高K栅介质材料的研究现状与前景

余涛^1,2，吴雪梅^1,2,3，诸葛兰剑^4,2，葛水兵^1,2

1. 苏州大学物理系2. 苏州大学江苏省薄膜材料重点实验室3. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室4. 苏州大学分析测试中心

摘 要：论述了45～32nm技术节点下高K材料取代SiO2的必要性和基本要求,综述了高K栅介质中极具代表性的Hf基材料。研究表明,向HfO2中分别掺杂Al、Si、Ta、N等形成的复合Hf基高K栅介质材料具备较HfO2更加优异的物理结构、晶化温度、热力学稳定性以及电学特性,但与此同时也存在如何优化掺杂量、沟道载流子迁移率下降以及中间层引起的界面退化等难题。针对这些挑战,探讨了新型"堆垛结构"和引起载流子迁移率下降的物理机制,展望了高K材料在未来先进COMS器件中的应用。

关键词：高K栅介质;HfO₂;Hf基高K栅介质材料;MOSFET器件;