随着微电子工业遵循摩尔定律的不断发展,集成电路集成度不断提高,器件尺寸不断缩小,在这种趋势下,先前使用的传统高K栅介质SiO2层会减小到原子尺寸,漏流会急剧增加,从而导致器件失效。选泽高K新栅介质材料代替SiO2成为目前急需解决的问题。通过不断实验和探索发现,铪基高介电栅极材料具有较高的介电常数和结晶温度,稳定的内部结构以及较小的漏电流和及频散依赖,并且与硅衬底有优越的界面特性。HfTiO, HfLaOx, HfAlOx; HfSiOx, HfON, HfTiON, HfGdO等高K栅介质由于其独特的物性而受到微电子界的青睐,其中,TiO2掺杂的HfO2栅介质薄膜成为研究的热点和重点。因为TiO2具有很高的介电常数(～80),所以TiO2的掺入能够显著地减小薄膜的等效氧化层厚度(EOT),有效的抑制漏电流。基于该背景,我们围绕铪基高介电栅介质材料的光学、电学及界面特性开展了系统的研究。主要的研究内容和创新主要如下：一、研究了不同浓度的TiO2掺杂对铪基高介电栅介质材料的的光学,电学以及微观结构的影响,并获取了最佳TiO2掺杂浓度。二、研究了退火温度对HfTiO薄膜电学特性的影响,探究了高K栅介质中漏电流的主要导通机理。结果表明样品在400℃退火可以得到较少的电荷缺陷并且能够显著地降低栅极漏流的产生。三、研究了Ti、N共掺对铪基栅介质薄膜的结晶温度、界面特性的调控。结果表明掺N有效提升了薄膜结晶温度,抑制了缺陷产生和界面层的生长。四、研究了HfTiO-HfGdO 和 HfGdO-HfTiO不同叠层栅的界面和电学特性,结果表明Al/HfGdO-HfTiO/Si具有更优异的电学性能,更能抑制硅酸盐的生成。