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课件

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2023/7/242n-subp+p+p+source/drainformation(LOCOSProcess)STEP1n-subp+p+Y2O3/CeO2filmdeposition(UHV-EBevaporation)STEP2n-subp+p+Ferroelectricfilmdeposition(Sol-gelspin-coating)STEP3n-subp+p+PtTE(gate)formation(Ar/Cl2-RIE)STEP4PtTEn-subp+p+Viaholeformation(Wetetching&RIE)STEP5Viaholen-subp+p+Alelectrodeformation(Lift-off)STEP6AlelectrodeY2O3/CeO2Ferroelectricfilm铁电场效应晶体管的制备工艺流程实验目的2023-07-242p+p+p+source/drain2023/7/243

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2023-07-243制备一个MFIS结构的2023/7/244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(50772093)，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。2023-07-244课题来源2007.01~2009.122023/7/245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2023-07-245匀胶机实验所需仪器2023/7/246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2023-07-246磁力加热搅拌器示意图匀胶机示意图小2023/7/247RT66FerroelectricPrecisionTester590C-VAnalyzer(1MHz)2023-07-247RT66Ferroelectric2023/7/248实验原理2023-07-248实验原理2023/7/249实验原理2023-07-249实验原理2023/7/2410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

2023-07-2410实验步骤实验原料性能测试衬底及其处2023/7/2411实验步骤------铁电薄膜的制备

3.49Bi(NO3)3·5H2O+2.96Ti(OC4H9)4+0.5Nd(CH3COO)3+0.04V(C5H8O2)3=(Bi3.49Nd0.5)(Ti2.96V0.04)O12+……MixedNd(NO3)3

NeodymiumnitrideBismuthnitrideBi(NO3)3·5H2OV(C5H8O2)3

Vanadium(III)acetylacetonateTi(OC4H9)4

TitaniumbutoxideGlacialacetic

Acetylacetone

BNTVOthermaterial前驱体溶液Precursorsolution

3.49:0.5:2.96:0.04:化学溶液沉积法(CSD)2023-07-2411实验步骤------铁电薄膜的制备2023/7/2412实验步骤------铁电薄膜的制备BismuthnitrideNeodymiumnitrideVanadiumTitaniumbutoxidePrecursorsolution

yellowsolab2023-07-2412实验步骤------铁电薄膜的制备B2023/7/2413铁电薄膜制备工艺流程图

实验步骤------铁电薄膜的制备2023-07-2413铁电薄膜制备工艺流程图实验步骤--2023/7/2414退火甩膜Si基片

前驱体溶液干燥热解样品650-800℃/10min3s/400rpm50s/3000rpm3min/400℃3min/100℃5-8timesBNTVthinfilm制膜过程实验步骤------铁电薄膜的制备2023-07-2414退火甩膜Si基片前驱体溶液干燥热解2023/7/2415实验步骤------原型器件的制备SputteringPt,Au,Ag,AlØ:100~200nm,1umSol-gel,CSD200-300nmRFsputtering,MBE10-20nm2-3’’×0.5mm,n/p-Si(100),ρ<0.1ΩcmElectrodeFerroelectricsInsulatorSiSubstrateBottom-Up2023-07-2415实验步骤------原型器件的制备S2023/7/2416测试方法------铁电薄膜铁电性能漏电流疲劳性能介电性能2023-07-2416测试方法------铁电薄膜铁电性能2023/7/2417测试方法------MFIS原型器件C-V曲线I-V曲线保持性能2023-07-2417测试方法------MFIS原型器件2023/7/2418结果讨论与实验报告要求1.写出实验目的、内容和基本原理。2.简述实验步骤。3.收集实验数据，用Origin8数据分析软件分别画出铁电薄膜的电滞回线、介电曲线、漏电流、疲劳特性曲线，MFIS结构原型器件的C-V曲线、I-V曲线和C-t曲线(保持性能)。4.用XRD、