Формирование тонкопленочных изолирующих слоев с высокой диэлектрической проницаемостью для интегральных МДП структур реактивным магнетронным распылением

Abstract

Последние годы отмечены бурным развитием микроэлектроники, которое происходит в направлении повышения степени интеграции интегральных микросхем с целью достижения их максимального быстродействия и минимальной потребляемой мощности. На протяжении пяти десятилетий ключевым диэлектриком в кремниевых интегральных микросхемах был оксид кремния SiO2. Главной проблемой дальнейшего использования SiO2 является его низкая диэлектрическая проницаемость. Согласно правилам масштабирования, уменьшение длины канала транзистора металл – диэлектрик – полупроводник сопровождается уменьшением толщины подзатворного диэлектрика, и при технологических нормах 60 нм толщину диэлектрика необходимо уменьшать до 1,2 нм. При дальнейшем уменьшении толщины слоя его изоляционные свойства значительно ухудшаются. Поэтому, для перехода к меньшим технологическим нормам необходимо использовать новые материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью, так называемые high-k диэлектрики. В качестве high-k диэлектриков в настоящее время рассматривается ряд материалов, имеющих сравнительно высокие значения диэлектрической проницаемости и малые потери токов утечки. Однако практическое использование этих материалов сталкивается с серьезными трудностями из-за отсутствия технологий воспроизводимого формирования данного класса пленок. Таким образом, дальнейшее развитие микроэлектроники тесно связано с решением ряда задач в области физики материаловедения и технологии. Разработка методов ионно-плазменного нанесения тонких пленок high-k диэлектриков, методов контроля и управления их физическими свойствами является актуальной задачей, которая требует решения.