显著高的介电常数和电容密度由Ni/ZrO2/TiN使用纳秒激光和表面等离子体效应
Wei Ting Fan1, Pheiroijam Pooja1, Albert Chin1
1Department of Electronics Engineering, National Yang Ming Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|February 13, 2025
概括
超快脉冲激光回火为半导体加工提供了一种新的方法. 该技术通过通过表面等离子体效应增强材料晶度,在电容器中实现了创纪录的高介电常数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 快速热 (RTA) 是半导体加工的标准,但它的毫秒升时间对于先进的纳米器件来说是不够的.
- 开发更快的回火方法对于下一代电子产品至关重要.
研究的目的:
- 研究超快脉冲激光化作为半导体设备制造中RTA的替代方案.
- 为了在Ni/ZrO2/TiN电容器中实现创纪录的高介电性质,使用一种新的激光火方法.
主要方法:
- 使用的次能量带隙 532 nm 超快 15 纳秒 (ns) 脉冲激光化在 Ni/ZrO2/TiN 电容器上.
- 研究了产生在TiN金属上的表面等离子体效应,作为主要的回火机制.
- 使用X射线衍射分析材料特性.
主要成果:
- 实现了创纪录的高压电常数 (高-κ) 67.8 和电容密度75 fF/μm2.
- 在高达870°C的表面温度下通过激光能量密度为16.2 J/cm2的有效化ZrO2.
- 观察到立方相ZrO2的增强晶度,与提高的介电性能相关.
结论:
- 超快的脉冲激光火,利用表面等离子体效应,显著提高ZrO2.2.的介电性质.
- 这种方法克服了RTA的局限性,对于在先进的集成电路中实现单体三维设备集成至关重要.
