一种氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法和应用，利用原子层沉积方法在制备氧化铪与氧化锆交替沉积的原子层薄膜过程中，通过在特定原子层区域插入含有所需掺杂元素的氧化物的结晶引导层，以达到精确控制铁电薄膜在退火时形成指定的晶体结构。本发明专利技术可以很好的解决氧化铪基铁电薄膜制备过程中其结晶相不好控制以及在铁电薄膜极化状态切换过程中容易发生相变，导致性能不够稳定的问题。该调控方法工艺稳定，可以很好的满足铁电体作为存储单元的高性能要求。体作为存储单元的高性能要求。体作为存储单元的高性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法和应用


[0001]本专利技术属于半导体
，更具体的是涉及铁电薄膜技术材料领域，尤其涉及一种氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法和应用。

技术介绍

[0002]近些年来，非易失性存储器在人工智能、物联网以及边缘计算等领域等越来越多的领域得到了关注和发展。在众多的非易性存储器中，氧化铪基存储器，特别是氧化铪/氧化锆基存储器相比于其它存储器具有更好CMOS工艺兼容性和3D集成能力，使其在学术界和产业界都受到了广泛的关注。而传统的氧化铪/氧化锆(HZO)铁电薄膜存在唤醒(wake
‑
up)和疲劳(fatigue)效应，即在对其进行开关操作的时候，薄膜的剩余极化值(Pr)会随着开关次数先增大后减小。此外，纯的氧化铪/氧化锆铁电薄膜的耐久性(endurance)不是特别的高，因此为了提升薄膜的耐久性，需要对薄膜进行适量的掺杂。而当前的掺杂手段中，La的掺杂被证明可以有效的提升薄膜的endurance性能，但La的量难以控制，掺杂浓度窗口小，重复性差，而且大于1％La的引入会使得薄膜出现不可控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法，其特征在于，在衬底上通过原子层沉积方法按照一定的脉冲组合顺序沉积含有所需掺杂元素的结晶引导层的氧化铪/氧化锆薄膜，之后沉积顶电极层退火诱导薄膜结晶。2.根据权利要求1所述的氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法，其特征在于，所述原子层沉积方法中的脉冲组合由三个基本组成单元实现；第一单元A为依次在原子层沉积系统的生长腔室内通入铪前驱体和氧化剂脉冲，形成一层原子层级别的氧化铪HfO2；第二单元B为依次在原子层沉积系统的生长腔室内通入锆前驱体和氧化剂脉冲，形成一层原子层级别的氧化锆ZrO2；第三单元C为依次在原子层沉积系统的生长腔室内通入指定掺杂元素的前驱体脉冲和氧化剂脉冲，形成一层原子层级别的所掺杂元素的氧化物E
x
O
y
，其中E为所掺杂的元素，x、y由该氧化物的价态决定。3.根据权利要求2所述的氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法，其特征在于，所述原子层沉积方法中的脉冲组合在三个基本组成单元基础上建立以下八种组合模式，分别为：M(1)：A
‑
B，先沉积HfO2再沉积ZrO2；M(2)：B
‑
A，先沉积ZrO2再沉积HfO2；M(3)：A
‑
C，先沉积HfO2再沉积E
x
O
y
；M(4)：C
‑
A，先沉积E
x
O
y
再沉积HfO2；M(5)：B
‑
C，先沉积ZrO2再沉积E
x
O
y
；M(6)：C
‑
B，先沉积E
x
O
y
再沉积ZrO2；M(7)：A，沉积HfO2；M(8)：B，沉积ZrO2。4.根据权利要求3所述的氧化铪/氧化锆铁电薄膜特性的调控方法，其特征在于，所述原子层沉积方法中的脉冲组合顺序在八种组合模式基础上所构成，其沉积顺序组成表示为其中j
i
∈{1,2,3,4,5,6,7,8}，对应八种组合模式，X

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，翁泽平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：