中文摘要：

高介电常数(高k)栅介质技术是45nm节点以下关键技术之一，抗辐射可靠性直接制约高k栅介质的性能和应用。本研究旨在分析高k 栅介质的微结构对总剂量辐照后性能的影响，尤其是Al2O3阻挡层及N离子对栅介质薄膜电离损伤的作用机理。本项目通过不同生长方法制备具有阻挡层Al2O3 以及掺入N离子的铪基高k栅介质，结合10keV X射线和60CoΥ射线，在不同辐射总剂量下，进行电离辐射效应测试。研究发现，高k栅介质内氧化物固定电荷陷阱及界面缺陷陷阱对辐照诱导的电子-空穴对中空穴的束缚是主要的辐射损伤机制， 界面有Al2O3 钝化层的栅介质栈、具有N离子掺杂的栅介质结构能达到抗辐照加固目的。研究发现，采用不同衬底以及不同金属栅电极材料，高k栅介质的抗辐照性能有差异，说明高k栅介质与衬底之间的界面，以及高k栅介质与金属栅电极的界面处的缺陷密度是主要空穴俘获中心，减小这两个界面层的缺陷密度是提高抗辐照性能的主要途径之一。