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《山东大学》 2005年
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掺镧(钐)Bi_2Ti_2O_7薄膜的制备及其性能研究

杨雪娜  
【摘要】:随着微电子技术的飞速发展,半导体器件的特征尺寸按摩尔定律不断缩小,SiO_2作为MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的栅介质材料在几年之内将不能满足需求,以此为背景应用于下一代MOSFET的高介电栅介质材料就成为当今微电子材料的研究热点。要取代SiO_2成为MOSFET器件里的栅介质,High-k材料必须具有与SiO_2/Si系统相似的性质,使其与当前的半导体工业兼容。因此,作为候选的High-k材料,要满足以下几方面的参数标准:(1)具有高的介电常数、高的势垒和能隙;(2)在Si上有良好的热稳定性;(3)非晶态栅介质更理想;(4)具有良好的界面质量;(5)与Si基栅兼容;(6)处理工艺的兼容性;(7)具有良好的可靠性和稳定性等等。目前,任何一种有望替代SiO_2的栅介质材料都不能完全满足High-k材料的上述几点要求,但是,在钛酸铋系列中,对Bi_2Ti_2O_7这中材料的应用前景比较看好。 钛酸铋系列具有复杂的组分和结构,包括Bi_2Ti_4O_(11),Bi_2Ti_2O_7,Bi_4Ti_3O_(12),Bi_8TiO_(14)和Bi_(12)TiO_(20)等。其中对Bi_4Ti_3O_(12)研究的比较多,而对Bi_2Ti_2O_7研究的较少,起步较晚。但是有研究证明,Bi_2Ti_2O_7的多晶薄膜具有较高的介电常数和较低的漏电流,是目前研究的高介电常量材料中有望替代MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)晶体管中传统SiO_2栅绝缘层的材料之一,因此有着广泛的应用前景。Bh_Ti_2O_7薄膜适合在动态随机存取存储器中作存储媒体,使记忆单元面积减少,从而实现超大规模集成;此外,它还能用作绝缘栅场效应管的栅极材料,以提高绝缘栅场效应管的跨导,降低开启电压,提高耐击穿特性,减少器件尺寸。最近,它还在铁电薄膜PZT、PST和Bi_4Ti_3O_(12)的制备过程中,被用作缓冲层,以改善薄膜的电学性质。Bi_2Ti_2O_7材料除了上述优点之外,还存在一个致命的缺点,那就是它的不稳定性。Bi_2Ti_2O_7是不稳定相,在高温处理时,容易转变成Bi_4Ti_3O_(12)相。在制备陶瓷的过程中,可通过一定的离子掺杂,以提高Bi_2Ti_2O_7相的稳定性。但是在薄膜制备过程中,我们只见过对Bi_4Ti_3O_(12)相薄膜进行掺杂改性的报道和研究,对Bi_2Ti_2O_7相薄膜的掺杂还未见报道。由于Bi_2Ti_2O_7有着可喜的应用价值,因此有必要对该材料的温度稳定性和性质作进一
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN304

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【引证文献】
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【同被引文献】
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