一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于离子注入掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，先采用标准清洗工艺对P‑Si或者n‑Si基片进行清洗，以去除硅表面的颗粒及其它污染物，随后在硅片上沉积适当厚度的HfO2并进行退火处理；之后使用离子注入机对HfO2进行掺杂，然后对掺杂后的HfO2进行退火处理；在掺杂后的HfO2上即氧化铪铁电薄膜上沉积顶电极，然后再次对电极快速热处理；最后采用反应离子刻蚀方法将MFIS多层薄膜结构刻蚀成与源、漏和沟道尺寸相匹配MFIS阵列单元。本发明专利技术能精确控制HfO2铁电薄膜掺杂浓度，且制备相对简单，薄膜制备温度低的成熟操作工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法
本专利技术属于微电子器件制造领域，尤其涉及一种晶体管型铁电存储器栅极制备方法。
技术介绍
铁电存储器是一种具有高读写速度、宽工作温度、低功耗、高抗辐射能力、抗疲劳性能好的新型非挥发性存储器，近几十年来受到产研界广泛的关注，市场规模逐年稳步增长。铁电存储器是利用铁电材料电滞回线剩余极化双稳态性质对应二进制信息的“0-1”信号的原理实现数据存储。目前，主流的铁电存储器有1T1C型(1个晶体管和1个铁电电容)和1T型(1个铁电晶体管)。其中，1T结构铁电存储器由于铁电薄膜位于晶体管栅极区域，能够大大减小存储单元面积，提高铁电存储器的存储容量，因而是未来的一个主流发展方向。晶体管型铁电存储器研制的难点和关键在于铁电栅结构的制作，即栅电极/铁电层/缓冲层/衬底(MFIS)结构。以往，由于铁电存储器通常采用较厚的传统钙钛矿材料如锆钛酸铅(PZT)，钽酸锶铋(SBT)等，而此类材料与标准CMOS工艺兼容性差，且与硅衬底的界面匹配性差，缺陷较多，退极化场大，从而导致性能差。氧化铪(HfO2)是一种制备技术非常成熟的微电子器件介电材料，常用于45nm以下工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离子注入掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)先用标准清洗工艺对P‑Si或者n‑Si基片进行清洗，以去除硅表面的SiO2氧化物，随后在硅片上长一定厚度的HfO2；2)离子注入对HfO2进行掺杂，然后对掺杂后的HfO2进行一次退火处理；3)在HfO2铁电薄膜形成顶电极，然后对电极进行快速热处理。4)对MFI层进行刻蚀形成铁电栅阵列。

【技术特征摘要】
1.一种基于离子注入掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)先用标准清洗工艺对P-Si或者n-Si基片进行清洗，以去除硅表面的SiO2氧化物，随后在硅片上长一定厚度的HfO2；2)离子注入对HfO2进行掺杂，然后对掺杂后的HfO2进行一次退火处理；3)在HfO2铁电薄膜形成顶电极，然后对电极进行快速热处理。4)对MFI层进行刻蚀形成铁电栅阵列。2.如权利要求1所述一种基于离子注入掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，其特征在于：所述步骤1)HfO2由原子层沉积或磁控溅射得到，其厚度为10-30nm。3.如权利要求1或者2所述一种基于离子注入的掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，其特征在于：对HfO2进行退火处理，其退火参数包括：退火速率为28-35℃/s，退火温度为500-800℃，退火时间保持18min。离子注入后的氧化铪退火参数：退火温度500-700℃，退火时间15-60s。4.如权利要求1所述一种基于离子注入的掺杂HfO2的MFIS铁电栅制备工艺，其特征在于：所述步骤2)离子注入的杂质元素为Zr、Y、Si、Nd、La等。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭强祥，刘巧灵，兰杨波，廖敏，杨琼，周益春，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43