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[IEEE 2019年第28届国际工业电子研讨会(ISIE) - 加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华市 (2019.6.12-2019.6.14)] 2019年IEEE第28届国际工业电子研讨会(ISIE) - 工业应用中的数字全息技术

DOI：10.1109/isie.2019.8781115 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 首次研究了采用全原子层沉积Al2O3/ZrO2/SiO2/ZrO2/Al2O3叠层的金属-绝缘体-金属（MIM）电容器。随着掺入SiO2薄膜厚度从0增加到3 nm，该MIM电容器的二次和线性电压系数（α和β）显著地从正值降至负值。对于含3 nm SiO2薄膜的叠层，实现了7.40 fF/μm2的电容密度、-121 ppm/V2的α和-116 ppm/V的β，同时具有极低的漏电流密度（室温下5 V时为3.08 × 10?? A/cm2，125°C下3.3 V时为5.89 × 10?? A/cm2）、高击穿场强6.05 MV/cm，以及在室温下工作电压达6.3 V时可确保10年使用寿命。因此，此类叠层结构是下一代射频及模拟/混合信号集成电路极具前景的候选方案。
作者： Qiu-Xiang Zhang，Bao Zhu，Shi-Jin Ding，Hong-Liang Lu，Qing-Qing Sun，Peng Zhou，Wei Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

探索全原子层沉积Al2O3/ZrO2/SiO2/ZrO2/Al2O3叠层结构以实现高性能MIM电容器，满足高电容密度和改善电压线性的要求。

研究成果

AZSZA叠层中采用3纳米SiO2的MIM电容器展现出优异特性：电容密度达7.40 fF/μm2，电压线性度显著改善（α值为-121 ppm/V2，β值为-116 ppm/V），具有极低漏电流、高击穿场强和优异可靠性，是射频与AMS集成电路的理想候选方案。

研究不足

该研究聚焦于优化AZSZA堆叠结构中SiO2的厚度，以提高电压线性和电容密度，但未探究其他介电材料或堆叠结构的影响。

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