[发明专利]一种铪基氧化物高k栅介质层及其能带调控方法

权利要求书

1.一种铪基氧化物高k栅介质层，其特征在于，包含HfO₂和Gd₂O₃，其中Gd₂O₃的掺入量以原子比Gd/(Gd+Hf)计算为0～30％，其中Gd/(Gd+Hf)≠0。

2.根据权利要求1所述铪基氧化物高k栅介质层，其特征在于，所述栅介质层的禁带宽度为5.81～6.00eV。

3.权利要求1所述铪基氧化物高k栅介质层的能带调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将清洗干净的石英片衬底或单晶Si片衬底放入射频磁控共溅镀膜系统，通过Gd₂O₃靶和HfO₂靶向衬底上共溅射Gd₂O₃和HfO₂，HfO₂靶的溅射功率为50～120W，Gd₂O₃靶的溅射功率为0～90W，且该溅射功率≠0，溅射气体为氩气和氧气的混合气体，溅射气压为0.5～3Pa，溅射时间为1h～1.5h；在石英片衬底上的溅射时间为1h～1.5h，在单晶Si片衬底上的溅射时间为3～20分钟；

(2)通过控制溅射时间控制石英片衬底上形成的栅介质层的厚度为100～140nm，单晶Si片衬底上形成的栅介质层的厚度为3～25nm；

(3)通过紫外吸收光谱分析确定石英片衬底上形成的栅介质层的禁带宽度；采用X射线衍射分析单晶Si片衬底上形成的栅介质层的相结构，采用X射线光电子能谱分析该栅介质层的成分，制备MOS电容，测试该栅介质层的电流特性。

4.根据权利要求3所述的铪基氧化物高k栅介质层的能带调控方法，其特征在于，所述Gd₂O₃靶和HfO₂靶的纯度均为99.99％。

5.根据权利要求3所述的铪基氧化物高k栅介质层的能带调控方法，其特征在于，所述溅射气体中氩气与氧气的混合体积比为1∶10～1∶2。

6.根据权利要求3所述的铪基氧化物高k栅介质层的能带调控方法，其特征在于，所述单晶Si为Si(100)、n型或p型，电阻率为2～5Ω·cm。

7.根据权利要求3所述的铪基氧化物高k栅介质层的能带调控方法，其特征在于，所述单晶Si片衬底在放入射频磁控共溅镀膜系统之前，需采用RCA法清洗，再放在HF溶液中浸泡30s，然后用氮气枪吹干。