下一代MOSFET用高介电系数栅介质材料的研究

MOSFET中二氧化硅栅介质层的厚度已趋近其物理极限，成为制约集成电路集成度提高的瓶颈。用高介电栅介质材料取而代之已是势在必行。本项目拟创制非晶态(ZrO2)x(Al2O3)1-x和(HfO2)x(Al2O3)1-x两种新型高介电栅介质材料，对其组分进行优化，采用掺氮等方法提高其性能，使其制备工艺与现存CMOS工艺兼容，形成自主知识产权。系统研究栅介质膜与硅的界面形貌，界面反应，利用扩散偶研究界面反应动力学特别是界面SiO2层的形成机制并获得Hf，Zr，O三元素在硅中等的扩散系数，积累相关资料。提出抑制界面SiO2层形成的方案。制备出物理厚度在3－5nm，等效二氧化硅厚度EOT为0.8-1.2nm，漏电流符合器件要求的(ZrO2)x(Al2O3)1-x和(HfO2)x(Al2O3)1-x两类高介电栅介质材料膜，揭示这类超薄膜的漏电机制，并用此类膜制成MOSFET原型器件。