[实用新型]一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件

说明书

本实用新型公开了一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，包括下电极、基底、氧化物层和上电极；所述基底下部设置有下电极；所述基底上部设置有氧化物层；所述氧化物层上面设置有上电极；所述氧化物层为硅酸铪。本实用新型采用高介电常数材料硅酸铪制备半导体器件，具有较好的抗辐射性，满足了半导体器件需要长时间在辐射环境下稳定可靠工作的需求；减少了器件的功耗，在相同的等效厚度下，减少了器件的漏电；在提高抗辐射性的同时，其制备工艺与传统半导体工艺兼容，控制了制备成本。

技术领域

本实用新型涉及一种微电子器件领域的技术，具体是一种电子器件领域基于high-k材料硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件（MOSCAP器件）及其制备方法。

背景技术

随着空间技术、航天战略武器及微电子技术的快速发展，越来越多的电子元器件被航天产品所采用。其中半导体器件（包括：半导体分立器件、集成电路等）大多数是辐射敏感器件，辐射环境对这些器件的性能会产生不同程度的影响，甚至使其失效。

空间辐射环境主要来自宇宙射线、太阳耀斑辐射及环绕地球的内外范·艾伦辐射带等。虽然辐射剂量率很低，但由于它是一个累积效应，当剂量率累计到一定值时，将导致电子器件的性能发生变化，严重时将导致器件完全失效，使电子设备不能正常工作。

随着器件集成度的提高，以及工作电压的降低，器件对单粒子效应的敏感度也大幅度提高，而传统的基于二氧化硅的半导体器件具有较低的抗辐射性，不足以长时间在辐射环境中稳定可靠地工作。因此需要针对各种辐射效应，在器件的材料、电路设计、结构设计、工艺制造及封装等各个环节采取加固措施，使其具有一定的抗辐射性能。抗辐射加固的器件应用在空间辐射环境中，将能提高航天器的可靠性和使用寿命;应用在战略武器中，将能提高其效能和突防能力。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供了一种针对现有基于二氧化硅的半导体器件存在的上述不足，提出了一种基于high-k材料硅酸铪的MOSCAP器件及其制备方法，能提高半导体器件的抗辐射性，满足半导体器件需要长时间在辐射环境下稳定可靠工作的需求，同时在工艺上与传统工艺兼容，控制了制备成本。

本实用新型的技术方案是：一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，包括下电极、基底、氧化物层和上电极；所述基底下部设置有下电极；所述基底上部设置有氧化物层；所述氧化物层上面设置有上电极；所述氧化物层为硅酸铪。

优选的，所述氧化物层为硅酸铪薄膜，薄膜厚度为 200-300nm。

优选的，所述氧化物层上陈列设置有若干个上电极。

优选的，所述所述上电极为柱形金属铝薄膜层，厚度为800-900nm，面积为1.4-1.8×10^-9cm²。

优选的，所述基底为硅薄膜层，厚度为280-320μm。

一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件的制备方法，具体步骤包括：

a）清洗基底

将基底完全浸入盛放含有2%-5%氢氟酸的水溶液中，浸泡30-120秒后，用去离子水冲洗基底去除残留的杂质并用氮气吹干；

b）制备氧化物薄膜

通过溅射法将靶源硅酸铪溅射到基底上，靶源硅酸铪纯度不低于99.99%，溅射氛围为氩气，压力不高于10^-5Pa；溅射完毕后，将基底至于氮气氛围中进行退火，退火温度为700-800℃，退火时间为30-40分钟；

c）制备上电极和下电极层

通过电子束蒸发将金属铝蒸镀到氧化物层和基底上，分别形成上电极和下电极，电极厚度为800-900nm。

本实用新型的优点是：