高k栅介质材料制备技术研究进展.pdf

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1、6传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第12期高k栅介质材料制备技术研究进展刘冰，穆继亮，陈东红，丑修建，郭涛，熊继军(中北大学电子与计算机科学技术学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：随着半导体器件特征尺寸的不断减小，传统SiO。栅介质减薄到1nm以下时会导致栅极漏电流增大、器件可靠性下降等诸多问题，已无法满足CMOS技术长远发展要求。因此，寻求替代SiO。的新型栅介质材料，减少器件的隧穿电流，提升可靠性成为CMOS

2、技术的发展方向。如何制备化学性质稳定、性能优异的栅介质薄膜成为高k栅介质材料亟待解决的问题。论述了理想高k栅介质材料的基本要求，重点介绍了高k栅介质材料制备技术的研究进展，并分析指出了高k栅介质材料制备技术的未来发展趋势。关键词：高介电常数；栅介质；掺杂；制备技术中图分类号：TN304文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)12-0006--04Researchprogressinpreparationtechniquesofhigh．kgatedielectricmaterialLIUBing，MUJi

3、—liang，CHENDong—hong，CHOUXiu-jian，GUOTao，XIONGJi-jun(CollegeofElectronicsandComputerScienceandTechnology，NorthUniversityofChina、KeyLaboratoryofInstrumentationScience＆DynamicMeasurement，MinistryofEducation，Taiyuan030051，China)Abstract：Asthefeaturesizeofsemiconduc

4、tordevicescontinuestodecrease，thethicknessofthetraditionalSiO2gatedielectricmaterialhasgraduallybeenthinnedto1nmorless，leadingtotheincreaseofgateleakagecurrent，thedeclineofreliabilityofthedeviceandmanyotherproblems，SOtheSiO2gatedielectricmaterialcannotbeabletosa

5、tisfythelong—termdevelopmentofCMOStechnology．Therefore，newalternativematerials，whichcanreducetunnellingcurrentandenhancethereliabilityofthedevice，toreplaceSiO2areneededtobefoundasthedevelopmentdirectionofCMOStechnology．Howtopreparehigh—kgatedielectricfilmwithsta

6、blechemicalprope~yandexcellentperformanceisthekeyissueofhigh一gatedielectricmaterialstobesolved．Basicrequirementsforidealhigh—kgatedielectricmaterialareintroduced，theresearchprogressinhigh—gatedielectricpreparationtechniquesishighlighted，andthefuturedevelopmenttr

7、endofhigh—kgatedielectricmaterialspreparationtechniquesisanalyzedandpointedout．Keywords：highdielectricconstant；gatedielectric；doping；preparationtechniques0引言32nm以下技术节点的应用需求，必须引入相同等效氧化层随着超大规模集成电路的迅速发展，对芯片的功耗、集厚度(equivalentoxidethickness，EOT)的高k栅介质材料，成度和可靠性提出了更高的要

8、求，晶体管尺寸按比例缩小在保证器件性能的前提下允许器件进一步微小型化。已成为CMOS技术的长期发展趋势。当MOS_2器件沟道然而，并非所有的高k材料都满足CMOS器件栅介质长度不断减小时，为了抑制短沟道效应，增大驱动电流和提材料的要求，因此，有必要对栅介质材料的基本要求、材料高电路工作速度，必须减小栅介质的厚度。然而对于超薄特性及