一、二氧化铪HfO₂材料特性
二氧化铪（HfO₂）在半导体工业中具有重要且广泛的应用，尤其是在先进制程节点（如45nm及以下）中，作为高介电常数（high-κ）栅介质材料取代传统的二氧化硅（SiO₂），解决了传统栅介质因厚度减薄导致的量子隧穿效应和漏电流剧增的问题。主要应用于非易失性存储器（如FeFET）、电容器介质层、阻变存储器（ReRAM/RRAM）等器件制备工艺中。
二、等离子增强原子层沉积概述
现今，二氧化铪（HfO₂）沉积工艺主要有如下4种：
根据以上工艺特点，先进微纳加工中心采用等离子增强原子层沉积（PEALD）进行高质量HfO₂薄膜工艺开发。PEALD是一种结合了原子层热沉积（ALD）精确性和等离子体增强反应活性的先进薄膜沉积技术。它通过等离子体激活反应，在较低温度下实现高质量、均匀的薄膜沉积，具有优异的台阶覆盖率、精确的厚度控制（误差小于±1%）和良好的均匀性，同时降低了对前驱体反应性和沉积温度的限制，在半导体和光学领域应用广泛，尤其在存储器件和激光薄膜中表现突出。
三、HfO₂ 工艺开发
先进微纳加工中心现有芬兰Picosun产PEALD一台，型号R-200adv，样品尺寸6英寸向下兼容，可沉积Al2O3、HfO₂等高质量薄膜。工艺中使用TEMAH(四(甲乙胺基)铪)和纯水作为反应源，反应温度250℃的条件下，在6英寸圆硅片上生长了300个循环的HfO₂ ,通过原子力显微镜、光学椭偏仪对生长的薄膜进行表征，测试结果如下：
图1，2：10㎛ x 10㎛区域内粗糙度测试结果
图3：6英寸圆片上HfO2薄膜测试结果
图4：6英寸圆片（去边1cm）上HfO₂厚度分布图
综合上述测试结果，该设备生长的HfO₂薄膜速率为：0.85Å/Cycle（符合自限性生长区间）,不均匀性为：0.598%（其他工艺不均匀性约2%左右），粗糙度0.1nm(达到原子级别粗糙度 )质量优于行业标准。欢迎广大用户垂询预约使用。
