研究目的
研究不同厚度的原子层沉积（ALD）Al2O3钝化层对溅射法制备的HfYO栅介质与硅衬底界面化学及电学特性的影响。
研究成果
研究表明，1纳米厚的Al2O3钝化层是改善HfYO/Si栅极堆叠界面性能的最佳选择。250°C退火处理可进一步提升电学性能，展现出最低的边界陷阱氧化物电荷密度和最小的栅极漏电流。主要导电机理被确定为：中低电场下为泊松-弗伦克尔发射，高电场下为直接隧穿效应。
研究不足
该研究仅限于Al2O3钝化层厚度和退火温度对HfYO/Si栅极堆叠电学特性的影响。该调查未涵盖其他钝化材料或更高退火温度。
1：实验设计与方法选择：
研究采用HfYO/Al2O3/Si栅极堆叠结构制备金属氧化物半导体电容器，其中Al2O3钝化层通过原子层沉积（ALD）工艺制备，HfYO薄膜采用磁控溅射法制备。样品在不同温度的成膜气体中进行退火处理。
2：样品选择与数据来源：
以n型(100)硅晶圆为衬底。Al2O3钝化层厚度设置为不同参数（0.5纳米、1纳米、2纳米和3纳米），电学特性通过半导体分析仪进行测量。
3：5纳米、1纳米、2纳米和3纳米），电学特性通过半导体分析仪进行测量。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：主要设备包括原子层沉积腔室（LabNano 9100，ENSURE NANOTECH）、磁控溅射系统（JSD 400，嘉硕真空科技有限公司）、光谱椭偏仪（SC630，上海三科仪器有限公司）以及X射线光电子能谱仪（XPS，ESCALAB 250Xi，赛默飞世尔科技）。
4：实验流程与操作步骤：
首先对硅衬底进行清洗，随后沉积Al2O3钝化层；通过共溅射法制备HfYO薄膜并进行退火处理；最后沉积顶部和背面的铝电极用于电学测试。
5：数据分析方法：
通过电容-电压（C-V）和电流密度-电压（J-V）测试表征电学特性，采用XPS分析界面化学状态。
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获取完整内容-
X-ray photoelectron spectroscopy
ESCALAB 250Xi
Thermo Scientific
Interface chemistry analysis
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ALD chamber
LabNano 9100
ENSURE NANOTECH
Deposition of Al2O3 passivation layers
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Magnetron sputtering system
JSD 400
JiaShuo Vacuum Technology Co. Ltd.
Co-sputtering of HfYO films
-
Spectroscopic ellipsometry
SC630
SANCO Co, Shanghai
Thickness measurement of MOS capacitors
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