GaN基金屬—鐵電體—半導體場效應晶體管關鍵技術研究.pdf

1、GaN基MISFET是極有應用前景的半導體器件,在其目前的研究中,多采用傳統(tǒng)的介質材料,如二氧化硅、氮化硅等.這些材料的介電常數(shù)比較低,使得GaN基MISFET器件的工作電壓普遍比較高,一般在15V以上.因此,要降低工作電壓,可采取降低柵介質層厚度的方法,但減薄柵氧層厚度不僅要增加工藝難度,而且量子效應將非常嚴重,會引起很大的隧道電流,這將使得器件和電路的靜態(tài)功耗增加.因此,單純從工藝上降低器件和電路的工作電壓顯然不可取,必須尋找更好性

2、能的材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柵介質材料.研究表明,采用高介電常數(shù)的柵介質材料將會顯著地降低器件的閾值電壓,且工藝實現(xiàn)簡單.在高介電常數(shù)材料中,鐵電材料是一類優(yōu)異的高介電常數(shù)材料,且其薄膜材料易與集成電路工藝兼容,在集成電路上有非常廣泛的應用.其中,鋯鈦酸鉛(PbZr<,x>Ti<,1-x>O<,3>,PZT)是當前應用最廣、研究最深入的鐵電薄膜材料,它已廣泛地應用于存儲器、傳感器等.制備PZT薄膜有溶膠-凝膠法(Sol-Gel)、射頻磁控濺射法

3、、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)法、脈沖激光沉積(PLD)法、分子束外延(MBE)法等多種方法.本論文采用目前最先進的溶膠一凝膠方法制備PZT薄膜,該方法不僅制備工藝簡單,而且適合制作集成電路工藝要求的大面積成膜.制備PZT薄膜的初始原料為醋酸鉛、硝酸鋯和鈦酸正丁酯,乙二醇甲醚為有機溶劑.由于鋯醇鹽價格昂貴,而且國內不能提供,所以采用硝酸鋯,實現(xiàn)制備材料的國產化.在PZT薄膜的優(yōu)化配方及優(yōu)化工藝的基礎上,利用現(xiàn)有的條件,成功制備了