一种降低矫顽电场的铁电电容器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种降低矫顽电场的铁电电容器及制备方法，包括自上而下设置的衬底、底电极、插入层、铁电层以及顶电极；所述电容结构为金属‑铁电‑介电‑金属双层结构；所述底电极和铁电层中间插入一层插入层；所述插入层为TiO<subgt;2</subgt;；所述铁电层为HZO铁电薄膜；所述TiO<subgt;2</subgt;插入层为HZO铁电薄膜提供氧，从而调控HZO中的氧空位数量，通过减少HZO中的氧空位数量来降低矫顽电场。本发明专利技术通过引入TiO2插入层，调控HZO中氧空位数量，显著降低矫顽电场，显著改善HZO薄膜的铁电特性，并且提升可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁电电容器，具体涉及一种降低矫顽电场的铁电电容器及制备方法。

技术介绍

1、2011年，t.s.等人在si掺杂hfo2被发现铁电性，由于hfo2基材料具备：1)cmos兼容；2)成熟的ald工艺；3)优异的可扩展性等，hfo2掺杂铁电薄膜被广泛研究，其中zr掺杂hfo2由于可兼容后道工艺(beol)，成为研究的重点。

2、传统的zr掺杂hfo2铁电薄膜在电极制备完成后，ald沉积hfzro2铁电薄膜时，会产生一个不良的接触界面，导致功能铁电薄膜的铁电性退化，具有较大的矫顽电场，降低其耐久特性。研究者针对这一问题采用o3plasma处理tin电极界面，之后再进行hzo(铪锆氧)的沉积，这一举措可以提升电极与铁电薄膜界面质量，降低矫顽电场的同时改善铁电薄膜的铁电性，主要原因是o3plasma处理过程中，o3与tin电极反应，生成一层tinxoy，这种物质能够使hzo处于富氧状态，避免在电场循环过程中氧的泄露。

3、但是，这种方法对矫顽电场的改善十分有限，急需一种能够显著改善矫顽电场的薄膜结构来推动铁电存储器的发展。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，包括自上而下设置的衬底(1)、底电极(2)、插入层(3)、铁电层(4)以及顶电极(5)；

2.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，所述TiO2层的较小热膨胀系数在退火过程中对HZO铁电薄膜施加拉伸应力，促进与铁电性相关的正交相的形成，增强铁电剩余极化。

3.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，所述底电极(2)上沉积TiO2的形成TiOxNy，用于防止底电极(2)从HZO中吸收氧，减少氧空位缺陷。

4.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征...

【技术特征摘要】

1.一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，包括自上而下设置的衬底(1)、底电极(2)、插入层(3)、铁电层(4)以及顶电极(5)；

2.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，所述tio2层的较小热膨胀系数在退火过程中对hzo铁电薄膜施加拉伸应力，促进与铁电性相关的正交相的形成，增强铁电剩余极化。

3.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，所述底电极(2)上沉积tio2的形成tioxny，用于防止底电极(2)从hzo中吸收氧，减少氧空位缺陷。

4.根据权利要求1所述的一种降低矫顽电场的铁电电容器，其特征在于，所述衬底(1)采用重掺杂n型或p型材料，包括si、锗ge、锗锡ges...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东亚，刘欢，刘艳，韩根全，玉虓，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：