一种铁电器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铁电器件的制造方法，在硅片上沉积下电极；在所述下电极上沉积功能层，其中，所述功能层的材料为铪基铁电材料；在所述功能层上沉积上电极；以及通过氨气等离子处理形成缓冲层，所述缓冲层设置在所述下电极和所述上电极之间。本发明专利技术公开的一种铁电器件的制造方法，能够有效降低功能层的氧空位含量，进而钝化铁电器件的氧空位，使铁电器件的抗疲劳能力性能更高。抗疲劳能力性能更高。抗疲劳能力性能更高。

【技术实现步骤摘要】
一种铁电器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种一种铁电器件的制造方法。

技术介绍

[0002]随着大数据，物联网的需求越来越广泛，传统的存储器已经不能满足高速高集成度的要求，新材料、新器件的新型存储器具有更广阔的发展潜力和研究价值。
[0003]现有技术中，由于铁电体具有自发极化特性的材料，使得铁电体可以用于各种新器件例如高介电电容、FeFET和电光器件中，用于非易失性存储器的铁电薄膜需具备稳定的铁电翻转特性，然而在铁电器件读写过程中，由于氧空位的存在，会阻碍铁电器件的良好翻转特性，这种现象为“印记效应”，而铁电器件的印记效应会导致器件矫顽场的偏移，使得铁电极化强度的降低，进而导致器件读写错误，影响器件正常使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种铁电器件的制造方法，能够有效降低功能层的氧空位含量，进而钝化铁电器件的氧空位，使铁电器件的抗疲劳能力性能更高。
[0005]本专利技术实施例第一方面提供一种铁电器件的制造方法，所述方法包括：
[0006]在硅片上沉积下电极；
[0007]在所述下电极上沉积功能层，其中，所述功能层的材料为铪基铁电材料；
[0008]在所述功能层上沉积上电极；以及
[0009]通过氨气等离子处理形成缓冲层，所述缓冲层设置在所述下电极和所述上电极之间。
[0010]可选的，所述在硅片上沉积下电极，包括：
[0011]对所述硅片进行氧化，在所述硅片上形成氧化硅层，其中，所述氧化硅层的厚度为100nm至300nm；
[0012]在所述氧化硅层上沉积所述下电极，其中，所述下电极的厚度为10nm至200nm。
[0013]可选的，所述缓冲层设置在所述功能层与所述下电极之间，和/或，设置在所述功能层和所述上电极之间。
[0014]可选的，所述通过氨气等离子处理形成缓冲层，包括：
[0015]在温度为100℃至300℃条件下进行所述氨气等离子处理，形成所述缓冲层，其中，所述氨气等离子处理过程中离子束的流量为30sccm至80sccm，压强为30Pa至90Pa，溅射功率为80W至150W，溅射时长为20秒至8分钟。
[0016]可选的，所述氨气等离子处理过程中离子束的流量为50sccm，压强为50Pa，溅射功率为100W，溅射时长为30秒至5分钟。
[0017]可选的，所述在所述功能层上沉积上电极，包括：
[0018]在所述功能层上沉积所述上电极，其中，所述上电极的厚度为10nm至100nm。
[0019]可选的，在所述功能层上沉积上电极之后，所述方法还包括：
[0020]在氮气环境下对沉积所述上电极的所述硅片进行退火处理。
[0021]可选的，所述下电极的材料为锡、钯、铂、钨、铜、银和金中的任意一种。
[0022]可选的，所述功能层的材料包括氧化铪、铪锆氧、铪铝氧、铪硅氧和铪镧氧。
[0023]可选的，所述上电极的材料为锡、钯、铂、钨、铜、银和金中的任意一种。
[0024]本申请实施例中的上述一个或至少一个技术方案，至少具有如下技术效果：
[0025]基于上述技术方案，在硅片上沉积下电极；在所述下电极上沉积功能层，其中，所述功能层的材料为铪基铁电材料；在所述功能层上沉积上电极；以及通过氨气等离子处理形成缓冲层；由于缓冲层设置在所述下电极和所述上电极之间，且缓冲层是通过氨气等离子处理形成的，缓冲层能够有效降低下电极和/或上电极的氧空位含量，从而实现钝化下电极和/或上电极的氧空位的效果，并使得铁电器件的抗疲劳能力性能更高。
附图说明
[0026]图1为本申请实施例提供的一种铁电器件的制造方法的第一种流程示意图；
[0027]图2为本申请实施例提供的铁电器件的制造方法的第二种流程示意图；
[0028]图3为本申请实施例提供的铁电器件的制造方法的第三种流程示意图；
[0029]图4a为本申请实施例提供的现有技术中的铁电器件(现有铁电器件)的抗疲劳特性数据的曲线图；
[0030]图4b为本申请实施例提供的铁电器件的制造方法制成的铁电器件(NH3铁电器件)的抗疲劳特性数据的曲线图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。
[0032]实施例一
[0033]本说明书实施例中A和/或B，存在三种可能方式，第一种可能方式仅包含A，第二种可能方式仅包含B，第三种可能方式是包含A和B。
[0034]请参考图1，本申请实施例提供一种铁电器件的制造方法，所述方法包括：
[0035]S101、在硅片上沉积下电极；
[0036]S102、在所述下电极上沉积功能层，其中，所述功能层的材料为铪基铁电材料；
[0037]S103、在所述功能层上沉积上电极；
[0038]S104、通过氨气等离子处理形成缓冲层，所述缓冲层设置在所述下电极和所述上电极之间。
[0039]其中，在步骤S101中，可以直接在硅片上沉积下电极，还可以对硅片进行氧化，在硅片上形成氧化硅层，其中，氧化硅层的厚度为100nm至300nm；再在氧化硅层上沉积下电极，其中，下电极的厚度为10nm至200nm。氧化硅层例如可以是SiO2层和SiO层等。
[0040]本说明书实施例中，氧化硅层的厚度可以为100nm、140nm、180nm、230nm、260nm和300nm等，当然，氧化硅层的后的还可以根据实际工艺条件降低或者增加氧化硅层的厚度。进一步的，下电极的厚度为10nm、60nm、90nm、120nm、160nm和200nm等。当然，下电极的厚度还可以根据实际需求进行设定，本说明书不作具体限制。
[0041]本说明书实施例中，下电极的材料为锡TiN、钯Pd、铂Pt、钨W、铜Cu、银Ag和金Au等导电材料中的任意一种。
[0042]在沉积下电极之后，执行步骤S102。
[0043]在步骤S102中，可以在下电极上沉积功能层，功能层的厚度为5nm至30nm。功能层的材料可以是氧化铪、铪锆氧、铪铝氧、铪硅氧和铪镧氧等铪基铁电材料，其中，功能层中的各种元素掺杂比例不同所导致铁电性能不同，不同掺杂元素厚度不同导致性能不同。当然，功能层的材料包括以上材料但不局限于以上材料，同时具备铪基铁电性能的材料均可应用。
[0044]本说明书实施例中，功能层的厚度可以为5nm、9nm、10nm、18nm、24nm和30nm等。当然，功能层的厚度还可以根据实际需求进行设定，本说明书不作具体限制。
[0045]在沉积了功能层之后，执行步骤S103。
[0046]在步骤S103中，在功能层上沉积上电极，其中，上电极的厚度为10nm至100nm；进一步的，上电极的材料为锡TiN、钯Pd、铂Pt、钨W、铜Cu、银Ag和金Au等导电材料中的任意一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：在硅片上沉积下电极；在所述下电极上沉积功能层，其中，所述功能层的材料为铪基铁电材料；在所述功能层上沉积上电极；以及通过氨气等离子处理形成缓冲层，所述缓冲层设置在所述下电极和所述上电极之间。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在硅片上沉积下电极，包括：对所述硅片进行氧化，在所述硅片上形成氧化硅层，其中，所述氧化硅层的厚度为100nm至300nm；在所述氧化硅层上沉积所述下电极，其中，所述下电极的厚度为10nm至200nm。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓冲层设置在所述功能层与所述下电极之间，和/或，设置在所述功能层和所述上电极之间。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过氨气等离子处理形成缓冲层，包括：在温度为100℃至300℃条件下进行所述氨气等离子处理，形成所述缓冲层，其中，所述氨气等离子处理过程中离子束的流量为30sccm至80sccm，压强为30Pa至9...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆，吕舒贤，高兆猛，王渊，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：