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伴随集成电路的迅猛发展，MOS器件的尺寸变得越来越小，SiO2作为传统的MOS器件的栅极氧化层的厚度已经减小到了其极限值，如果继续减小会造成泄漏电流的急剧增大，导致MOS器件无法正常工作。采用高介电常数（高K）材料代替SiO2作为MOS器件的栅介质，是解决这一问题最有效的途径。TiO2作为高K材料的一种，具有很好的发展前景。 本文利用直流磁控溅射技术分别在P-Si衬底和石英衬底上生长了TiO2薄膜，通过X射线衍射仪(XRD)的测试表征，确定了生长TiO2薄膜的最优制备参数;通过扫描电子显微镜(SEM)的测试表征，分析了退火对TiO2薄膜样品表面形貌、结构及晶相的影响;通过安捷伦半导体性能分析仪测试了In/TiO2/Si MOS电容器的J-V特性曲线及泄漏电流密度;通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)的测试表征，分析了生长温度、退火温度对TiO2薄膜样品光学特性的影响。实验得出的主要结果如下: (1)锐钛矿相TiO2薄膜样品的最佳制备条件:生长温度为600℃、溅射功率为200W、工作压强为1Pa、氩氧流量比为90∶40。且随着工作压强的升高，TiO2薄膜样品逐渐变为非晶态。 (2)在P-Si衬底上生长的TiO2薄膜样品经900℃退火由锐钛矿相完全转变为金红石相，金红石相较锐钛矿相更稳定，且晶粒尺寸更大，能更好的降低In/TiO2/SiMOS电容器的漏电流密度。 (3)随着生长温度的升高，TiO2薄膜样品的吸收边发生红移，光学带隙值越来越小。TiO2薄膜样品经过高温退火后，光学带隙值减小，金红石相光学带隙较锐钛矿的小。