研究目的
开发一种用于三维顺序集成中顶部晶体管的低温栅极堆叠技术,通过紫外纳秒激光退火将原位掺杂的非晶硅层转化为多晶硅,同时不损害下层器件。
研究成果
通过紫外纳米激光退火(UV-NLA)将非晶硅磷(a-Si:P)转化为多晶硅磷(poly-Si:P),成功获得了适用于三维顺序集成上层结构的低温栅极堆叠。该工艺实现了完全再结晶和低电阻特性,同时在整个兼容热预算范围内保持了下方有源区的完整性。
研究不足
栅极堆叠的电学性能仍有待评估。该工艺需要精确控制激光能量密度,以避免影响下方的单晶SOI有源区。
1:实验设计与方法选择:
采用低温栅极优先方案,利用紫外纳米激光退火(UV-NLA)将非晶硅磷(a-Si:P)转化为多晶硅磷(poly-Si:P)。
2:样品选择与数据来源:
12纳米薄绝缘体上硅(SOI)薄膜,含氧化铪(HfO2)和氮化钛(TiN)层,以及50或70纳米厚的a-Si:P层。
3:实验设备与材料清单:
配备准分子激光器的SCREEN LT3100平台,扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)。
4:实验步骤与操作流程:
薄膜沉积、不同能量密度的紫外纳米激光退火、表面形貌观察、方块电阻测量、化学机械抛光(CMP)应用及最终结构观察。
5:数据分析方法:
使用LIAB软件进行二维数值模拟、方块电阻测量及表面粗糙度表征。
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