具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法及器件技术

本发明专利技术公开了一种具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法及器件。该方法包含：步骤a，在衬底上或附有第二电极的衬底上形成介质薄膜；该介质薄膜包含Hf1‑

【技术实现步骤摘要】
具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法及器件


[0001]本专利技术属于微电子和固体电子学
，涉及High
‑
k介质材料，具体涉及一种具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法及器件。

技术介绍

[0002]随着信息化和大数据时代的迅速发展，对数据存储密度的需求变高，例如，要求器件可缩微性更好(3
‑
5纳米)，互补金属氧化物半导体逻辑器件(CMOS)的操作电压更小，功耗更低。在经典的冯
·
诺依曼体系结构中，动态随机存取存储器(DRAM)主要用作存储器层次结构中的内存，具有读写速度快(～20ns)和读写次数高(>10
15
)等优点。随着信息量的需求呈指数增长，为了提高存储密度，DRAM存储单元的横向尺寸缩减已经逼近工艺极限12nm，进一步缩减需要存储材料的物理性能发生变革性变化。因此，需要开发具有更高介电常数(k)的新存储介电材料，以便在10nm以下技术节点的小存储单元中存储足够多的电荷，供读写电路进行可靠的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，该方法包含：步骤a，在衬底上或附有第二电极的衬底上形成介质薄膜；所述介质薄膜包含Hf1‑
x
Zr
x
O2薄膜，其为晶体或非晶态薄膜；其中，0≤x≤1；步骤b，在所述介质薄膜上形成第一电极；步骤c，将第一电极分割为若干离散的微结构，每个微结构的横向尺寸为1nm～50μm；步骤d，退火处理，使得所述介质薄膜中低介电常数相减少，高介电常数相增加，介质薄膜平均介电常数大于100。2.如权利要求1所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，在步骤b之前和/或在步骤c之后，将活性离子注入到所述介质薄膜中。3.如权利要求2所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，所述活性离子包含碳、氮、氧、硼、氦、磷、铁、铝、锌、钴、锡、镍、钛、硅、磷、氩、氯、溴、硫、碘、氟、氢、银、金、铜、铂中任意一种或两种以上；所述活性离子的注入剂量为10
10
‑
10
20
ions/cm2。4.如权利要求1所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，还将所述介质薄膜分割为离散的微结构。5.如权利要求1或4所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，所述分割包含刻蚀。6.如权利要求1或4所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，每个微结构的横向尺寸为1nm～1μm。7.如权利要求1所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为300℃～900℃，退火处理时间为1s～8h。8.如权利要求1所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质薄膜和器件的制备方法，其特征在于，该方法还包含：对退火处理后的器件施加正负电脉冲。9.如权利要求1所述的具有超高介电常数和/或铁电剩余极化强度的介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：江安全，张文笛，江钧，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：