高k栅介质薄膜材料研究进展

摘要

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET),要求其器件特征尺寸越来越小,当光刻线宽小于100mm尺度范围后,栅介质氧化物层厚度开始逐渐接近(1~1.5)mm,这时电子的直接隧穿而导致栅极漏电流随栅氧化层厚度的下降而指数上升,此外,当栅氧化层薄到一定程度后,其可靠性问题,尤其是与时间相关的击穿及栅电极中的杂质向衬底的扩散等问题,将严重影响器件的稳定性和可靠性.因此需要寻找一种具有高介电常数的新型栅介质材料来替代SiO<,2>,在对沟道具有相同控制能力的条件下(栅极电容相等),利用具有高介电常数的介质材料(一般称为高k材料)作为栅介质层可以增加介质层的物理厚度,这将有效减少穿过栅介质层的直接隧穿电流,并提高栅介质的可靠性.本文介绍了高k栅介质薄膜材料的制备方法,综述了高k栅介质薄膜材料研究的应用要求及其研究发展动态.