低溫微波技術(shù)在柵介質(zhì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、微波退火作為一種低熱預(yù)算的新興退火方式越來越受到關(guān)注。它廣泛地應(yīng)用于研究非晶硅結(jié)晶、硅化物形成、雜質(zhì)激活等方面，并獲得了許多有意義的成果。例如，在低溫度下退火，雜質(zhì)會(huì)被激活，而且雜質(zhì)的擴(kuò)散很小，形成低電阻率的硅化物，實(shí)現(xiàn)非晶硅和碳化硅結(jié)晶等。由于MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵介質(zhì)中的缺陷會(huì)使其閾值電壓發(fā)生變化，不利于器件的穩(wěn)定工作。因此本文研究了低溫微波退火在柵介質(zhì)中的的應(yīng)用，并以獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出了一種先柵MOS管的制備方法。
　　

2、本文研究了微波退火(MWA)對(duì)高K/金屬柵中缺陷的修復(fù)作用。將樣品分成六批，它們分別是未退火(HfO2薄膜厚度為11.9 nm和23.4nm)、淀積金屬M(fèi)o前微波退火、淀積金屬M(fèi)o前快速熱退火、淀積金屬M(fèi)o后微波退火以及淀積金屬M(fèi)o后快速熱退火。在頻率為100 kHz和1 kHz下，對(duì)所有Mo/HfO2/Si(100)金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（Metal-Insulator-Semiconductor簡稱MIS）結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行C-V特性測(cè)試。

3、通過在頻率為100 kHz下測(cè)量的C-V特性曲線提取出平帶電壓（Vfb）、電壓滯回窗口，從而估算出高K/金屬柵中固定電荷密度、電荷陷阱密度，并用Terman方法計(jì)算出快界面態(tài)密度。通過研究在頻率為1kHz下測(cè)量的C-V特性曲線扭結(jié)，定性描述高K/金屬柵中的慢界面態(tài)密度。結(jié)果表明，微波退火后，固定電荷、電荷陷阱、快界面態(tài)和慢界面態(tài)得到一定程度的修復(fù)。此外，和快速熱退火相比，在相似的熱預(yù)算下，微波退火修復(fù)高K/金屬柵中更多的固定電荷、慢界面

4、態(tài)和電荷陷阱。但對(duì)于快界面態(tài)的修復(fù)，微波退火沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　基于本文研究的低溫微波退火對(duì)高K/金屬柵介質(zhì)中缺陷具有修復(fù)作用以及最近文獻(xiàn)報(bào)道的使用低溫微波退火技術(shù)可實(shí)現(xiàn)源漏的摻雜激活，本文提出了一種先柵MOS管的制備方法，它不像傳統(tǒng)先柵工藝那樣使用高溫退火而是使用低溫微波退火技術(shù)，因而它不會(huì)導(dǎo)致MOSFETs的閾值電壓發(fā)生漂移和在高K/金屬柵界面生成SiO2薄層，并且避免了使用復(fù)雜、昂貴的后柵工藝?？傊蜏匚⒉夹g(shù)克服了傳統(tǒng)