《同步輻射研究鉿基高k介質/InGaAs界面特性及元素擴散調控》是依託復旦大學，由盧紅亮擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：同步輻射研究鉿基高k介質/InGaAs界面特性及元素擴散調控
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：盧紅亮
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目面向10 nm技術節點以下的先進積體電路工藝，開展鉿基高介電常數(k)介質/InGaAs半導體界面特性及元素擴散等關鍵技術研究。擬採用上海光源高分辨、高靈敏度的同步輻射光發射電子顯微鏡，重點分析鉿基高k介質/InGaAs界面形成過程中的表面、界面化學反應機制，精確追蹤原子層沉積工藝、快速熱退火條件下InGaAs襯底元素In、Ga和As等在高k介質中的擴散過程及其具體分布，從納米尺度闡明表面、界面微觀結構及其組分演變規律。利用同步輻射X射線吸收譜和第一性原理計算分析擴散元素對鉿基高k薄膜的介質特性影響，揭示器件電學特性與其微結構缺陷之間的內在關係。在此基礎上，提出採用含N表面鈍化方法及微波熱退火技術來抑制界面元素擴散，有效調控界面特性，掌握提升鉿基高k介質/InGaAs金屬氧化物半導體(MOS)器件可靠性的關鍵技術，為研製出高性能的III-V族MOSFETs提供理論依據和解決方案。
結題摘要
本項目主要面向10 nm技術節點以下的先進積體電路工藝，開展高k介質/III-V族半導體界面調控關鍵共性問題研究。為此本項目將藉助高性能的同步輻射和XPS等微納測試技術，並結合理論計算和電學表征方法，釐清高k介質與InSb、InAs、InP和InGaAs界面的化學反應和元素擴散機制，探討高k介質/InGaAs界面缺陷的形成機理、演變過程以及湮滅機制並精細控制，揭示器件電學特性與其微結構缺陷之間的內在關係，進而提出控制界面元素擴散的有效鈍化方法，為進一步製備出高性能的III-V族電晶體提供實驗基礎和理論指導。（1）利用光電子能譜，同步輻射光電子能譜等技術分別對HCl預處理和天然氧化的InSb、InAs、InGaAs等樣品在沉積HfO2、Al2O3等高k介質薄膜前後，以及快速熱退火後的界面化學，元素擴散，元素脫吸附現象和表面形貌進行了系統的表征。通過XPS和SRPES表徵發現兩組樣品在沉積完高k介質薄膜後都發生了襯底再氧化及元素的擴散現象柵介質，並最佳化出相應的製備工藝參數。（2）探索了InP、Ge等高遷移率半導體材料與新型的高k 介質之間的能帶對準情況研究，為釐清基於新一代IC高遷移率半導體溝道層與高k介質之間的電晶體的電學特性影響因素和分析其內在物理機制，提供理論參考。（3）實現了在原子層尺度上高質量HfAlO、HfO2、AlN、AlON、SiO2、Ga2O3等介質薄膜的可控制備，掌握相應的組分精確調控的方法，並獲取了相應的工藝參數、生長規律和薄膜質量控制因素。為後續在III-V族襯底上生長相應的高k介質，以及製備半導體相關器件的器件奠定了堅實的基礎。
