CMOS器件按比例缩小要求SiO2绝缘层厚度越来越小，导致栅极漏电流急剧增加，器件的可靠性下降。高介电常数栅介质二氧化铪（HfO2）的应用可以解决SiO2作为栅介质所面临的问题，本文将讨论HfO2做为栅介质的可靠性问题。 本论文首先介绍了原子层淀积（ALD）工艺的原理和特点，利用该工艺可以淀积出高质量HfO2薄膜介质。接着讨论了MOS电容结构的理想和实际C-V特性，分析氧化层中存在的各种电荷和缺陷，以及金属半导体功函数差，对MOS结构的实际C-V特性的影响；讨论了超薄氧化层的漏电流传导机制。针对汞探针在测量C-V特性的过程中存在的频率色散问题，采用了新的模型。在该模型中加入汞探针与HfO2薄膜之间的界面效应参数，并且给出了各模型中各参数的提取方法。利用该模型修正下的实验曲线，消除了频率色散。最后，使用该方法对HfO2介质薄膜的特性进一步进行研究：中间SiO2层、高温退火的影响、多晶硅栅淀积前后介质特性等。 最后，在实验室条件下制备出不同等效氧化层厚度（EOT）的样品，并在不同的温度条件下进行退火实验，测得各样品的C-V和I-V特性曲线。结果表明，原子层淀积（ALD）工艺制备的超薄HfO2栅介质的具有良好的电容特性和漏电流特性，高温退火可以降低氧化层中的缺陷，但是800℃退火，HfO2会产生结晶现象。