下载文档原格式
第24卷 第11期2002年11月武 汉 理 工 大 学 学 报J OURNAL OF W UHAN UN I VERSI T Y OF TECHN OLOG YV o l .24 N o .11 N ov .2002文章编号:167124431(2002)1120011204电子束蒸发沉积T i O 2薄膜结构及光学性能的研究王学华 薛亦渝 赵 利 张幼陵(武汉理工大学)摘 要: 研究了工艺条件对电子束蒸发沉积在K 9玻璃上T i O 2薄膜的结构和光学性能的影响。
正交试验结果表明,基片温度是影响薄膜光学常数的主要因素,制备T i O 2薄膜的最佳工艺参数为:基片温度300℃,工作真空2×10-2Pa ,沉积速率0.2nm s 。
采用最佳工艺沉积在透明基片上的T i O 2薄膜在可见光区具有良好的透过特性,同时也得出了薄膜的光学带隙能E g =3.77e V 。
SE M 观察结果表明薄膜为柱状纤维结构,柱状纤维的直径在100～150nm 之间。
关键词: 电子束蒸发; T i O 2; 光学薄膜中图分类号: O 484.4文献标识码: A收稿日期:2002207208.作者简介:王学华(19762),男,博士生;武汉,武汉理工大学材料科学与工程学院(430070).氧化钛(T i O 2)薄膜具有优良的透光性、高折射率和良好的化学稳定性,并且折射率可随制备工艺变化,是非常重要的光学膜,已被广泛地应用于抗反射涂层、干涉滤波片、电致变色窗和薄膜光波导[1]。
制备T i O 2薄膜的PVD 方法主要有反应蒸发[2,3]、反应磁控溅射[4,5]和脉冲激光沉积[6,7]等。
众所周知,薄膜的生长形态、晶体结构和化学计量比对沉积条件极为敏感,工艺参数如基片特性、O 2分压、沉积速率和基片温度对薄膜的致密度、结晶度和光学性能有很大影响。
采用正交试验法研究工艺参数对电子束蒸发沉积在玻璃基片上的T i O 2薄膜光学常数的影响。
鑫茎弘渊甜I Il l§H f O2高K栅介质的制备及其电学特性分析周志祥(南京市三江学院江苏南京210012)[摘要】选择H f02高K姗介质作为研究对象，利用反应溅射方法制各T H f02栅介质薄膜，分析不同的工艺制备条件对其H f02栅介质电学性质和可靠性的影响。
[关键词]高K栅介质t t f02泄漏电流输运机制SI L C效应中图分类号：TM2文献标识码：^文章编号；1671--7597(2008)1110014一01M I S(金属一绝缘体一半导体)结构是M oS FE T的重要组成部分，也是理解M O SFE T J二作的藿要物理基础。
它是舯sFET实现栅挖沟道电流的根本所在，对高K栅介质M I S器件的研究，有助于了解高K栅介质的各种性能，如和硅的稳定性，介质的电学性能，界面态等方面[1-3]。
因此，对岛K栅介质材料M I S结构性能的研究既是研究高K材料性质的手段，也是研究其在微电子技术中应用的重要一环。
本文在制备H f02栅介质的M I S电容样品基础上，通过考察不同工艺条件下制备的H f02栅介质的电学性质及其S I L C效应，讨论研究了H f02栅介质的优化工艺。
一、州；0：薄曩的翻鲁工艺(一)实验方案在我们的l i f02高K栅介质制备工艺实验中。
所研究和优化的工艺条件包括：si表面处理工艺、溅射工艺、H f02淀积后的退火工艺。
在Si表面处理工艺中，传统的}I F清洗工艺和新犁N H4F清洗工艺被应用，以考察经过N H4F表面处理对H f02介质层电学性能的影响；在溅射工艺中，不同的02和A n的气体分压比被应用。
以考察溅射氛围对H f02介质层电学性能的影响；在退火工艺中，不同的退火氛围(N2或02)和不同的退火温度被应用，以考察退火氛同对H f02介质层电学性能的影响。
(二)H f02薄膜的制备实验制备了A I／H f02／Si M I S电容。
反应溅射是在挖制比例的02和A r的氛围中进行的。
电子束蒸发的制备方法研究电子束蒸发是一种常见的薄膜材料制备方法，它通过电子束加热固态材料，使其蒸发成为气体，最终在衬底表面沉积为薄膜。
在材料科学、光学、电子学等领域中，电子束蒸发广泛应用，例如制备透明导电膜、光学薄膜、金属薄膜等。
本文将就电子束蒸发的制备方法，阐述其具体步骤、技术特点和存在的问题等进行探讨。
1、电子束蒸发的步骤电子束蒸发可以分为四个步骤：材料准备、固态材料的加热蒸发、蒸发材料的运输和沉积、薄膜特性分析。
首先，材料需粉碎成粉末或片剂，然后再加入到电子束蒸发器的坩埚中。
接着，通过电子束的束缚作用，将蒸发器内的固态材料加热至其蒸汽压与所需沉积压力相当。
当蒸发材料获得足够能量释放时，它将变为气体状态，由于交通运输规定，这个气体会通过依靠各种气体管道和流量计排出。
最后，电子束蒸发所得的薄膜通常需要进行检测、性质分析或者后续工艺加工。
2、电子束蒸发的技术特点电子束蒸发具有以下几方面的技术特点：（1）高度纯化：由于在真空条件下进行，可以有效避免与空气中杂质的相互干扰，蒸发出来的物质具有极高的纯度。
（2）高效性：电子束加热方式能够提供更高的蒸发速率。
（3）灵活性：通过在压缩、微加工和光学等领域的应用，利用电子束蒸发装置可以在多种衬底材料和非线性薄膜材料之上制备出一系列可能的材料和结构。
（4）厚度和位置控制：这个技术能够通过精密控制蒸发过程中的蒸汽压力、沉积速度等参数实现对厚度和位置的高度控制性。
（5）可重复性：在电子束蒸发的操作过程中，可以通过对加热温度、时间、蒸汽压、功率、坩埚耗损等多个参数的实时控制来规范化这个过程。
3、电子束蒸发的存在问题（1）电子束损耗问题：由于电子束需要对生产物资进行加热蒸发，因此电子束的数量和能量对衬底和未被用作蒸发物的部分进行了浪费。
目前，将多个蒸发器的蒸汽扔在一个专门的离子收集器中的方法目前已经被广泛采用，以用于电子回收。
（2）耗能问题：电子加热的方法与其他热蒸发和物理气相沉积等材料制备技术相比，并没有太高的能量利用效率，因此在工业生产中，需要更经济和高效的能源来源。
㊀收稿日期:２０２３－０１－１１作者简介:吕品(１９７３－)ꎬ女ꎬ辽宁沈阳人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向:半导体技术.㊀∗通信作者:吕品ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｐｉｎ＿ｌｖ＠１２６.ｃｏｍ.㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀㊀自然科学版第５１卷㊀第１期㊀２０２４年ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎＶｏｌ.５１㊀Ｎｏ.１㊀２０２４ＭＯＳ器件Ｈｆ基高ｋ栅介质的研究综述吕㊀品１∗ꎬ白永臣２ꎬ邱㊀巍１(１.辽宁大学物理学院ꎬ辽宁沈阳１１００３６ꎻ２.辽宁大学创新创业学院ꎬ辽宁沈阳１１００３６)摘㊀要:随着金属氧化物半导体(ＭＯＳ)器件尺寸的持续缩小ꎬＨｆＯ２因其介电常数(ｋ)高㊁带隙大等特点ꎬ成为取代传统ＳｉＯ２栅介质最有希望的候选材料.本文综述了Ｈｆ基高ｋ栅介质薄膜的近年的研究进展.针对ＨｆＯ２结晶温度低㊁在ＨｆＯ２薄膜和Ｓｉ衬底间易形成界面层导致漏电流大㊁界面态密度高㊁击穿电压低等问题ꎬ回顾了最近论文报道的两种策略ꎬ即掺杂改性和插入缓冲层.接着举例讨论了Ｈｆ基材料从二元到掺杂氧化物/复合物的演变㊁非Ｓｉ衬底上淀积Ｈｆ基高ｋ栅介质㊁Ｈｆ基高ｋ栅介质的非传统ＭＯＳ器件结构ꎬ为集成电路(ＩＣ)中ＭＯＳ器件的长期发展提供一些思路.关键词:Ｈｆ基高ｋ材料ꎻ栅介质ꎻＭＯＳ器件ꎻ介电常数中图分类号:ＴＮ３０４㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１０００－５８４６(２０２４)０１－００２４－０９ＲｅｖｉｅｗｏｆＨｆ￣ＢａｓｅｄＨｉｇｈ￣ｋＧａｔｅＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｏｒＭＯＳＤｅｖｉｃｅｓＬÜＰｉｎ１∗ꎬＢＡＩＹｏｎｇ￣ｃｈｅｎ２ꎬＱＩＵＷｅｉ１(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓꎬＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１００３６ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＥｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒｓｈｉｐꎬＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１００３６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ａｓｔｈｅｓｉｚｅｏｆｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ(ＭＯＳ)ｄｅｖｉｃｅｓｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｓｈｒｉｎｋꎬＨｆＯ２ｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃａｎｄｉｄａｔｅｍａｔｅｒｉａｌｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＳｉＯ２ｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ(ｋ)ａｎｄｌａｒｇｅｂａｎｄｇａｐ.ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｆ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｌｍｓ.ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｌｏｗＨｆＯ２ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｂｅｔｗｅｅｎＨｆＯ２ｔｈｉｎｆｉｌｍａｎｄＳｉｓｕｂｓｔｒａｔｅꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｌａｒｇｅｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔꎬｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔａｔｅｓꎬａｎｄｌｏｗｂｒｅａｋｄｏｗｎｖｏｌｔａｇｅꎬｗｅｒｅｖｉｅｗｅｄｔｗｏｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｒｅｐｏｒｔｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｐａｐｅｒｓꎬｎａｍｅｌｙꎬｄｏｐｉｎｇｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｅｒｔｉｎｇｂｕｆｆｅｒｌａｙｅｒ.ＴｈｅｎꎬｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＨｆ￣ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｒｏｍｂｉｎａｒｙｔｏｄｏｐｅｄｏｘｉｄｅ/ｃｏｍｐｌｅｘꎬｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇＨｆ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｏｎｎｏｎ￣Ｓｉｓｕｂｓｔｒａｔｅａｎｄｎｏｎ￣ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＭＯＳｄｅｖｉｃｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈＨｆ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｅｘａｍｐｌｅｓꎬｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭＯＳｄｅｖｉｃｅｓｉｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ(ＩＣ).Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀Ｈｆ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｍａｔｅｒｉａｌｓꎻｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃꎻＭＯＳｄｅｖｉｃｅꎻｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ㊀㊀０㊀引言过去６０年ꎬ金属氧化物半导体(ＭＯＳ)集成电路(ＩＣ)的稳步发展和半导体产业的指数级增长一直遵循摩尔定律[１].随着ＭＯＳ器件尺寸的持续缩小ꎬＩＣ的集成度更高㊁功耗更低㊁运行速度更快[２－４].然而ꎬ随着技术节点达到４５ｎｍꎬ传统栅介质ＳｉＯ２的几何尺寸已接近材料的极限.ＳｉＯ２作为栅介质的最小厚度约为０.７ｎｍꎬ至少需要两层相邻的氧(Ｏ)原子来防止栅极/ＳｉＯ２和ＳｉＯ２/Ｓｉ界面相互重叠[５].实际上ꎬ当栅介质ＳｉＯ２的厚度小于３ｎｍ时ꎬ量子隧穿效应非常严重.过量的隧穿电流随着栅介质厚度的降低呈指数级增长ꎬ导致难以忍受的高功耗[６－９]ꎬ同时可靠性下降.ＩＣ的ＭＯＳ运行过程中ꎬ载流子流过器件ꎬ导致ＳｉＯ２栅介质层和Ｓｉ/ＳｉＯ２界面产生缺陷[１０－１１].缺陷密度达到临界值会导致ＳｉＯ２栅介质层击穿ꎬ器件失效[１２－１４].因此ꎬ采用具有更高介电常数(ｋ)的材料替代ＳｉＯ２ꎬ可以有效抑制隧穿电流[１５].通常ꎬ作为可能替代ＳｉＯ２栅介质的材料应该满足以下条件:１)高ｋ值(由于场效应晶体管的短沟道效应ꎬｋ值应小于５０)ꎻ２)热稳定性好ꎻ３)带隙超过５ｅＶꎻ４)与半导体衬底的带偏移大于１ｅＶꎻ５)在Ｓｉ/介质界面和介质材料体内ꎬ本征缺陷密度低ꎻ６)介质材料与互补金属氧化物半导体(ＣＭＯＳ)工艺兼容[１６].１㊀Ｈｆ基高ｋ材料ＨｆＯ２带隙较大(５.５~６.５ｅＶ)ꎬｋ值相对较高(２２~２５)ꎬ击穿电场高(３.９~６.７ＭＶ ｃｍ－１)ꎬ作为体材料热稳定性好ꎬ形成热大(－１１３４ｋＪ ｍｏｌ－１)[１７－１９].Ｉｎｔｅｌ公司在２００７年引入高ｋＨｆＯ２栅介质层以取代传统的ＳｉＯ２栅介质层[２０－２１].１.１㊀ＨｆＯ２结晶淀积后热退火导致ＨｆＯ２结晶是一个关键问题.晶粒边界为电子提供了传输路径ꎬ导致漏电流增大.ＨｆＯ２结晶温度高于９００ħꎬ但实际记录的局部结晶温度要低得多ꎬ原子层淀积(ＡＬＤ)法获得的ＨｆＯ２薄膜的结晶温度可低至３５０ħ[２２].引入结晶温度高的掺杂剂是抑制ＨｆＯ２结晶的方法之一.掺杂Ｇｄ可以增加ＨｆＯ２膜的结晶温度.当Ｇｄ的掺杂比增加到原子分数为１５％时ꎬ掺杂Ｇｄ的ＨｆＯ２(ＨＧＯ)膜表现出完整的非晶相.ＨＧＯ膜中Ｏ空位含量下降ꎬ载流子浓度减少ꎬ栅介质的绝缘特性增加ꎬ此时ＨＧＯ膜ｋ值为２７.１ꎬ漏电流密度为５.８ˑ１０－９Ａ ｃｍ－２[２３].氮溶入可提高ＨｆＯ２膜的结晶化温度㊁抑制杂质渗透㊁提高可靠性.Ｌｉｕ等[２４]以ＨｆＯ２为靶ꎬ在Ｎ２/Ａｒ气氛中利用反应溅射(ＲＦ)技术在Ｓｉ衬底上淀积了ＨｆＯｘＮｙ栅介质ꎬ成功地将氮溶入ＨｆＯ２膜中.退火温度达到８００ħ时ꎬＨｆＯｘＮｙ膜保持无定形态ꎬ退火温度增加到９００ħ时ꎬＨｆＯｘＮｙ膜弱结晶.纯ＨｆＯ２膜的结晶温度为５００ħꎬ氮溶入ＨｆＯ２膜使Ｈｆ和Ｏ原子的迁移率降低ꎬ成核温度增加ꎬ使ＨｆＯｘＮｙ膜的结晶温度增大.利用脉冲激光淀积技术(ＰＬＤ)可制备Ｈｆ－铝酸盐(Ｈｆ Ａｌ Ｏ)膜[２５]ꎬ当退火温度为９００ħ时仍保持无定形态ꎬ至１０００ħ时出现结晶峰ꎬ因而在ＨｆＯ２中加入Ａｌ２Ｏ３所形成的Ｈｆ Ａｌ Ｏ能显著提高非晶相的热稳定性.掺杂Ｌａ的高ｋＨｆＬａＯ栅介质ꎬ其结晶温度能增加至９００ħꎬ此时其漏电流较低[２６].Ｌａ的掺杂不会增加电荷陷阱中心ꎬ不会降低界面质量.随着Ｌａ掺杂量的增加ꎬ渐进击穿行为逐渐消失ꎬ介电击穿５２㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀吕㊀品ꎬ等:ＭＯＳ器件Ｈｆ基高ｋ栅介质的研究综述㊀㊀寿命得以提高[２７].利用磁控溅射法在功率２０Ｗ下对纯ＨｆＯ２和Ｇｄ２Ｏ３靶可制得Ｇｄ２Ｏ３掺杂ＨｆＯ２(ＧＤＨ－２０)薄膜.ＧＤＨ－２０薄膜在退火温度为７００ħ时漏电流密度最低.７００ħ的快速热退火(ＲＴＡ)处理能够有效减少薄膜中的缺陷ꎬ从而减少漏电通道ꎬ降低了漏电流.当退火温度达到薄膜的结晶温度(８００ħ)后ꎬ薄膜内部开始结晶ꎬ漏电通道增加ꎬ漏电流增加[２８].ＨｆＯ２的结晶温度与膜厚相关[２９].利用ＡＬＤ法在Ｈ终止Ｓｉ表面上淀积的ＨｆＯ２薄膜成核不良ꎬ生长呈岛状结构ꎬ而在ＳｉＯ２底层上淀积的ＨｆＯ２薄膜均匀连续㊁质量好.在淀积的ＡＬＤＨｆＯ２薄膜中存在显著的非晶成分ꎬ约在６００ħ时ꎬＨｆＯ２结晶进入单斜相.随ＨｆＯ２薄膜厚度降低(从４０ｎｍ到５ｎｍ)ꎬＨｆＯ２结晶温度升高(从４３０ħ到６００ħ).薄膜厚度的增加ꎬ可能形成结晶核ꎬ薄膜厚度的进一步增加将促进新结晶核的进一步形成和现有晶体的生长[３０].１.２㊀界面层的形成当ＨｆＯ２直接淀积在Ｓｉ衬底上时ꎬＨｆＯ２薄膜和Ｓｉ衬底间易形成界面层[３１－３２].界面层的厚度与淀积温度㊁反应前体㊁生长时间㊁ＨｆＯ２膜的微结构有关.同样ꎬ界面层的组成(ＳｉＯ２[３３－３４]㊁Ｈｆ硅化物[３５]㊁Ｈｆ硅酸盐[３６－３７]㊁富含ＳｉＯ２的硅酸铪[３８])也取决于ＨｆＯ２膜的淀积条件.因为界面层通常会包含ｋ值相对低的材料ꎬ使ＣＭＯＳ器件的电容急剧下降[３９]ꎻ界面层的界面态密度增大ꎬ等效氧化物厚度(ＥＯＴ)增加[３２].ＨｆＯ２与Ｓｉ衬底反应形成硅酸盐层和副产物硅化物键(Ｈｆ Ｓｉ).界面金属硅化物键作为界面陷阱ꎬ也可以降低导带偏移能量.由于硅酸盐的ｋ值(约为１０)远低于ＨｆＯ２的ｋ值ꎬ根据高斯定律ꎬ电场主要分布在低ｋ区域ꎬ这导致高ｋＨｆＯ２/低ｋ硅酸盐结构中的有效势垒降低.高ｋＨｆＯ２/低ｋ硅酸盐结构的击穿机制复杂ꎬ软击穿发生在低ｋ层ꎬ整个电介质的硬击穿电压降低[４０].为了阻碍界面层的形成ꎬ在ＨｆＯ２膜和Ｓｉ衬底间插入缓冲层ꎬ如ＳｉＯ２[４１－４２]㊁ＳｉＯＮ[３２ꎬ４３]等或进行掺杂[４４].利用ＡＬＤ法生长ＨｆＯ２样品ꎬ其结构为ＨｆＯ２(２.５ｎｍ)/ＳｉＯ２(１ｎｍ)/Ｓｉ(衬底)ꎬ测试后表明中间层是混合的Ｈｆ０.１８Ｓｉ０.３２Ｏ０.５层(０.６ｎｍ)ꎬ而不是纯的ＳｉＯ２层(１ｎｍ).８０ＭｅＶＮｉ离子辐照可以诱导Ｓｉ和Ｈｆ在ＨｆＳｉＯ/ＨｆＯ２界面上相互扩散.中间层中Ｓｉ的浓度相对于Ｈｆ的浓度随着离子通量的变化而增加ꎻ该中间层的厚度也随着离子通量的增加而增加.在Ｓｉ和ＨｆＯ２间引入薄的氧化硅/氮化硅层有望提高界面质量[４２].在ＨｆＯ２中掺入Ｙｂꎬｋ值明显增加(Ｙｂ掺杂浓度在原子分数为８％时达到２８.４)ꎬ掺杂Ｙｂ的ＨｆＯ２薄膜稳定ꎬ漏电流低.界面ＳｉＯ２层与稀土离子间的界面反应可以消除ＳｉＯ２层ꎬ获得极低的ＥＯＴ值ꎬ形成稳定的界面[４４].利用傅里叶变换红外光谱观察ꎬ在ＨｆＯ２/Ｓｉ界面处形成了ＳｉＯ２界面层ꎬＮ２气氛下退火可使界面ＳｉＯ２层分解[３３].Ｓｉ/ＨｆＯ２/ＡｌＮ叠层的高分辨透射电镜(ＨＲＴＥＭ)图像显示在Ｓｉ衬底界面处出现ＳｉＯ２薄层ꎬ在７００ħ进行ＲＴＡ后界面ＳｉＯ２层变薄.ＡｌＮ对Ｏ具有高固溶度ꎬＡｌＮ从ＨｆＯ２中移除Ｏ.由于ＨｆＯ２在热力学上比ＳｉＯ２更稳定ꎬ首先会通过界面ＳｉＯ２来获得Ｏ[４５].通过Ｎ２Ｏ㊁ＮＨ３等离子体氮化ꎬ在Ｓｉ衬底上生长一层薄的氧氮层(ＳｉＯＮ)ꎬ接着在氮化的Ｓｉ衬底上溅射ＨｆＯ２膜ꎬ并在Ｎ２气氛下ꎬ在４００ħ进行淀积后退火(ＰＤＡ).ＳｉＯＮ层中由于Ｎ浓度低ꎬ不能完全阻止界面反应ꎬ在ＨｆＯ２/Ｓｉ界面形成了富含Ｎ的Ｈｆ硅酸盐界面层.但经Ｎ２Ｏ等离子体处理后ꎬ６２㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２４年㊀㊀㊀㊀漏电流更低ꎬ击穿场更高ꎬ电容等效厚度(ＣＥＴ)更低[４３].利用Ｎ２等离子体氮化Ｓｉ衬底形成ＳｉＮ层则可以完全阻止界面反应的发生ꎬ其ＥＯＴ更低.同时ＳｉＮ层的形成避免形成微小的传导通道和由Ｈｆ硅化物或亚氧化物造成的高密度界面态[３２]ꎬ可以降低漏电流.２㊀Ｈｆ基掺杂氧化物/复合物高ｋ栅介质如前所述ꎬＨｆＯ２具有结晶温度低ꎬ在Ｓｉ衬底上直接淀积ＨｆＯ２时易形成界面层.为了改善ＨｆＯ２的特性ꎬ对高ｋ栅氧化物的研究已经从单一金属氧化物发展为掺杂氧化物/复合物.采用射频反应共溅射法制备的ＨｆＳｉＯＮ薄膜与Ｓｉ衬底接触面较平坦ꎬ无界面层形成ꎬ经９００ħ高温退火后仍是非晶态ꎬ热稳定性好[４６].ＨｆＡｌＯｘ薄膜热稳定性好ꎬ带隙较大ꎬＯ扩散势垒较高ꎬ漏电流低[４７]ꎬ在退火温度４００ħ时ꎬＨｆＡｌＯｘ的ｋ值最大可达１２.９３.在较高温度下退火的ＨｆＡｌＯｘ薄膜表面更致密ꎬ黏附性更好ꎬ可有效抑制界面态密度和陷阱ꎬ界面质量好.铪锆氧化物(ＨｆＺｒＯ４ꎬ(ＨｆＯ２)１－ｘ(ＺｒＯ２)ｘ)膜(ＨＺＯ)ꎬ是单斜相和四方相材料的混合物ꎬＨＺＯ中的四方相比纯ＨｆＯ２具有更高的ｋ值[４８].但当Ｈｆ基㊁Ｚｒ基金属氧化物材料与Ｓｉ衬底直接接触ꎬＯ原子易与Ｓｉ衬底反应生成界面层ꎬ则ｋ值减小[４９].硅酸盐薄膜的形成可以防止ＨｆＯ２基体系中低ｋ界面氧化层的形成[５０].Ｃｈｏｉ等[５１]通过ＡＬＤ制备不同ＳｉＯ２含量的ＨｆＺｒ硅酸盐((ＨｆＺｒＯ４)１－ｘ(ＳｉＯ２)ｘ)薄膜(ＨＺＳ).ＨＺＳ与Ｓｉ衬底间无界面层形成ꎬ界面态和Ｏ空位数减少ꎬ因此ＳｉＯ２溶入铪锆氧化物ＨＺＯ膜有助于提高电介质的完整性.随着ＳｉＯ２含量的增加ꎬ漏电流密度下降ꎬ击穿电场增强.ＨＺＳ中ｘ为２０％时ꎬｋ值为１７ꎬ漏电流密度为１.２３ˑ１０－７Ａ ｃｍ－２(Ｖｇ＝－１Ｖ)ꎬ界面态密度降低１.０９ˑ１０１１ｃｍ－２ｅＶ－１ꎬ氧化层陷阱电荷密度降低１.８１ˑ１０１２ｃｍ－２.经化学干法刻蚀(ＣＤＥ)处理的ＴａＮ/ＨｆＯｘＮｙＭＯＳ电容器ꎬ表面更光滑ꎬ残余污染物更少ꎬ漏电流更小ꎬＥＯＴ更低(Ｖｇ＝－１.５Ｖꎬ约１.９７ｎｍ)ꎬ击穿所需时间更长[５２].利用脉冲激光淀积技术在ｐ－Ｓｉ(１００)衬底上淀积的Ａｌ１.９９７Ｈｆ０.００３Ｏ３薄膜具有稳定的六边形晶体结构ꎬ晶体分布均匀㊁致密㊁形态光滑ꎬ这是由于衬底温度为８００ħ所致[５３].在该薄膜中ꎬ更多的原子停留在表面ꎬ不饱和键的密度增加ꎬ引起薄膜中缺陷产生局域态.该薄膜越薄带隙越大(激光脉冲数量为２００００~５０００ꎬ所淀积的Ａｌ１.９９７Ｈｆ０.００３Ｏ３薄膜的带隙为５.２６~５.６４ｅＶ).所淀积Ａｌ１.９９７Ｈｆ０.００３Ｏ３薄膜的漏电流密度比Ａｌ２Ｏ３薄膜的低一个数量级ꎬ比ＨｆＯ２薄膜的低两个数量级.将Ｈｆ掺入Ａｌ２Ｏ３中ꎬｋ值显著增加(激光脉冲数量为２００００~５０００ꎬ所淀积的Ａｌ１.９９７Ｈｆ０.００３Ｏ３薄膜的ｋ值为２１.４６~２１.１８).３㊀非Ｓｉ衬底上淀积Ｈｆ基高ｋ栅介质除Ｓｉ衬底外ꎬ其他半导体材料(如Ｇｅ㊁ＧａＮ㊁ＧａＡｓ㊁４Ｈ－ＳｉＣ等)作为高速沟道或衬底材料的ＭＯＳ器件也得到了广泛研究.用高ｋＨｆＯ２取代传统的ＳｉＯ２栅介质ꎬＨｆＯ２/４Ｈ－ＳｉＣＭＯＳ的特性显著提高ꎬ主要表现为通态电阻低ꎬ载流子迁移率高ꎬ氧化层电场低ꎬ但漏电流增加ꎬ在高ｋ栅介质ＨｆＯ２和４Ｈ－ＳｉＣ界面处插入２ｎｍ厚的薄ＳｉＯ２界面层可使漏电流降低４个数量级[５４].高ｋ栅介质ＨｆＯ２进一步降低了随介质层厚度变化的阈值电压的漂移.介质层厚度固定不变(２０ｎｍ)ꎬ栅介质从ＳｉＯ２变到ＨｆＯ２(ｋ＝２５)ꎬ阈值电压的总漂移约为２.５Ｖꎬ器件跨导从６４增加至８７ꎬ有助于提高功率器件的开关能力[５５].７２㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀吕㊀品ꎬ等:ＭＯＳ器件Ｈｆ基高ｋ栅介质的研究综述㊀㊀ｎ－ＧａＮ衬底上淀积Ｈｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ栅介质膜制备ＭＯＳ电容器[５６]ꎬ在８００ħ下不同气氛中(Ｏ２㊁Ｎ２㊁Ｈ２)进行退火处理.在Ｏ２气氛下退火(ＰＤＯ)后ꎬＨｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ膜部分结晶ꎬ晶粒边界充当电流漏电通路ꎬ漏电流密度增大ꎻ在Ｈ２气氛下退火(ＰＤＨ)后ꎬｎ－ＧａＮ/Ｈｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ界面处的中间过渡层Ｇａ２Ｏ３可能分解ꎬ致使Ｇａ扩散进入Ｈｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ膜ꎬ在ｎ－ＧａＮ/Ｈｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ界面处产生电缺陷ꎬ导致界面态密度增大ꎻ而在Ｎ２气氛下退火(ＰＤＮ)后ꎬＨｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ(ｋ＝１５.１)保持无定形态ꎬＰＤＮ电容器漏电流密度大大降低ꎬ平带电压滞后小(＋５０ＭＶ)ꎬ漂移小(０.７４Ｖ)ꎬ击穿电场大(８.７ＭＶ ｃｍ－１).ＰＤＮ处理形成的性能优越的Ｈｆ０.６４Ｓｉ０.３６Ｏｘ膜可用于ＧａＮ功率器件的栅介质.由于固有氧化物(Ａｓ２Ｏ３ꎬＡｓ２Ｏ５㊁Ｇａ２Ｏ３)和Ａｓ的存在ꎬＧａＡｓ表面可能由于高界面态密度而形成外部缺陷.Ｌｉａｎｇ等[５７]选取ＧａＡｓ为衬底ꎬ利用三甲基铝(ＴＭＡ)经ＡＬＤ２０个脉冲循环处理后ꎬ对其进行钝化ꎬ然后淀积掺Ｙ的ＨｆＯ２薄膜ꎬ经３００ħＰＤＡ制成电学特性优异的Ａｌ/ＨＹＯ/ＴＭＡ/ＧａＡｓ/ＡｌＭＯＳ电容器ꎬ其最大的ｋ值约为３８.３ꎬ最低的滞后电压约为０.０１Ｖꎬ最小的漏电流密度约为３.２８ˑ１０－６Ａ ｃｍ－２.具有自清洁效应的ＡＬＤＴＭＡ经过２０个脉冲循环处理可以有效地降低ＨＹＯ/ＧａＡｓ栅叠层界面上的固有的Ａｓ氧化物㊁Ａｓ０和Ｇａ氧化物ꎬ提高了界面质量.３００ħＰＤＡ处理可以抑制Ｇａ/Ａｓ氧化物的再生ꎬ有效地阻止低ｋ界面层的形成ꎬ有助于降低Ｏ空位相关的界面态或导带偏移增加ꎬ从而减少陷阱辅助的隧穿电流.同样用２０个循环的ＡＬＤＴＭＡ对ＧａＡｓ衬底进行预处理后淀积掺Ｇｄ的ＨｆＯ２薄膜制得的电容器也显示出极佳的电学性能[５８]ꎬ表现为无迟滞ꎬ最小界面态密度约为１.５ˑ１０１２ｃｍ－２ｅＶ－１ꎬ带偏移约为２.８６ｅＶꎬ最大ｋ值约为３５.９ꎬ最低的漏电流密度约为１.４ˑ１０－５Ａ ｃｍ－２.Ｍｅｅｎａ等[５９]在柔性聚酰亚胺(ＰＩ)衬底上旋涂溶胶凝胶母液ꎬ经Ｏ２等离子体预处理和退火后制成Ｈｆ－Ｚｒ－氧化物(ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２)栅介质的电容器ꎬ表现出超低的漏电流密度(施加电压－１０Ｖꎬ漏电流密度为３.２２ˑ１０－８Ａ ｃｍ－２)ꎬ较大的电容密度(在应用频率分别为１０ｋＨｚ和１ＭＨｚ时ꎬ电容密度分别为１０.３６ｆＦ μｍ－２和９.４２ｆＦ μｍ－２).以上结果表明ꎬ经Ｏ２等离子体预处理ꎬ溶胶凝胶湿膜被氧化ꎬ进一步退火导致陷阱数量减少ꎬ从而其电学性能得以提高.利用ＲＦ溅射淀积法在Ｓｉ１－ｘＧｅｘ上淀积超薄的ＨｆＡｌＯｘ高ｋ栅介质(Ａｌ和Ｈｆ的原子比为７３.３ʒ２６.６).经测试:ＥＯＴ约３ｎｍꎬ界面态密度为６ˑ１０１１ｃｍ－２ｅＶ－１ꎬ漏电流密度为６.７ˑ１０－４Ａ ｃｍ－２(Ｖｇ＝ʃ１Ｖ)ꎬ表明ＨｆＡｌＯｘ/Ｓｉ０.８１Ｇｅ０.１９结构界面稳定.ＨｆＡｌＯｘ/Ｓｉ０.８１Ｇｅ０.１９结构的导带和价带偏移分别为(２.０５ʃ０.２)ｅＶ和(３.１１ʃ０.２)ｅＶꎬ由于在ＨｆＡｌＯｘ和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ间生长了界面层ꎬ引起导带和价带有０.２ｅＶ的漂移[６０].在Ｇｅ衬底上制备ＨｆＴａ基(ＨｆＴａＯＮ/ＡｌＯＮ叠层)栅介质ＭＯＳ电容器[６１].该ＭＯＳ电容器的界面态/氧化层电荷密度低㊁漏电流低㊁ＣＥＴ低(约为１.１ｎｍ)㊁ｋ值高(约为２０).ＡｌＯＮ中间层可以有效地阻断ＨｆＴａ基介质与Ｇｅ衬底之间Ｇｅ㊁Ｈｆ和Ｔａ的相互扩散和反应ꎬＡｌＯＮ层也能防止Ｏ渗透到Ｇｅ衬底ꎬ有效地抑制了低ｋＧｅＯｘ层的形成ꎬ从而降低了氧化层电荷密度和界面态密度.Ｔａ的掺入抑制了栅介质中连续晶体的生长ꎬ从而使结晶温度升高.Ｎ的掺入可以阻止物类的相互扩散ꎬ改变高ｋ材料的局部配位ꎬ抑制结晶的发生ꎬ从而降低漏电流.同时由于中间层和高ｋ介质中Ｎ的掺入ꎬ形成了Ｎ相关的强键ꎬ使ＨｆＴａＯＮ/ＡｌＯＮ叠层的可靠性非常高.采用快速热氮化在Ｇｅ(１１１)衬底上淀积ＨｆＯ２介质层ꎬ淀积后退火制成Ａｕ/Ｃｒ/ＨｆＯ２/ＧｅＯＮ/ＧｅＭＯＳ电容器[６２].光电子能谱(ＸＰＳ)和ＨＲＴＥＭ分析证明在Ｇｅ衬底上形成了ＧｅＯＮ界面层ꎬ界面层８２㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２４年㊀㊀㊀㊀清晰.在４００ħ下退火的具有ＧｅＯＮ界面层的电容器具有更好的电学性能:ｋ值为１７.２６ꎬ势垒高度为１.０４ｅＶꎬ滞后电压值为１６０ｍＶ.界面态密度和固定电荷密度稍大ꎬ分别为１.０２ˑ１０１３ｃｍ－２ ｅＶ－１和１.５５ˑ１０１２ｃｍ－２ꎬ分析认为是由于Ｇｅ衬底(１１１)晶向的激活能高于(１００)和(１１０)晶向的激活能ꎬ同时氧化界面附近存在薄氮层ꎬ导致界面上的缺陷密度更大.ｐ－Ｇｅ衬底上淀积ＨｆＮ薄膜ꎬ在Ａｒ/Ｎ２气氛下进行ＰＤＡ处理后ꎬＨｆＮ转变成ＨｆＯｘＮｙꎬ制成Ｐｔ/ＨｆＯｘＮｙ/ｐ－ＧｅＭＯＳ电容器[６３].ＨｆＯｘＮｙ的ＥＯＴ随着ＰＤＡ温度和时间的增加而降低ꎬＰＤＡ处理温度为６００ħꎬ时间为５ｍｉｎ时ꎬＨｆＯｘＮｙ的ＥＯＴ降低至１.９５ｎｍ(Ｖｇ＝－１Ｖ).与ＨｆＯｘＮｙ/Ｓｉ叠层相反ꎬＰＤＡ较高的温度和较长的时间ꎬ导致ＨｆＯｘＮｙ/Ｇｅ叠层的滞后宽度更大.与ＰＤＡ时间无关ꎬ随着ＰＤＡ温度的升高ꎬ平带电压(ＶＦＢ)出现负偏移ꎬ意味着在ＨｆＯｘＮｙ/界面层中引入了更多的固定正电荷.与具有类似ＥＯＴ的ＳｉＯ２/Ｓｉ相比ꎬＨｆＯｘＮｙ/ｐ－Ｇｅ的漏电流降低了近４个数量级.在６００ħ退火５ｍｉｎ后ꎬ漏电流密度为１.８ˑ１０－５Ａ ｃｍ－２(Ｖｇ＝－１Ｖ).Ｗａｎｇ等[６４]在ｐ－Ｇｅ衬底上ꎬ对Ｇｅ衬底进行ＴＭＡ钝化后ꎬ利用共溅射法(ＨｆＯ２靶和Ｄｙ靶)在Ａｒ/Ｏ２气氛下常温淀积ＨｆＤｙＯｘ栅介质层.通过变化Ｄｙ靶的直流溅射功率而改变ＨｆＤｙＯｘ膜Ｄｙ的掺杂量.对ＨｆＤｙＯｘ/Ｇｅ叠层进行热退火ꎬ研究掺杂浓度和热退火处理对ＨｆＤｙＯｘ/Ｇｅ叠层界面化学和电学特性的影响.结果表明ꎬ溅射淀积的ＨｆＤｙＯｘ是多晶结构ꎬ结晶度取决于溅射功率和退火温度.随着溅射功率的增加ꎬＤｙ在ＨｆＤｙＯｘ膜中的含量增加.由于ＨｆＤｙＯｘ/Ｇｅ界面上不稳定Ｇｅ氧化物的大量减少和ＨｆＤｙＯｘ膜中Ｏ空位被Ｇｅ充分取代ꎬＤｙ靶的直流溅射功率为１０Ｗ所淀积的ＨｆＤｙＯｘ栅介质表现出最佳的界面特性.界面化学特征的演化是通过两个相互竞争的过程发生的ꎬ包括氧化物的生长和氧化物的解吸.随着退火温度的升高ꎬ氧化物解吸过程优于氧化物生长过程ꎬ所以退火处理导致界面性能下降.当Ｄｙ靶的直流溅射功率为１０Ｗ时淀积的ＨｆＤｙＯｘ/ＧｅＭＯＳ电容器表现出最佳的电学特性:ｋ值为２２.４ꎬ较小的平带电压０.０７Ｖꎬ滞后可忽略ꎬ较低的氧化层电荷密度约为１０１１ｃｍ－２ꎬ较低的漏电流密度为２.３１ˑ１０－８Ａ ｃｍ－２.与掺杂浓度和退火温度相关的ＨｆＤｙＯｘ/ＧｅＭＯＳ电容器ꎬ随着电场的增加ꎬ漏电流导电机制(ＣＣＭｓ)从ＳＥ发射到ＰＦ发射再到ＦＮ隧穿.４㊀Ｈｆ基高ｋ栅介质的非传统ＭＯＳ器件结构随着器件尺寸的进一步缩小ꎬ采用传统结构的纳米级器件仍受到短沟道效应及量子效应的限制.改进的非传统ＭＯＳ器件结构应运而生ꎬ如多栅ＭＯＳ结构[６５]㊁绝缘体上硅(ＳＯＩ)[６６]等.Ｐｒａｖｉｎ等[６７]仿真制备了以高ｋＨｆＯ２为栅介质的双金属栅无结ＭＯＳ(ＤＭＳＧＪＬＴ).由于双金属栅的设计ꎬ两金属的界面出现电场峰ꎬ源区出现电场峰ꎬ高ｋＨｆＯ２作栅介质的电子速度增加约３１％ꎬ可以实现良好的载流子输运.ｋ值增加ꎬ势垒高度增加ꎬ漏电流大大降低.电流开关比的量级为１０９ꎬ比ＳｉＯ２作栅介质的ＭＯＳ高５个量级ꎬ漏致势垒(ＤＩＢＬ)值呈指数下降约６１.５％.Ｋｕｍａｒ等[６８]设计了具有栅叠层的异质双环栅无结纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管(ＭｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒꎬＭＯＳＦＥＴ)ꎬＨｆＯ２(ｋ＝２２)和ＨｆｘＴｉ１－ｘＯ２(ｋ＝５０)被选为高ｋ栅叠层氧化物.与无栅叠层结构相比ꎬＨｆｘＴｉ１－ｘＯ２作为栅介质漏电流更低(２.４４ˑ１０－１６Ａ)ꎬ电流开关比增加至大约１０１１ꎬＤＩＢＬ(２５.０３ｍＶ Ｖ－１)和亚阈值斜率均得以提升(６６.２６ｍＶ ｄｅｃ－１).引入高ｋ的侧边隔离可抑制寄生的双极结型晶体管(ＢｉｐｏｌａｒｊｕｎｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｉｓｔｏｒꎬＢＪＴ)ꎬ使关态电流显著降低ꎬ侧边隔离的ｋ值从１变化到２５ꎬＤＩＢＬ提高了４０％.９２㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀吕㊀品ꎬ等:ＭＯＳ器件Ｈｆ基高ｋ栅介质的研究综述㊀㊀基于高ｋＨｆＺｒＯ４的高性能３２ｎｍ绝缘体上硅Ｎ沟道金属氧化物半导体(ＳｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒＮ￣ｃｈａｎｎｅｌｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒꎬＳＯＩＮＭＯＳ)器件ꎬ在恒定的ＣＥＴ下ꎬ６００ħ１５ｓ的后功函数退火(ＰＷＦＡ)使漏电流降低约２３％ꎬ器件性能增益达到８％[６９].经７００ħ的ＰＷＦＡꎬ正偏置温度不稳定性(ＰＢＴＩ)测试表明阈值电压漂移降低５８％ꎻ而对于ＰＭＯＳ器件ꎬ没有观察到ＰＢＴＩ改善或退化.与ＰＢＴＩ相比ꎬ负偏置温度不稳定性(ＮＢＴＩ)具有完全相同的特征ꎬ尽管不那么明显.５㊀结束语先进ＣＭＯＳ技术的不断发展必将进一步推动对Ｈｆ基高ｋ栅介质材料的研究.Ｈｆ基高ｋ栅介质与衬底间的界面层对器件特性影响的机理及如何进一步提高Ｈｆ基高ｋ栅介质与衬底的界面质量㊁具有优异特性的Ｈｆ基高ｋ栅介质材料和ＭＯＳ结构仍需进一步研究.参考文献:[１]㊀ＭｏｏｒｅＧＥ.Ｃｒａｍｍｉｎｇｍｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｎｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩＥＥＥꎬ１９９８ꎬ８６(１):８２－８５.[２]㊀ＤｅｎｎａｒｄＲＨꎬＧａｅｎｓｓｌｅｎＦＨꎬＹｕＨＮꎬｅｔａｌ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｉｏｎ￣ｉｍｐｌａｎｔｅｄＭＯＳＦＥＴ ｓｗｉｔｈｖｅｒｙｓｍａｌｌｐｈｙｓｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓꎬ１９７４ꎬ９(５):２５６－２６８.[３]㊀ＢｏｈｒＭＴꎬＹｏｕｎｇＩＡ.ＣＭＯＳｓｃａｌｉｎｇｔｒｅｎｄｓａｎｄｂｅｙｏｎｄ[Ｊ].ＩＥＥＥＭｉｃｒｏꎬ２０１７ꎬ３７(６):２０－２９.[４]㊀ＴａｏＦꎬＱｉＱＬꎬＬｉｕＡꎬｅｔａｌ.Ｄａｔａ￣ｄｒｉｖｅｎｓｍａｒｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓꎬ２０１８ꎬ４８:１５７－１６９.[５]㊀ＷｏｎｇＨꎬＩｗａｉＨ.Ｏｎｔｈｅｓｃａｌｉｎｇｉｓｓｕｅｓａｎｄｈｉｇｈ￣ｋｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｕｌｔｒａｔｈｉｎｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒｎａｎｏｓｃａｌｅＭＯＳｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００６ꎬ８３:１８６７－１９０４.[６]㊀ＫｉｎｇｏｎＡＩꎬＭａｒｉａＪＰꎬＳｔｒｅｉｆｆｅｒＳＫ.Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｏｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｏｒｍｅｍｏｒｙａｎｄｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｓ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅꎬ２０００ꎬ４０６:１０３２－１０３８.[７]㊀ＬｏＳＨꎬＢｕｃｈａｎａｎＤＡꎬＴａｕｒＹꎬｅｔａｌ.Ｑｕａｎｔｕｍ￣ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｔｕｎｎｅｌｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｌａｙｅｒｏｆｕｌｔｒａ￣ｔｈｉｎ￣ｏｘｉｄｅｎＭＯＳＦＥＴ ｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＬｅｔｔｅｒｓꎬ１９９７ꎬ１８(５):２０９－２１１.[８]㊀ＣｈｉｎｄａｌｏｒｅＧꎬＨａｒｅｌａｎｄＳＡꎬＪａｌｌｅｐａｌｌｉＳＡꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅｓｈｉｆｔｓｄｕｅｔｏｑｕａｎｔｕｍｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｉｎＭＯＳｅｌｅｃｔｒｏｎａｎｄｈｏｌｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｌａｙｅｒｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＬｅｔｔｅｒｓꎬ１９９７ꎬ１８(５):２０６－２０８.[９]㊀杨旭敏.新型Ｈｆ基ｋ栅介质薄膜的制备及性能的研究[Ｄ].苏州:苏州大学ꎬ２０１２.[１０]㊀ＤｉＭａｒｉａＤＪꎬＣａｒｔｉｅｒＥꎬＡｒｎｏｌｄＤ.Ｉｍｐａｃｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎꎬｔｒａｐｃｒｅａｔｉｏｎꎬｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎꎬａｎｄｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｎｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓｏｎｓｉｌｉｃｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９３ꎬ７３(７):３３６７－３３８４.[１１]㊀ＤｉｍａｒｉａＤＪꎬＣａｒｔｉｅｒＥ.Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｓｔｒｅｓｓ￣ｉｎｄｕｃｅｄｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｔｈｉｎｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９５ꎬ７８(６):３８８３－３８９４.[１２]㊀ＤｅｇｒａｅｖｅＲꎬＧｒｏｅｓｅｎｅｋｅｎＧꎬＢｅｌｌｅｎｓＲꎬｅｔａｌ.Ｎｅｗｉｎｓｉｇｈｔｓｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｐｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｏｘｉｄｅｂｒｅａｋｄｏｗｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓꎬ１９９８ꎬ４５(４):９０４－９１１.[１３]㊀ＨｏｕｓｓａＭꎬＮｉｇａｍＴꎬＭｅｒｔｅｎｓＰＷꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ￣ｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｌｔｒａｔｈｉｎｇａｔｅｏｘｉｄｅｓａｆｔｅｒｓｏｆｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９８ꎬ８４(８):４３５１－４３５５.[１４]㊀ＳｔａｔｈｉｓＪＨ.Ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｆｏｒｇａｔｅｏｘｉｄｅｂｒｅａｋｄｏｗｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９９ꎬ８６(１０):５７５７－５７６６.[１５]㊀ＬｉｕＬＮꎬＴａｎｇＷＭꎬＬａｉＰＴ.ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＬａ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒＭＯＳａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｃｏａｔｉｎｇｓꎬ２０１９ꎬ９(４):２１７.[１６]㊀ＨｏｕｓｓａＭ.Ｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｍ].Ｃａｒａｂａｓ:ＣＲＣＰｒｅｓｓꎬ２０２０.[１７]㊀ＴａｎＴＴꎬＬｉｕＺＴꎬＬｉＹＹ.Ｆｉｒｓｔ￣ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉ￣ｄｏｐｅｄｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃＨｆＯ２[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓꎬ２０１２ꎬ５１０(１):７８－８２.[１８]㊀ＨｅＧꎬＤｅｎｇＢꎬＳｕｎＺＱꎬｅｔａｌ.ＣＶＤ￣ｄｅｒｉｖｅｄＨｆ￣ｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＣｒｉｔｉｃａｌＲｅｖｉｅｗｓｉｎＳｏｌｉｄＳｔａｔｅａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１３ꎬ３８(４):２３５－２６１.[１９]㊀ＴｓａｉＣＨꎬＬａｉＹＳꎬＣｈｅｎＪＳ.ＴｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｈａｆｎｉｕｍａｎｄｈａｆｎｉｕｍｎｉｔｒｉｄｅｇａｔｅｓｏｎＨｆＯ２ｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓꎬ２００９ꎬ４８７(１/２):６８７－６９２.[２０]㊀ＬｉＳꎬＬｉｎＹＹꎬＴａｎｇＳＹꎬｅｔａｌ.Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｒａｒｅ￣ｅａｒｔｈｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓａｓｈｉｇｈｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｎＭＯＳｄｅｖｉｃｅｓ ０３㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２４年㊀㊀㊀㊀Ｃｏｍｍｅｍｏｒａｔｉｎｇｔｈｅ１００ｔｈａｎｎｉｖｅｒｓａｒｙｏｆｔｈｅｂｉｒｔｈｏｆＡｃａｄｅｍｉｃｉａｎＧｕａｎｇｘｉａｎＸｕ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈｓꎬ２０２１ꎬ３９(２):１２１－１２８.[２１]㊀ＣｈｏｉＪＨꎬＭａｏＹꎬＣｈａｎｇＪＰ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈａｆｎｉｕｍｂａｓｅｄｈｉｇｈ－ｋｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ:Ｒ:Ｒｅｐｏｒｔｓꎬ２０１１ꎬ７２(６):９７－１３６.[２２]㊀ＫｕｋｌｉＫꎬＩｈａｎｕｓＪꎬＲｉｔａｌａＭꎬｅｔａｌ.ＴａｉｌｏｒｉｎｇｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｆＯ２￣Ｔａ２Ｏ５ｎａｎｏｌａｍｉｎａｔｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ１９９６ꎬ６８(２６):３７３７－３７３９.[２３]㊀ＺｈａｎｇＹＣꎬＨｅＧꎬＷａｎｇＷＨꎬｅｔａｌ.Ａｑｕｅｏｕｓ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎ￣ｄｒｉｖｅｎＨｆＧｄＯｘｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒｌｏｗ￣ｖｏｌｔａｇｅ￣ｏｐｅｒａｔｅｄα￣ＩｎＧａＺｎＯｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓａｎｄｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ５０:１－１２.[２４]㊀ＬｉｕＭꎬＦａｎｇＱꎬＨｅＧꎬｅｔａｌ.ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｆＯｘＮｙｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｕｓｉｎｇａｈａｆｎｉｕｍｏｘｉｄｅａｓｔａｒｇｅｔ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００６ꎬ２５２(２４):８６７３－８６７６.[２５]㊀ＺｈｕＪꎬＬｉｕＺＧ.ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｅｄＨｆＯ２ａｎｄＨｆ￣ａｌｕｍｉｎａｔｅｆｉｌｍｓｆｏｒｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＡꎬ２００５ꎬ８０(８):１７６９－１７７３.[２６]㊀ＷａｎｇＸꎬＳｈｅｎＣꎬＬｉＭＦꎬｅｔａｌ.Ｄｕａｌｍｅｔａｌｇａｔｅｓｗｉｔｈｂａｎｄ￣ｅｄｇｅｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｎｎｏｖｅｌＨｆＬａＯｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ[Ｃ]//２００６ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＶＬＳＩＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｈｏｎｏｌｕｌｕ:ＩＥＥＥꎬ２００６:９－１０.[２７]㊀ＫｉｍＴＷꎬＪａｎｇＴＹꎬＫｉｍＤꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｏｆＬａｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｔａｌ￣ｏｘｉｄｅ￣ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｗｉｔｈｈａｆｎｉｕｍｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１２ꎬ８９:３１－３３.[２８]㊀王小娜.Ｇｄ２Ｏ３掺杂ＨｆＯ２ｋ栅介质的制备与击穿特性研究[Ｄ].北京:北京有色金属研究总院ꎬ２０１１.[２９]㊀ＧｕｓｅｖＥＰꎬＣａｂｒａｌＣꎬＣｏｐｅｌＭꎬｅｔａｌ.ＵｌｔｒａｔｈｉｎＨｆＯ２ｆｉｌｍｓｇｒｏｗｎｏｎｓｉｌｉｃｏｎｂｙａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００３ꎬ６９(２/３/４):１４５－１５１.[３０]㊀ＧｏｌｏｓｏｖＤＡꎬＶｉｌｙａＮꎬＺａｖａｄｓｋｉＳМꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈａｆｎｉｕｍｏｘｉｄｅｌａｙｅｒｓ[Ｊ].ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓꎬ２０１９ꎬ６９０:１３７５１７.[３１]㊀ＰａｒｋＢＫꎬＰａｒｋＪꎬＣｈｏＭꎬｅｔａｌ.Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｖａｐｏｒ￣ｄｅｐｏｓｉｔｅｄＨｆＯ２ｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｎｄａＨＦ￣ｃｌｅａｎｅｄＳｉｓｕｂｓｔｒａｔｅｄｕｒｉｎｇｆｉｌｍｇｒｏｗｔｈａｎｄｐｏｓｔａｎｎｅａｌｉｎｇ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００２ꎬ８０(１３):２３６８－２３７０.[３２]㊀ＫｏｂａｙａｓｈｉＨꎬＩｍａｍｕｒａＫꎬＦｕｋａｙａｍａＫＩꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐｌｅｔｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｏｎａｔＨｆＯ２/Ｓｉｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｙ１ｎｍｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉｄｅｌａｙｅｒ[Ｊ].ＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００８ꎬ６０２(１１):１９４８－１９５３.[３３]㊀ＨｅＧꎬＦａｎｇＱꎬＬｉｕＭꎬｅｔａｌ.ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｆＯ２/ＳｉｂｙｔｈｅｐｌａｓｍａｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｓｐｕｔｔｅｒｅｄｍｅｔａｌｌｉｃＨｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈꎬ２００４ꎬ２６８(１/２):１５５－１６２.[３４]㊀ＺｈａｎｇＸＹꎬＨｓｕＣＨꎬＬｉｅｎＳＹꎬｅｔａｌ.Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ￣ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＨｆＯ２/Ｓｉｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍ[Ｊ].ＮａｎｏｓｃａｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０１９ꎬ１４(１):８３.[３５]㊀ＷａｎｇＬꎬＸｕｅＫꎬＸｕＪＢꎬｅｔａｌ.ＣｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｉｌｉｃａｔｅｂｅｔｗｅｅｎＨｆＯ２ａｎｄＳｉｂｙｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｚｏｎｅ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００６ꎬ８８(７):０７２９０３.[３６]㊀ＭｉｓｒａＶꎬＬｕｃｏｖｓｋｙＧꎬＰａｒｓｏｎｓＧ.Ｉｓｓｕｅｓｉｎｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｓｔａｃｋｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ[Ｊ].ＭＲＳＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２００２ꎬ２７(３):２１２－２１６.[３７]㊀ＴａｅｈｏＬｅｅꎬＹｏｕｎｇ￣ＢａｅＫｉｍꎬＫｙｕｎｇＨｏｎｇꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｕｌｔｒａ￣ｔｈｉｎｈａｆｎｉｕｍｏｘｉｄｅａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｅｄｂｙａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ[Ｃ]//Ｔｈｅ８ｔｈＣｈｉｎａ￣ＫｏｒｅａＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ.Ｃｈｅｎｇｄｕ:ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈｓꎬ２００４ꎬ２２:２１－２５.[３８]㊀ＰａｒｋＰＫꎬＲｏｈＪＳꎬＣｈｏｉＢＨꎬｅｔａｌ.ＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｆＯ２ｆｉｌｍｓｆｏｒｍｅｄｂｙｐｌａｓｍａ￣ｅｎｈａｎｃｅｄａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｓｉｌｉｃｏｎ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄＳｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００６ꎬ９(５):Ｆ３４.[３９]㊀ＬｕＪꎬＡａｒｉｋＪꎬＳｕｎｄｑｖｉｓｔＪꎬｅｔａｌ.ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＴＥＭｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｂｅｔｗｅｅｎＡＬＤＨｆＯ２ｆｉｌｍａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈꎬ２００５ꎬ２７３(３/４):５１０－５１４.[４０]㊀ＷｏｎｇＨꎬＳｅｎＢꎬＦｉｌｉｐＶꎬｅｔａｌ.ＭａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｉｌｉｃａｔｅｌａｙｅｒａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭＯＳｄｅｖｉｃｅｓｕｓｉｎｇｈａｆｎｉａａｓｔｈｅｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ[Ｊ].ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓꎬ２００６ꎬ５０４(１/２):１９２－１９６.[４１]㊀ＳａｙａｎＳꎬＧａｒｆｕｎｋｅｌＥꎬＳｕｚｅｒＳ.ＳｏｆｔＸ￣ｒａｙｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅＨｆＯ２/ＳｉＯ２/Ｓｉｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００２ꎬ８０(１２):２１３５－２１３７.[４２]㊀ＭａｎｉｋａｎｔｈａｂａｂｕＮꎬＣｈａｎＴＫꎬＰａｔｈａｋＡＰꎬｅｔａｌ.Ｉｏｎｂｅａｍｓｔｕｄｉｅｓｏｆｈａｆｎｉｕｍｂａｓｅｄａｌｔｅｒｎａｔｅｈｉｇｈ￣ｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｌｍｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｓｉｌｉｃｏｎ[Ｊ].ＮｕｃｌｅａｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｉｎＰｈｙｓｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈＳｅｃｔｉｏｎＢꎬ２０１４ꎬ３３２:３８９－３９２.[４３]㊀ＭａｉｋａｐＳꎬＬｅｅＪＨꎬＭａｈａｐａｔｒａＲꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌＮＨ３/Ｎ２Ｏ￣ｐｌａｓｍａｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｕｌｔｒａ￣ｔｈｉｎＨｆＯ２ｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｏｎｐ￣Ｓｉｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ[Ｊ].Ｓｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２００５ꎬ４９(４):５２４－５２８.[４４]㊀ＣｈｅｎＳꎬＬｉｕＺＴꎬＦｅｎｇＬＰꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｙｔｔｅｒｂｉｕｍｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｈａｆｎｉｕｍｏｘｉｄｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈｓꎬ２０１４ꎬ３２(６):５８０－５８４.[４５]㊀ＡｇｕｓｔｉｎＭＰꎬＡｌｓｈａｒｅｅｆＨꎬＱｕｅｖｅｄｏ￣ＬｏｐｅｚＭＡꎬｅｔａｌ.ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＡｌＮｌａｙｅｒｓｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＨｆＯ２ｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔａｃｋｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００６ꎬ８９(４):０４１９０６.１３㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀吕㊀品ꎬ等:ＭＯＳ器件Ｈｆ基高ｋ栅介质的研究综述㊀㊀[４６]㊀冯丽萍ꎬ刘正堂ꎬ田浩.新型高ｋ栅介质ＨｆＳｉＯＮ薄膜的制备及性能研究[Ｊ].稀有金属材料与工程ꎬ２００８ꎬ３７(１１):２００８－２０１１.[４７]㊀ＪｉｎＰꎬＨｅＧꎬＦａｎｇＺＢꎬｅｔａｌ.Ａｎｎｅａｌｉｎｇ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ￣ｍｏｄｕｌａｔｅｄｏｐｔｉｃａｌꎬｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬａｎｄｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｏｌ￣ｇｅｌ￣ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋＨｆＡｌＯｘｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１７ꎬ４３(３):３１０１－３１０６.[４８]㊀ＨｅｇｄｅＲＩꎬＴｒｉｙｏｓｏＤＨꎬＳａｍａｖｅｄａｍＳＢꎬｅｔａｌ.Ｈａｆｎｉｕｍｚｉｒｃｏｎａｔｅｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｇａｔｅｓｔａｃｋａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２００７ꎬ１０１(７):０７４１１３.[４９]㊀ＦｅｒｒａｒｉＳꎬＳｃａｒｅｌＧ.ＯｘｙｇｅｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｅｄＺｒＯ２ａｎｄＨｆＯ２ｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｎＳｉ(１００)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２００４ꎬ９６(１):１４４－１４９.[５０]㊀ＷｉｌｋＧＤꎬＷａｌｌａｃｅＲＭꎬＡｎｔｈｏｎｙＪＭ.Ｈａｆｎｉｕｍａｎｄｚｉｒｃｏｎｉｕｍｓｉｌｉｃａｔｅｓｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０００ꎬ８７(１):４８４－４９２.[５１]㊀ＣｈｏｉＰꎬＢａｅｋＤꎬＨｅｏＳꎬｅｔａｌ.Ａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒ￣ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ(ＨｆＺｒＯ４)１￣ｘ(ＳｉＯ２)ｘｔｈｉｎｆｉｌｍｓｆｏｒｇａｔｅｓｔａｃｋａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓꎬ２０１８ꎬ６５２:２－９.[５２]㊀ＣｈｅｎｇＣＬꎬＣｈａｎｇ￣ＬｉａｏＫＳꎬＷａｎｇＴＫ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｔａｌ￣ｏｘｉｄｅ￣ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈｇａｔｅｈａｆｎｉｕｍｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｄｒｙｅｔｃｈｉｎｇ[Ｊ].Ｓｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２００６ꎬ５０(２):１０３－１０８.[５３]㊀ＭａｈａｔＡＭꎬＭａｓｔｕｌｉＭＳꎬＢａｄａｒＮꎬｅｔａｌ.ＮｏｖｅｌＡｌ１.９９７Ｈｆ０.００３Ｏ３ｈｉｇｈ￣ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍｓｇｒｏｗｎｂｙｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｕｓｉｎｇｐｒｅ￣ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｔａｒｇｅｔｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ:ＭａｔｅｒｉａｌｓｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０２１ꎬ３２(８):１０９２７－１０９４２.[５４]㊀ＢｅｎｃｈｅｒｉｆＨꎬＰｅｚｚｉｍｅｎｔｉＦꎬＤｅｈｉｍｉＬꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ４Ｈ￣ＳｉＣＭＯＳＦＥＴｗｉｔｈｄｉｓｔｉｎｃｔｈｉｇｈ￣ｋ/４Ｈ￣ＳｉＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃａｒｒｉｅｒ￣ｔｒａｐｐｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＡꎬ２０２０ꎬ１２６(１１):８５４.[５５]㊀ＮａｗａｚＭ.Ｏｎｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒ４Ｈ￣ＳｉＣｂａｓｅｄｐｏｗｅｒＭＯＳＦＥＴｓ[Ｊ].ＡｃｔｉｖｅａｎｄＰａｓｓｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬ２０１５ꎬ２０１５:６５１５２７.[５６]㊀ＭａｅｄａＥꎬＮａｂａｔａｍｅＴꎬＹｕｇｅＫꎬｅｔａｌ.Ｃｈａｎｇｅｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎ￣ＧａＮＭＯＳｃａｐａｃｉｔｏｒｓｗｉｔｈＨｆ￣ｒｉｃｈＨｆＳｉＯｘｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｂｙｐｏｓｔ￣ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｎｅａｌｉｎｇ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ２１６:１１１０３６.[５７]㊀ＬｉａｎｇＳꎬＨｅＧꎬＷａｎｇＤꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ￣ｄｒｉｖｅｎＨｆＹＯ/ＧａＡｓｇａｔｅｓｔａｃｋｓｂｙＡＬＤｐｕｌｓｅｃｙｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＡＣＳＯｍｅｇａꎬ２０１９ꎬ４(７):１１６６３－１１６７２.[５８]㊀ＧａｏＪꎬＨｅＧꎬＬｉａｎｇＳꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｉｎｓｉｔｕｓｕｒｆａｃｅｃｌｅａｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｔｒｉｎｓｉｃｏｘｉｄｅ￣ｃｏｖｅｒｉｎｇＧａＡｓｓｕｒｆａｃｅｕｓｉｎｇＴＭＡｐｒｅｃｕｒｓｏｒａｎｄＡｌ２Ｏ３ｂｕｆｆｅｒｌａｙｅｒｆｏｒＨｆＧｄＯｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣꎬ２０１８ꎬ６(１０):２５４６－２５５５.[５９]㊀ＭｅｅｎａＪＳꎬＣｈｕＭＣꎬＴｉｗａｒｉＪＮꎬｅｔａｌ.Ｆｌｅｘｉｂｌｅｍｅｔａｌ￣ｉｎｓｕｌａｔｏｒ￣ｍｅｔａｌｃａｐａｃｉｔｏｒｕｓｉｎｇｐｌａｓｍａｅｎｈａｎｃｅｄｂｉｎａｒｙｈａｆｎｉｕｍ￣ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ￣ｏｘｉｄｅａｓｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｌａｙｅｒ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙꎬ２０１０ꎬ５０(５):６５２－６５６.[６０]㊀ＭａｌｌｉｋＳꎬＭａｈａｔａＣꎬＨｏｔａＭＫꎬｅｔａｌ.ＨｆＡｌＯｘｈｉｇｈ－ｋｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｏｎＳｉＧｅ:Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｒｅａｃｔｉｏｎꎬｅｎｅｒｇｙ￣ｂａｎｄａｌｉｇｎｍｅｎｔꎬａｎｄｃｈａｒｇｅｔｒａｐｐｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１０ꎬ８７(１１):２２３４－２２４０.[６１]㊀ＸｕＪＰꎬＺｈａｎｇＸＦꎬＬｉＣＸꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆＨｆＴａ￣ｂａｓｅｄｇａｔｅ￣ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃＧｅｍｅｔａｌ￣ｏｘｉｄｅ￣ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔＡｌＯＮｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＡꎬ２０１０ꎬ９９(１):１７７－１８０.[６２]㊀ＡｇｒａｗａｌＫＳꎬＰａｔｉｌＶＳꎬＫｈａｉｒｎａｒＡＧꎬｅｔａｌ.ＨｆＯ２ｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｏｎＧｅ(１１１)ｗｉｔｈｕｌｔｒａｔｈｉｎｎｉｔｒｉｄｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｒａｐｉｄｔｈｅｒｍａｌＮＨ３ｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１６ꎬ３６４:７４７－７５１.[６３]㊀ＣｈｅｎｇＣＣꎬＣｈｉｅｎＣＨꎬＣｈｅｎＣＷꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐａｃｔｏｆｐｏｓｔ￣ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ￣ａｎｎｅａｌｉｎｇｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｆＯｘＮｙｇａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｏｎＧｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００５ꎬ８０:３０－３３.[６４]㊀ＷａｎｇＤꎬＨｅＧꎬＦａｎｇＺＢꎬｅｔａｌ.ＩｎｔｅｒｆａｃｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＴＭＡ￣ｐａｓｓｉｖａｔｅｄＨｆＤｙＯｘ/Ｇｅｇａｔｅｓｔａｃｋｓｕｓｉｎｇｄｏｐｉｎｇｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＲＳＣＡｄｖａｎｃｅｓꎬ２０２０ꎬ１０(２):９３８－９５１.[６５]㊀刘忠立.纳米级ＣＭＯＳ集成电路的发展状况及辐射效应[Ｊ].太赫兹科学与电子信息学报ꎬ２０１６ꎬ１４(６):９５３－９６０.[６６]㊀曹磊ꎬ刘红侠.考虑量子效应的高ｋ栅介质ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ特性研究[Ｊ].物理学报ꎬ２０１２ꎬ６１(２４):４７８－４８３.[６７]㊀ＰｒａｖｉｎＣＪꎬＮｉｒｍａｌＤꎬＰｒａｊｏｏｎＰꎬｅｔａｌ.ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｓｃａｌｅｃｉｒｃｕｉｔｓｕｓｉｎｇｄｕａｌｍｅｔａｌｇａｔｅｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｎａｎｏｗｉｒｅＭＯＳＦＥＴｗｉｔｈｈｉｇｈ￣ｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒｌｏｗｐｏｗｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｃａＥꎬ２０１６ꎬ８３:９５－１００.[６８]㊀ＫｕｍａｒＲꎬＫｕｍａｒＡ.Ｈａｆｎｉｕｍｂａｓｅｄｈｉｇｈ￣ｋｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｇａｔｅ￣ｓｔａｃｋｅｄ(ＧＳ)ｇａｔｅｍａｔｅｒｉａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ(ＧＭＥ)ｊｕｎｃｔｉｏｎｌｅｓｓｎａｎｏｔｕｂｅＭＯＳＦＥＴｆｏｒｄｉｇｉｔａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＡꎬ２０２１ꎬ１２７(１):２６.[６９]㊀ＫｅｌｗｉｎｇＴꎬＮａｕｍａｎｎＡꎬＴｒｅｎｔｚｓｃｈＭꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐａｃｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｐｏｓｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｎｅａｌｉｎｇｏｎｈａｆｎｉｕｍｚｉｒｃｏｎａｔｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｆｏｒ３２ｎｍｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳＯＩＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１１ꎬ８８(２):１４１－１４４.(责任编辑㊀郑绥乾)２３㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２４年㊀㊀。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟电子束蒸发法制备掺钇稳定氧化锆薄膜的光学特性研究利用电子束蒸镀方法在单晶硅和石英玻璃上制备了掺不同Y2O3 浓度的掺钇稳定ZrO2 薄膜( YSZ) ,用X 射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能,研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响。
结果表明:一定浓度的Y2O3 掺杂可以使ZrO2 薄膜稳定在四方相,退火显著影响薄膜结构,随着温度的升高薄膜结构依次经历由非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变;AFM 分析显示薄膜表面YSZ 颗粒随着退火温度的升高逐渐增大,表面粗糙度相应增大,晶粒大小计算表明,退火温度的提高有助于薄膜的结晶化,退火温度从400 ℃到1100 ℃变化范围内晶粒大小从15.6nm 增大到46.3nm;同时利用纳秒激光对薄膜进行了破坏阈值测量,结果表明电子束蒸镀制备YSZ 薄膜是一种制备高抗激光损伤镀层的有效方法。
ZrO2 是近来研究较为热门的光学镀膜材料,具有折射率高、光谱透明范围宽、对可见光和红外波段都有低吸收和低散射等优点,同时化学稳定性好、热导率低,尤其这种材料具有很强的抗激光损伤能力,可以大幅提高激光器的输出功率和能量,对于激光加工、国防军事、科学研究等方面具有重要研究价值。
众多研究表明,ZrO2 存在单斜、四方和立方三种晶型,低温制备的ZrO2 多为单斜结构, 单斜晶由于具有导热系数低和韧性差等特点,限定了它的应用。
显著影响ZrO2力学和光学性能的是四方和立方晶型,但氧化锆晶型相变过程中伴随着体积变化, 致使薄膜存在较大应力容易破裂,可以通过掺杂少量的Y2O3 起到晶型稳定和改善薄膜光学性能的作用。
研究YSZ 薄膜的制备工艺、表面质量、杂质缺陷等特性,进而探讨薄膜性质同光学性能的关系,对于研究新型光学功能薄膜也具有很大意义。
2010年8月第28卷第4期西北工业大学学报Journal of North western Polytechnical University Aug .Vol .282010No .4收稿日期:2009206213基金项目:西北工业大学基础研究基金(NP U 2FFR 2W 018108)资助作者简介:谭婷婷(1984-),女,西北工业大学博士研究生,主要从事高k 栅介质薄膜的制备与性能表征研究。
快速退火对HfO 2高k 薄膜结构和电学性能的影响谭婷婷,刘正堂,刘文婷(西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072)摘 要:文章采用射频反应磁控溅射法在p 型Si (100)衬底上制备了Hf O 2高k 薄膜,并对样品进行了N 2气氛快速退火处理。
对薄膜进行了Ra man 光谱、UV 2V I S 2N I R 透过光谱、XPS 以及C 2V 特性的分析,研究了快速退火对Hf O 2薄膜结构、成分、禁带宽度和电学特性的影响。
结果表明,Hf O 2薄膜有良好的非晶稳定性,组分基本符合化学剂量比。
经N 2气氛快速退火处理后,薄膜的化学剂量比得到改善,禁带宽度增大,且薄膜内的固定电荷密度和平带电压偏移减小。
关 键 词:Hf O 2高k 薄膜,快速退火,结构,电学性能中图分类号:T N386 文献标识码:A 文章编号:100022758(2010)0420511204 随着C MOS 器件特征尺寸的不断缩小,传统Si O 2栅介质达到了其性能的极限,需要采用高k 栅介质材料替代Si O 2[1,2]。
Hf O 2综合了高介电常数(约为25)、宽带隙(5168e V )、对Si 有较大的导带偏移(115e V )和价带偏移(314e V )等优良的电学性能,同时在Si 衬底上具有较好的热力学稳定性,成为最有希望替代Si O 2的高k 栅介质材料[3]。
然而,C MOS 器件制备过程中的高温退火工艺将导致Hf O 2高k 薄膜由非晶转变为多晶,以及在Hf O 2/Si界面处生成金属硅酸盐和氧化硅的低k 界面层,从而影响薄膜的电学性能[4]。
