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申请/专利权人：西交利物浦大学

摘要：本发明公开了一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件及制备方法，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；制备具体步骤包括：a）清洗基底；b）制备氧化物薄膜；c）制备上电极和下电极层。本发明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。

主权项：1.一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件的制备方法，其特征在于：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，所述基底为硅薄膜层，厚度为280-320μm；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，薄膜厚度为200-300nm；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，所述上电极为柱形金属铝薄膜层，电极厚度为800-900nm，上电极面积为1.6×10-9cm2。

全文数据：一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件及制备方法技术领域本发明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。发明内容本发明目的是：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。本发明的技术方案是：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。本发明的优点是：1、采用高介电常数材料硅酸铪制备半导体器件，与传统的基于二氧化硅的半导体器件相比，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；2、高介电常数材料硅酸铪的应用，与传统的基于二氧化硅的半导体器件相比减少了器件的功耗，在相同的等效厚度下，减少了器件的漏电；3、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。附图说明下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1本案所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件的结构示意图；图2本案所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件在0-75Gy辐射剂量下平带电压的漂移图；其中：1、上电极；2、氧化物层；3、基底；4、下电极。具体实施方式实施例：如附图1-2所示，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4、基底3、氧化物层2和上电极1；所述基底3下部设置有下电极4；所述基底3上部设置有氧化物层2；所述氧化物层2上面设置有上电极1；所述氧化物层2为高介电常数材料硅酸铪（称为high-k材料硅酸铪）；所述氧化物层2为high-k材料硅酸铪薄膜，薄膜厚度为280nm；所述氧化物层2上陈列设置有若干个上电极1；所述上电极1为柱形金属铝薄膜层，厚度为830nm，面积为1.6×10-9cm2；所述基底3为硅薄膜层，厚度530nm。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4%氢氟酸的水溶液中，浸泡60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760℃，退火时间为35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；上电极面积为1.6×10-9cm2。如图2所示为本实例MOSCAP器件在Co-60辐射源下的平带电压漂移，辐射剂量率约为556mGys，总剂量约为75Gy，本实例MOSCAP器件对于辐射的敏感度约为4.5mVGy，而传统的基于二氧化硅的半导体器件对于辐射的敏感度约为30mVGy，本实例MOSCAP器件大大降低了半导体器件对于辐射的敏感度，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。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，其特征在于：所述氧化物层为硅酸铪薄膜，薄膜厚度为200-300nm。3.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，其特征在于：所述氧化物层上陈列设置有若干个上电极。4.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，其特征在于：所述所述上电极为柱形金属铝薄膜层，厚度为800-900nm。5.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铪的金属氧化物半导体电容器件，其特征在于：所述基底为硅薄膜层，厚度为280-320μm。6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的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，其特征在于：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。

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