Формирование пленок оксида циркония методом реактивного магнетронного распыления

Abstract

Проведены исследования возможности использования аморфных пленок оксида циркония (ZrO2) в качестве high-k диэлектрика для МДП полевых транзисторов. Пленки оксида циркония наносились методом реактивного магнетронного распыления металлической мишени. Установлены зависимости диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и ширины запрещенной зоны от содержания кислорода в Ar/O2 смеси газов в процессе нанесения пленок оксида циркония. Без нагрева подложек и последующего отжига получены пленки оксида циркония с диэлектрической проницаемостью ε = 9 – 14, тангенсом угла диэлектрических потерь tgφ = 0.05 – 0.09 на частоте 1.0 МГц и шириной оптической запрещенной зоны 5.67 – 5.87 эВ. Оптимум концентрации кислорода в процессе нанесения пленок составляет около 17 %. При данной концентрации кислорода пленки характеризуются сравнительно хорошим значением диэлектрической проницаемости, низким значением tgφ и большой шириной запрещенной зоны = The potential for use of amorphous zirconia (ZrO2) thin films as a high-k dielectric for MOSFET devices has been studied. Zirconia thin films were deposited by reactive magnetron sputtering of a metal target. The dependences of the refractive index, the band gap, the dielectric permittivity on the oxygen content in the Ar/O2 gas mixture at deposition of zirconia thin films were determined. Without the heating of the substrates and subsequent annealing, zirconia films with a dielectric constant ε = 9 – 14, a dielectric loss tangent tgφ = 0.05 – 0.09 at a frequency of 1.0 MHz and a width of the optical band gap of 5.67 – 5.87 eV were obtained. Optimum concentration of oxygen during the deposition of films is about 17%. At a given oxygen concentration, the films are characterized by a relatively good dielectric constant, a low value of tgφ, and a large band gap