一种半导体器件制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件制备方法，所述半导体器件包括铁电薄膜层，所述方法包括：在靶材位置设置二氧化铪靶材和二氧化锆靶材，对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材同时进行溅射，得到所述铁电薄膜层。本申请通过对二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材进行溅射，可以快速得到铁电性能较优的所述铁电薄膜层，进而可以提高含有铁电薄膜层的半导体器件的生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件制备方法。

技术介绍

[0002]半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，半导体器件则是使用半导体制作的器件，例如存储器件、逻辑器件等。其中，铁电薄膜的发现促进了存储器件、逻辑器件等半导体器件的发展。
[0003]相关技术中，在制备含有铁电薄膜的存储器件、逻辑器件等半导体器件时，主要通过ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)的方式实现。然而，使用ALD方式生成铁电薄膜，存在生产效率较低的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种半导体器件制备方法，解决了现有技术中铁电薄膜生产效率较低，导致含有铁电薄膜的半导体器件的生产效率较低的的技术问题，实现了提高铁电薄膜生产效率，进而实现了提高含有铁电薄膜的半导体器件的生产效率的技术效果。
[0005]本申请提供了一种半导体器件制备方法，半导体器件包括铁电薄膜层，方法包括：
[0006]在靶材位置设置二氧化铪靶材和二氧化锆靶材；
[0007]对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材同时进行溅射，得到铁电薄膜层。
[0008]进一步地，二氧化铪靶材的纯度和二氧化锆靶材的纯度均至少为99％。
[0009]进一步地，对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材进行溅射，包括：
[0010]在通入氩气、氧气和氮气的过程中，对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材进行溅射；其中，氩气的通入速率范围是10～50标准毫升每分钟，氧气的通入速率范围是0～10标准毫升每分钟，氮气的通入速率范围是0～10标准毫升每分钟。
[0011]进一步地，铁电薄膜层的厚度范围是3～70纳米。
[0012]进一步地，当半导体器件为铁电电容器时，方法还包括：
[0013]在电容器衬底层上依次形成第一电极、铁电薄膜层和第二电极，得到铁电电容器。
[0014]进一步地，第一电极和第二电极的制作材料为氮化钛、钨、氮化钽、高导硅、铱、钌、二氧化钌、铂和钯中至少一种材料。
[0015]进一步地，制备第一电极和/或第二电极的方法包括：
[0016]在束流电压为700～900伏、束流为40～60毫安、加速电压为150～170伏、气体为氩气和氮气的状态下，对氮化钛靶材进行溅射，得到电极层，其中，氩气的流速为7～9标准毫升每分钟，氮气的流速为4～6标准毫升每分钟。
[0017]进一步地，当半导体器件为铁电场效应晶体管时，方法还包括：
[0018]在晶体管衬底层上依次制备栅极介电层、铁电薄膜层和栅电极，得到铁电场效应晶体管；
[0019]其中，晶体管衬底层包括源极区域和漏极区域，栅极介电层位于源极区域和漏极
区域之间。
[0020]进一步地，栅极介电层的厚度范围是1～3纳米。
[0021]进一步地，栅极介电层的制作材料的介电常数范围是3.9～25。
[0022]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0023]本申请通过对二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材同时进行溅射，可以快速得到铁电性能较优的铁电薄膜层，进而可以提高含有铁电薄膜层的半导体器件的生产效率。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本申请提供的一种半导体器件制备方法的流程示意图；
[0026]图2为本申请提供的铁电电容器的结构示意图；
[0027]图3为本申请提供的铁电电容器或铁电场效应晶体管的极化回滞曲线示意图；
[0028]图4
‑
图6是在本申请提供的图2的基础上增加介质层的铁电电容器的结构示意图；
[0029]图7为本申请提供的铁电场效应晶体管的结构示意图；
[0030]图8为对图7所示的铁电场效应晶体管进行测试得到的Id
‑
Vg曲线。
[0031]附图标记：
[0032]11
‑
电容器衬底层，12
‑
第一电极，13
‑
铁电薄膜层，14
‑
第二电极，A
‑
介质层，B
‑
介质层；
[0033]21
‑
晶体管衬底层，22
‑
源极区域，23
‑
漏极区域，24
‑
栅极介电层，25
‑
铁电薄膜层，26
‑
栅电极。
具体实施方式
[0034]本申请实施例通过提供一种半导体器件制备方法，解决了现有技术中铁电薄膜生产效率较低，导致含有铁电薄膜的半导体器件的生产效率较低的技术问题。
[0035]本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0036]一种半导体器件制备方法，半导体器件包括铁电薄膜层，方法包括：在靶材位置设置二氧化铪靶材和二氧化锆靶材，对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材同时进行溅射，得到铁电薄膜层。
[0037]本实施例通过对二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材同时进行溅射，可以快速得到铁电性能较优的铁电薄膜层，进而可以提高含有铁电薄膜层的半导体器件的生产效率。
[0038]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0039]首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三
种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0040]本实施例提供了一种半导体器件制备方法，半导体器件包括铁电薄膜层，方法包括图1所示的步骤S11和步骤S12。
[0041]步骤S11，在靶材位置设置二氧化铪靶材和二氧化锆靶材；
[0042]步骤S12，对二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材同时进行溅射，得到铁电薄膜层。
[0043]在相关技术中，主要通过ALD方式得到铁电薄膜层，但是使用该方式生产，薄膜生长速度缓慢，进而导致制备半导体器件的效率较低。
[0044]本实施例通过溅射二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材的方式得到铁电薄膜层，具体可以采用磁控溅射、离子束溅射、直流溅射、反应溅射等溅射方式，此处不作限制。本实施例通过溅射方式生长铁电薄膜层，可以大大提高薄膜的生长速度。在溅射二氧化铪(HfO2)靶材和二氧化锆(ZrO2)靶材时，可以同时对两种靶材进行溅射，以保证二氧化铪(HfO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件制备方法，其特征在于，所述半导体器件包括铁电薄膜层，所述方法包括：在靶材位置设置二氧化铪靶材和二氧化锆靶材；对所述二氧化铪靶材和所述二氧化锆靶材同时进行溅射，得到所述铁电薄膜层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化铪靶材的纯度和所述二氧化锆靶材的纯度均至少为99％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对二氧化铪靶材和二氧化锆靶材进行溅射，包括：在通入氩气、氧气和氮气的过程中，对所述二氧化铪靶材和所述二氧化锆靶材进行溅射；其中，氩气的通入速率范围是10～50标准毫升每分钟，氧气的通入速率范围是0～10标准毫升每分钟，氮气的通入速率范围是0～10标准毫升每分钟。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁电薄膜层的厚度范围是3～70纳米。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述半导体器件为铁电电容器时，所述方法还包括：在电容器衬底层上依次形成第一电极、所述铁电薄膜层和第二电极，得到所述铁电电容器。6.如权利要求5所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆，王渊，姜鹏飞，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：