基于非易失存儲應用的新型金屬納米晶薄膜制備工藝.pdf

1、與傳統浮柵結構的非易失存儲器相比，基于分布式電荷俘獲存儲機理的金屬納米晶存儲器，具有更低的操作電壓和更強的數據保持能力，并且能解決當集成工藝節點進入65nm以下時，器件尺寸可持續縮小的難題，而被視為最有前途的下一代非易失存儲器之一。薄膜沉積后退火納米晶化法是目前應用最廣的金屬納米晶制備方法。但其后續600~900℃高溫退火會帶來高熱預算等一系列問題，影響工藝的集成性，惡化器件的電學特性和可靠性。 本文提出了與CMOS工藝完全兼容

2、、工藝簡單、熱預算低的金屬納米晶制備的新方法—控制氧化層沉積過程中的同步金屬薄膜原位納米晶化法，可有效地改善上述薄膜沉積后退火納米晶化法的不足。并依次對同步金屬薄膜原位納米晶化法進行了機理研究，通過實驗采用該工藝制備了鎢金屬納米層，對實驗結果進行了觀察、分析和討論。 實驗結果表明：（1）在控制氧化層濺射沉積過程中對硅基底同步加熱（僅需300℃），可有效地促使底層3nm的鎢金屬層納米晶化，即可形成尺寸約為25nm左右的納米晶；（2

3、）控制氧化層濺射沉積過程中，濺射原子入射硅片表面所帶來的初始能量與加熱硅片所帶來的熱量相復合，只要足以提供納米晶化激活能所需的能量，就能促使表層金屬薄膜的納米晶化。 本文同時考慮了未來金屬納米晶存儲器隧穿氧化層高介電常數（k）化的趨勢，采用氧化鋁作為介質層，制備了鋁金屬納米晶存儲器件結構。實驗結果的不理想揭示了實驗過程中的一系列問題，總結了經驗與教訓，以期在經后的研究中得到改進。 最后對本文進行了總結，計劃了下階段的研究