[发明专利]TiO2作为MOS结构的栅介质及其栅介质制备方法

权利要求书

1.一种MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于利用TiO₂代替传统的SiO₂作为MOS结构的栅介质，采用电子束蒸发，并在氧气的氛围下对其退火处理制备，包括以下工艺步骤：

(1)硅衬底的清洗、干燥

首先将硅片依次放在丙酮和酒精溶液里去除表面的有机物，其次将硅片放在浓硫酸中加热，然后将硅片依次放在去离子水、双氧水、氨水的混合溶液和离子水、双氧水、盐酸的混合溶液中进行煮沸清洗硅表面的氧化物，最后再将清洗后的硅片放在干燥箱里干燥，作为硅衬底以备沉积TiO₂薄膜；

(2)放膜料

将TiO₂膜料放到电子束镀膜机的坩埚中，将清洗、干燥后的硅衬底放到电子束镀膜机的加热电炉上，使硅衬底位于坩埚正上方20～30cm处；

(3)镀膜

在真空条件对硅衬底进行镀膜，镀膜真空度不小于6.0×10^-3Pa，衬底温度控制在100～300℃；调节电子束镀膜机使聚焦到膜料上的斑点为一小斑点，控制其束流值在60～100mA，沉积时间为20min，即得栅介质TiO₂薄膜样品；

(4)退火处理

将上述制备好的样品在退火炉中不断充入氧气的情况下退火处理，其温度控制在300～900℃，即制得MOS结构的栅介质TiO₂薄膜。

2.根据权利要求1所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述硅衬底的硅晶向为(100)。

3.根据权利要求1所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述的TiO₂膜料纯度为99.99％。

4.根据权利要求1所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述镀膜真空度控制在5×10^-4Pa。

5.根据权利要求1或2所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述硅衬底温度控制在300℃。

6.根据权利要求1所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述电子束镀膜机束流控制在80mA。

7.根据权利要求1所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于所述在氧气的氛围下退火处理，包括以下工艺步骤：

首先将制备好的栅介质TiO₂薄膜样品放在高温管式电阻炉内，其次对电阻炉充入氧气进行排气30min，然后开始对其加热，至温度达到300～900℃开始保温4小时，在此过程氧气的流量保持在0.5L/min。

8.根据权利要求1或7所述的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜的制备方法，其特征在于在氧气的氛围下退火温度为500℃。

9.一种权利要求1或2或3所述方法制备的MOS结构的栅介质TiO₂薄膜，其特征在于所制备的栅介质TiO₂薄膜的成膜质量致密，且表面均匀；获得了满足化学剂量比为1/2的锐钛矿的TiO₂薄膜，所述TiO₂薄膜和硅衬底构成的MOS结构其C-V曲线呈现良好的曲线特性，即TiO₂薄膜和硅衬底匹配良好；在电子和γ辐照下其C-V曲线没有发现明显的漂移和变形，其正电荷和界面态均没有明显的增加，即具有抗辐照加固的效果。