热处理方式影响磁控溅射HfO2高介电薄膜电学性能的研究

摘要

采用磁控溅射的方法在Si(100)基底上制备氧化铪薄膜，并在500℃下的氮气中分别进行30 min退火和60 s快速退火(RTA)处理.通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析样品的微观结构，对MOS电容的C-V与I-V电学特性进行测试.rn 结果表明，制备态与30 min退火氧化铪薄膜样品为非晶结构，而快速退火处理样品呈结晶态.两种热处理方式均改善了氧化铪薄膜的电学性能，提高了介电常数(K)，降低了等效氧化层厚度(EOT)、平带电压(Vfb)和氧化层电荷密度(Nox).样品退火30 min与快速退火60 s相比，具有更小的表面粗糙度(RMS)、平带电压(Vfb=0.26 V)和漏电流密度(J=9.7×10-7A／cm2@-1v).