随着集成电路不断向微小型发展,传统CMOS结构中SiO₂栅极氧化层已逐渐不能适合工艺需求。高k材料HfO₂薄膜作为潜在替代SiO₂栅极电介质的材料,已经成为研究的热点。并且,在最近的研究中发现,HfO₂基纳米薄膜经过特殊工艺处理后具备铁电性,使它成为突破非易失性铁电存储器发展瓶颈的潜在材料。本文采用金属铪靶和金属钇靶,进行三靶共溅射反应磁控溅射制备Y:HfO₂薄膜,主要研究薄膜的厚度和Y元素浓度对薄膜晶体结构、表面粗糙度以及电学性能的影响。实验中,使用X射线反射率测量（XRR）、小角度掠入射X射线衍射（GIXRD）以及原子力显微镜（AFM）对薄膜的厚度、晶体结构以及表面形貌进行测量分析;利用X射线光电子能谱（XPS）分析薄膜中各元素的含量、比例及原子化合方式;最后,使用铁电测试仪对薄膜电容器的极化曲线和漏电流进行测量。为了实现MIM结构Y:HfO₂薄膜电容器的集成,主要进行了两个方面的工作。一个是探索了优秀导电性的TiN薄膜电极的制备工艺,并研究了衬底温度对TiN薄膜电极的晶体结构、表面形貌以及电阻率等的影响。另一个是掩膜版的设计和集成工艺的优化,并给出了设计的原理和解决方法。结果如下,使用三靶共溅射反应磁控溅射系统成功制备出较高质量的Y:HfO₂薄膜,通过XPS测试确定Y元素是以Y2O3的形态存在于薄膜中,且随着Y靶溅射功率从0 W向75W增加时,Y元素掺杂浓度从0 mol.%升高到10.1 mol.%。当Y含量为7.7 mol.%时,薄膜在室温下保持立方相结构;并且,随薄膜厚度的增加,晶体结构并没有向单斜相转变。通过研究衬底温度对TiN薄膜电极的影响,获得具有优秀导电能力的TiN薄膜电极,其电阻率为46μΩ·cm。在电学性能测试方面,获得了介电常数较高、漏电流较低的Y:HfO₂薄膜电容器;其中Y含量为10.1 mol.%的Y:HfO₂薄膜电容器的相对介电常数约为55,在场强为1 MV/cm下薄膜电容器漏电流为4×10-6 A?cm-2。