[发明专利]铁电薄膜的制备方法、铁电存储器及其制备方法

说明书

本申请实施例提供一种铁电薄膜的制备方法、铁电存储器及其制备方法。其中铁电薄膜的制备方法包括：以主元素源作为反应前驱体进行原子层沉积，将主元素沉积到衬底表面，通过控制沉积时间，以吸附衬底表面大部分自由键合点；继而使用惰性气体作为净化气体进行清除吹扫腔室；然后以掺杂元素源作为反应前驱体进行原子层沉积，使掺杂元素吸附衬底表面剩余的自由键合点；使用惰性气体作为净化气体进行清除吹扫；此时两种前驱体同时存在于衬底表面，然后使用氧化性气体一同进行氧化处理；继而使用惰性气体作为净化气体进行清除吹扫；重复以上步骤，得到目标厚度的铁电薄膜。本申请实施例的方法能够实现较好的低浓度均匀性掺杂。

技术领域

本申请属于铁电薄膜制备技术领域，尤其涉及一种铁电薄膜的制备方法、铁电存储器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术产业的发展、社会的进步，存储器的发展在增强国际竞争力和维护国家安全等方面扮演着重要的角色。迄今，高密度、低成本DRAM和NAND Flash等主流存储器已经越来越难以满足高速计算和低功耗的需求，发展新型存储器技术已成为必然趋势。而目前普遍认为铁电存储器是最具发展前景的新型存储器之一，其中采用铁电薄膜作为存储介质来实现信息的存储。而传统的钙钛矿铁电薄膜材料已经无法适应电子器件朝着微型化方向发展的需要，因此发展新的存储介质材料一直都被半导体强国列入重点研究课题。自2011年硅掺杂的氧化铪薄膜中发现铁电性以来，越来越多的机构和科研人员加入到了研究氧化铪基铁电薄膜中来。氧化铪基新型铁电薄膜表现出众多优势具有宽的能带间隙、与CMOS工艺具有良好的兼容性以及较强的抗辐射能力，而在这其中最为关键的问题是薄膜的制备。

铁电薄膜制备方法主要有溶胶凝胶法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法、原子层沉积法等。原子层沉积法相比其他制备方法的优势有对薄膜的厚度控制非常精确、成分控制精确，可大面积生长薄膜、衬底的形状不受限制、台阶覆盖性比较好等。

原子层沉积法制备一些低掺杂浓度的铁电薄膜过程中发现，制备的铁电薄膜的掺杂浓度难以控制，制得的铁电薄膜的掺杂浓度经常远远高出目标掺杂浓度，并且在制备一些比较薄的薄膜时，制得的薄膜的掺杂均匀性不好。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种铁电薄膜的制备方法、铁电存储器及其制备方法，能够得到均匀性好的低掺杂浓度的铁电薄膜。

一方面，本申请实施例提供一种铁电薄膜的制备方法，包括：

以主元素源作为反应前驱体进行原子层沉积，将主元素沉积到衬底表面以吸附表面大部分自由键合点；

使用惰性气体作为净化气体，进行清除吹扫；

以掺杂元素源作为反应前驱体进行原子层沉积，使掺杂元素吸附衬底表面上剩余的自由键合点；

使用惰性气体作为净化气体，进行清除吹扫；

使用氧化性气体一同进行氧化处理；

使用惰性气体作为净化气体，进行清除吹扫；

重复以上步骤，得到目标厚度的铁电薄膜。

可选的，所述主元素源包括铪源；所述铪源选自四甲乙氨基铪、四二甲氨铪和四叔丁基铪等；以主元素源作为反应前驱体进行原子层沉积时，腔体温度为280～300℃，反应前驱体加热温度为75～80℃，且腔体内压强保持在150～185mtorr。

可选的，所述铁电薄膜的目标厚度为3～100nm。

可选的，所述掺杂元素源选自三甲基铝(TMA)、三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)和三(异丙基环戊烷基)镧等；以掺杂元素源作为反应前驱体进行原子层沉积时，腔体温度为280～300℃，反应前驱体加热温度为75～80℃，且腔体内压强保持在150～185mtorr。

可选的，所述净化气体为惰性气体，所述惰性气体包括氩气。