mfis结构铁电薄膜场效应晶体管原型器件的制备与性能表征.ppt

MFIS结构铁电薄膜场效应晶体管原型器件的制备与性能表征 指导教师：唐明华 实验类型：综合性实验 * * n-sub p+ p+ p+ source/drain formation (LOCOS Process) STEP 1 n-sub p+ p+ Y2O3/CeO2 film deposition (UHV-EB evaporation) STEP 2 n-sub p+ p+ Ferroelectric film deposition (Sol-gel spin-coating) STEP 3 n-sub p+ p+ Pt TE(gate) formation (Ar/Cl2-RIE) STEP 4 Pt TE n-sub p+ p+ Via hole formation (Wet etching RIE) STEP 5 Via hole n-sub p+ p+ Al electrode formation (Lift-off) STEP 6 Al electrode Y2O3/CeO2 Ferroelectric film 铁电场效应晶体管的制备工艺流程 实验目的 * * 制备一个MFIS结构的无铅铁电薄膜场效应晶体管的原型器件，并对它的电学性能进行表征。 实验目的 * * 课题来源 2007.01~2009.12，无铅铁电薄膜及存储器的制备和失 效行为，高等学校科技创新工程重大项目培育资金项 目(076044)， 80万元。 2008.01~2010.12，无铅铁电薄膜的制备及其印记和保 持性能研究，国家自然科学基金，33万元。 2008.01~2010.12，非破坏性读出无铅铁电薄膜场效应 晶体管的制备及电学性能，湖南省自然科学基金 (08JJ3122)， 7万元。 * * 匀胶机 电子天平 快速退火炉 干燥箱 小型离子溅射仪 铁电分析仪 4200半导体参数测试系统、CV590测试仪 SEM、AFM、XRD、Raman仪等 实验所需仪器 * * 磁力加热搅拌器示意图 匀胶机示意图 小型离子溅射仪系统示意图 * * RT66 Ferroelectric Precision Tester 590 C-V Analyzer (1 MHz) * * 实验原理 * * 实验原理 * * 实验步骤 实验原料 性能测试 衬底及其处理 前驱体溶液的制备 薄膜的制备过程 电极的制备 * * 实验步骤------铁电薄膜的制备 3.49 Bi(NO3)3·5H2O + 2.96Ti(OC4H9)4 + 0.5 Nd(CH3COO)3 + 0.04V(C5H8O2)3 =(Bi3.49Nd0.5)(Ti2.96V0.04)O12+…… Mixed Nd(NO3)3 Neodymium nitride Bismuth nitride Bi(NO3)3·5H2O V(C5H8O2)3 Vanadium (III) acetylacetonate Ti(OC4H9)4 Titanium butoxide Glacial acetic Acetylacetone BNTV Other material 前驱体溶液 Precursor solution 3.49: 0.5: 2.96: 0.04: 化学溶液沉积法(CSD) * * 实验步骤------铁电薄膜的制备 Bismuth nitride Neodymium nitride Vanadium Titanium butoxide Precursor solution yellow sol a b * * 铁电薄膜制备工艺流程图 实验步骤------铁电薄膜的制备 * * 退火 甩膜 Si基片 前驱体溶液 干燥 热解 样品 650-800 ℃/10min 3s/400 rpm 50s/3000 rpm 3min/ 400℃ 3min/ 100℃ 5-8 times BNTV thin film 制膜过程 实验步骤------铁电薄膜的制备 * * 实验步骤------原型器件的制备 Sputtering Pt, Au, Ag, Al ?:100~200nm, 1um Sol-gel, CSD 200-300nm RF sputtering, MBE 10-20nm 2-3’’ ×0.5mm, n/p-Si(100), ρ0.1Ωcm Electrode Ferroelectrics Insulator Si Substrate Bottom-Up * * 测试方法------铁电薄膜 铁电性能 漏电流 疲劳性能 介电性能 * * 测试方法