衬底偏压对反应磁控共溅射 Y∶HfO2薄膜电学性能的影响

作为微电子器件中最具发展前景的高介电薄膜材料，HfO₂薄膜得到了学者们的广泛研究。低漏电流是HfO₂薄膜使器件获得优良性能的前提，但易受晶粒尺寸、氧空位和粗糙度等因素影响。针对反应磁控溅射所得薄膜表面粗糙度高及漏电流密度大等缺点，本文在溅射过程中通过在衬底施加偏压的方法降低了HfO₂薄膜的漏电流密度。结果表明：通过在衬底施加适当的偏压使得Y掺杂HfO₂(Y∶HfO₂)薄膜的漏电流密度降低到8×10^-8 A/cm²。漏电流密度的变化与薄膜粗糙度和晶粒尺寸有关，而薄膜粗糙度和晶粒尺寸主要受衬底偏压的影响，但衬底偏压对薄膜物相的影响可以忽略。通过施加衬底偏压，利用反应磁控溅射方法制备了低漏电流和高k值Y∶HfO₂薄膜，可为高性能器件的制备提供基础。