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溅射功率对HfO2薄膜结构及电学性能的影响
  • ISSN号:1003-353X
  • 期刊名称:《半导体技术》
  • 时间:0
  • 分类:TN304.055[电子电信—物理电子学] O484.4[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中北大学仪器与电子学院,太原030051, [2]中北大学中北大学国防科技重点实验室,太原030051
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61471326); 国家高新技术研究发展计划(863计划)资助项目(2015AA042601)
中文摘要:

采用射频磁控溅射法分别在不同溅射功率下制备了Hf O2薄膜,基于该组薄膜实现了金属-绝缘体-金属(MIM)电容器原型器件。采用Raman、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱学(XPS)和电学测试仪等分析手段,研究了溅射功率对薄膜微结构和电学特性的影响。测试结果表明,随着溅射功率的增加,HfO2薄膜由无定形态向单斜晶相转化、颗粒尺寸逐渐增大、Hf—O键结合度增强,由于提高溅射功率导致了薄膜晶化、团簇和Hf—O结合能减小,使MIM电容器击穿电压降低,漏电流呈现先降后增。结果表明溅射功率为150 W时,HfO2薄膜获得较好的电学性能。

英文摘要:

HfO2 thin films were prepared by RF magnetron sputtering under various powers, and then metal-insulator-metal (MIM) capacitors with different films were obtained. The impact of sputtering power on the structural and electrical properties of the thin films were investigated using Raman, atomic force microscope ( AFM ), scan electronic microscope ( SEM ), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the electrical measuring instruments, respectively. The test results show that as the sputtering power increases, the HfO2 films are transformed from amorphous state to monoclinic crystal phase with larger grain size and stronger Hf--O. As the sputtering power increased, the crystallization of film, cluster and lower Hf-O binding energy decreased, resulting that the breakdown voltage of MIM capacitors decreased and the leakage current descended firstly, then ascended. The results indicate that the relatively better electrical properties of the HfO2 thin films can be achieved at 150 W sputtering power.

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期刊信息
  • 《半导体技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
  • 主编:赵小玲
  • 地址:石家庄179信箱46分箱
  • 邮编:050051
  • 邮箱:informax@heinfo.net
  • 电话:0311-87091339
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-353X
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1109/TN
  • 邮发代号:18-65
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技论文统计用刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6070