不但原位沉积的薄膜是非晶结构,而且... 详细信息

采用高真空反应蒸发法在未加热的p型Si(100)衬底上实现了非晶Er_2O_3高k栅介质薄膜的生长.俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学剂量比.X射线衍射、反射式高能电子衍射和高分辨透射电子显微镜测量表明,不但原位沉积的薄膜是非晶结构,而且高真空700℃退火30min后样品仍保持了良好的非晶稳定性.原子力显微镜检测显示高真空退火有利于改善薄膜的表面形貌.退火后,Er_2O_3薄膜获得了平整的表面.电容一电压测试得到薄膜的有效介电常数为12.6,EOT为1.4nm,在1MV/cm时漏电流密度为8×10^(-4)A/cm^2.这些特征表明非晶Er_2O_3薄膜是一种较好的高k栅介质候选材料.

关键词：高k栅介质 Er2O3薄膜反应蒸发

高k栅介质MOSFETs的二维阈值电压模型

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Journal of Semiconductors 2006年第10期27卷 1725-1731页

作者：季峰徐静平 Lai P T 陈卫兵李艳萍华中科技大学电子科学与技术系武汉430074 香港大学电机与电子工程系

给出包括栅电介质与耗尽层区域的边界条件和二维沟道电势分布.根据这个电势分布,得出高k栅介质MOSFET的阈值电压模型,模型中考虑短沟道效应和高k栅介质的边缘场效应.模型模拟结果和实验结果能够很好地符合.通过和一个准二维模型的结果... 详细信息

给出包括栅电介质与耗尽层区域的边界条件和二维沟道电势分布.根据这个电势分布,得出高k栅介质MOSFET的阈值电压模型,模型中考虑短沟道效应和高k栅介质的边缘场效应.模型模拟结果和实验结果能够很好地符合.通过和一个准二维模型的结果相比较,表明该模型更准确.另外,还详细讨论了影响高k栅电介质MOS-FET阈值电压的一些因素.

关键词：高k栅介质 MOSFET 阈值电压边缘场短沟效应

超薄锡掺杂氧化镓结合高k栅介质:硅基兼容的4英寸功率场效应晶体管阵列

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Science Bulletin 2024年第12期69卷 1848-1851页

作者：刘子淳李佳诚杨惠霞杨涵黄元张逸韵黎沛涛马远骁王业亮 School of Integrated Circuits and Electronics and Yangtze Delta Region Academy Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Department of Electrical and Electronic Engineering The University of Hong KongHong Kong 999077China R&D Center for Solid-state Lighting Institute of SemiconductorsChinese Academy of SciencesBeijing 100083China

Gallium oxide(Ga_(2)O_(3)),a novel ultrawide-bandgap(UWBG)semiconductor,has attracted considerable attention owing to its large bandgap of up to 4.9 eV,a high breakdown electric field of 8 MV/cm,and a high Baliga's figure of merit exceeding 3000[1,2].These remarkable properties strongly support its potential applications in power electronics,extreme environmentresistance devices,and solar-blind detectors[1–3].

关键词：功率场效应晶体管高k栅介质氧化镓

ALD淀积温度对HfO_2高k栅介质材料特性的影响

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西安电子科技大学学报 2012年第2期39卷 164-167页

作者：匡潜玮刘红侠樊继斌马飞张言雷西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室陕西西安710071

采用原子层淀积方法,在不同生长温度下制备了HfO2高k栅介质薄膜,研究了生长温度对HfO2薄膜特性的影响.实验结果表明,HfO2薄膜的生长速率受生长温度的影响很大,在高温区将随着温度的上升而增大,而在低温区将随着温度的降低而增大.通过分... 详细信息

采用原子层淀积方法,在不同生长温度下制备了HfO2高k栅介质薄膜,研究了生长温度对HfO2薄膜特性的影响.实验结果表明,HfO2薄膜的生长速率受生长温度的影响很大,在高温区将随着温度的上升而增大,而在低温区将随着温度的降低而增大.通过分析HfO2薄膜的C-V特性发现,不同生长温度下淀积的HfO2薄膜的介电常数和氧化层缺陷数量都有很大区别,过高和过低的生长温度都将增加HfO2薄膜中的原生缺陷,其中,280℃～310℃区间生长的HfO2薄膜中的缺陷最少.

关键词：高k栅介质二氧化铪原子层淀积生长温度氧化层缺陷

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET漏致势垒降低效应研究

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四川大学学报（自然科学版） 2017年第4期54卷 753-758页

作者：许立军张鹤鸣杨晋勇西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071 北京精密机电控制设备研究所北京100076

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET结合了应变硅工程、高k栅介质、SOI结构和肖特基源漏四者的优点,是一种实现小尺寸MOSFET的潜力器件.通过求解二维泊松方程建立了该结构的阈值电压模型,模型中考虑了镜像力势垒和小尺寸量子化效应对... 详细信息

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET结合了应变硅工程、高k栅介质、SOI结构和肖特基源漏四者的优点,是一种实现小尺寸MOSFET的潜力器件.通过求解二维泊松方程建立了该结构的阈值电压模型,模型中考虑了镜像力势垒和小尺寸量子化效应对源漏极的电子本征肖特基势垒高度的影响,在阈值电压模型基础上获得了漏致势垒降低模型.从文献中提取漏致势垒降低的实验数据与模型进行对比,验证了其正确性,随后在此基础上讨论分析了漏致势垒降低和各项参数的变化关系.结果表明,漏致势垒降低随应变硅层厚度的变厚、沟道掺杂浓度的提高和锗组分的增大而增大,随沟道长度的变长、栅介质介电常数的增大、电子本征肖特基势垒高度的提高和漏源电压的增大而减小.适当调节模型参数,该结构可很好的抑制漏致势垒降低效应,对高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET器件以及电路设计具有一定的参考价值.

关键词： MOSFET 漏致势垒降低应变硅高k栅介质 SOI 肖特基

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高k栅介质材料的研究现状与前景

材料导报 2010年第21期24卷 25-29页

作者：余涛吴雪梅诸葛兰剑葛水兵苏州大学物理系苏州215006 苏州大学江苏省薄膜材料重点实验室苏州215006 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 苏州大学分析测试中心苏州215006

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... 详细信息

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。

关键词：高k栅介质 HfO2 Hf基高k栅介质材料 MOSFET器件