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随着集成电路的飞速发展，传统的多晶硅-绝缘体-多晶硅(PIP)或金属-氧化物-硅衬底(MOS)结构电容由于存在寄生电容、电压线性度差等问题已经无法满足下一代射频和模拟/混合信号集成电路的要求。因此，新型的金属-绝缘体-金属(MIM)结构的电容器被提出来以取代原有的传统结构电容。然而，随着芯片集成度的提高，进一步要求在不改变电容值的情况下减少单个电容器所占据的有效面积。因此研究高密度MIM电容已经成为射频集成电路领域的一项重要课题。由于高介电常数(K)介质MIM电容在维持高电容密度的同时，面临较严重的高电容电压系数(VCC)的问题，严重阻碍了其在相关领域中的实际应用。因此，本论文针对上述问题，开展了基于高K复合介质MIM电容的研究，以期在电容密度和电容电压系数之间找到一个平衡点，既满足高电容密度的要求，又能有效降低电容的电压系数。具体研究内容如下: 采用反应离子溅射技术制备了两种高K介质MIM电容:纯HfO2介质和BZT(锆钛酸钡)-HfO2复合介质。对所制备的HfO2和BZT-HfO2介质MIM电容进行了电学测试，结果显示，在100KHz的测试频率下，HfO2 MIM电容的电容密度为12.9 fF/μm2，二次项电容电压系数（α）值为4270 ppm/V2，而BZT-HfO2MIM电容的电容密度为10.2 fF/μm2，而α值则降低为2200 ppm/V2，与HfO2 MIM电容的α值相比减少了将近1/2。因此掺入BZT后的BZT-HfO2 MIM电容在保持高电容密度的同时，可以明显改善电容的高电容电压系数，具有良好的应用前景。对电容漏电机理的分析显示，Schottky发射机制在所制备的两种电容中均占据主导位置，进一步的计算给出了两种电容的Schottky势垒。 研究了等离子体增强原子层淀积技术(PEALD)生长SiO2薄膜的工艺。实验过程中，采用三（二甲胺基）硅烷(TDMAS)和O2作为反应源，比较研究了不同衬底温度(100～350℃)、不同衬底表面(Si、TiN)对PEALD SiO2薄膜的影响。结果表明，SiO2薄膜的生长速率受生长温度的影响较明显，其生长速率和生长温度呈现负相关性，此外，研究也揭示了TiN衬底在PEALD淀积SiO2过程中会形成TiNO界面层。为了进一步研究PEALD所生长SiO2薄膜的电学特性，特制备了在200℃淀积温度下生长的9nm和13nm的SiO2 MIM电容。电学测试表明，在100 KHz测试频率下，两个电容对应的电容密度分别为4.21和4.16 fF/μm2，而α值分别为-1450和-2340 ppm/V2。由于HfO2 MIM电容具有正的α值，因此SiO2薄膜所表现出的负α值将对HfO2 MIM电容的二次项电压系数的调制非常有用。 考虑到HfO2和SiO2两种介质具有相反的α值，运用原子层淀积技术，通过堆叠这两种介质形成具有叠层结构的MIM电容，理应可以实现α值的有效降低（中和效应）。研究结果表明，在保持介质层总厚度一定的情况下，引入SiO2薄层会降低MIM电容的α值。而稍微增加SiO2的厚度，会显著降低MIM电容的α值，同时，其电容密度也会有一定的降低。通过调整SiO2的厚度和叠层的结构，最终制备出具有SiO2/HfO2/SiO2三明治结构的MIM电容。测试结果显示，在100KHz测试频率下，SiO2(1 nm)/HfO2(10 nm)/SiO2(1 nm) MIM电容的电容密度为10.2 fF/μm2,α值为1150 ppm/V2。而SiO2(1.5 nm)/HfO2(9 nm)/SiO2(1.5 nm) MIM电容的电容密度为9.3 fF/μm2，α值为615 ppm/V2。比较可知，在总的SiO2增加1nm的情况下，电容密度仅减少了约9％，而α值则降低了46％。因此通过选择合适的SiO2和HfO2的结构和比例，可以获得符合要求的具有较佳的电容密度和α值的MIM电容。