日前通过验收的“极大规模集成电路用高K关键材料技术研究”（2009ZX02039）项目是国家02科技重大专项《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》设立的重要前瞻性研究项目。该项目主要针对32－22nm技术节点极大规模集成电路CMOS技术需要，开发具有自主知识产权的高k材料前驱体及其合成工艺，开发与半导体工艺相兼容的原子层沉积（ALD）高k材料制备关键技术以及性能优良的先进高k材料，通过原型器件对材料进行验证，最终为极大规模集成电路技术发展，提供关键的高k材料和制备技术支持。项目的主要成果突出表现在以下几个方面：

（1）在高K材料前驱体材料合成制备技术取得重要突破，研制的16种有机铪、有机锆和有机稀土前驱体材料试用效果优异，部分材料在先导工艺开发平台上线测试应用，取得良好结果，应用性能与国外高品质源相当。

（2）采用自主研发高K材料前驱体，开发出与硅基半导体工艺兼容的原子层淀积（ALD）栅介质关键制备技术，并研发出8种新型极大规模集成电路用高K材料。

（3）发明了半浮栅晶体管（SFGT，Semi－Floating－Gate Transistor）新型的基础器件，研究成果发表在2013年8月出版的《Science》杂志，这也是我国科学家在Science上发表的第一篇微电子器件领域的原创性成果。

（4）开发出基于高K材料HfLaO的RRAM器件，并成功向国内著名微电子企业华虹NEC技术转移。提出了电场控制阻变存储器模型，将HfO2高K介质ALD生长技术转移到企业，用做射频无源MIM电容的介质。

（5）研发了4种极大规模集成电路用的高k材料体系。发展了三种有效的表面钝化方法，在Ge和GaAs衬底上系统提出了化学溶液法、自清洁法、引入界面控制层法三种钝化机制。发展了Ge、GaAs和GaN衬底与高k栅介质的能带匹配调控方法。

（6）通过激光分子束外延技术制备单晶稀土－铪基高k栅介质薄膜。通过研究稀土对氧化铪的能带调控原理，增大了新型稀土－铪基高k栅介质带隙，降低了高k栅介质漏电流。

（7）突破了Si/SOI表面钝化技术、高介电常数HfO2相形成技术和石墨烯表面直接生长高k介质薄膜技术。Si/SOI与高k薄膜之间的界面层可以控制在1nm以内，3－4nm厚度高k薄膜的等效栅氧厚度可达0．6－1nm。通过稀土掺杂，研制出含有立方和四方相的高介电常数HfO2薄膜。石墨烯表面利用水基ALD技术直接生长9nmAl2O3薄膜，介电常数达到7，击穿电压达到4MV/cm。

（8）利用自主开发的Hf基ALD源制备的高K栅介质和金属栅材料，在MOS器件上得到成功验证，材料和工艺水平达到国际先进水平，同时拓展了高K材料的应用范围。

本项目在实施期间，共申请发明专利61件，其中国际专利5件。已有多件专利成果成功向国内著名企业实现成果转移。项目取得的研究成果奠定了我国微电子新材料技术发展基础。