[发明专利]原位退火形成氧化物纳米颗粒基电荷存储器件及其制备方法

摘要

本发明公开了原位退火形成氧化物纳米颗粒基电荷存储器件及其制备方法，借助脉冲激光沉积方法生长一层金属Zr薄膜，通过原位氧气退火处理形成ZrO₂纳米颗粒存储介质。本发明所述的原位退火形成ZrO₂纳米颗粒基电荷存储器件的制备方法，操作简单，可实现大规模制备。

主权项

1.原位退火形成氧化物纳米颗粒基电荷存储器件及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：a)将Si衬底放入无水乙醇中，超声清洗3‑5分钟后，而后用去离子水超声清洗1‑2分钟，去除Si衬底表面残留的杂质，然后将衬底放入氢氟酸稀溶液中浸泡1‑2分钟，去除Si衬底表面的氧化物，再用去离子水超声清洗2分钟，用高纯氮气吹干后放入脉冲激光沉积腔体内的衬底台上以备沉积薄膜；b)将SiO₂陶瓷靶材固定在脉冲激光沉积腔内的靶台上，然后在Si衬底表面沉积一层SiO₂薄膜作为隧穿层，腔内压强在1×10^‑4Pa‑1×10^‑5Pa范围内选择，隧穿层厚度在2‑4nm范围内选择；c)将金属Zr靶材固定在沉积腔体内的靶台上，利用脉冲激光沉积在SiO₂隧穿层表面沉积一层Zr金属薄膜，厚度在8‑12nm范围内选择；d)升高衬底台温度，对沉积的Zr金属薄膜原位退火并保温30‑60分钟，同时通入氧气，使Zr与氧气发生充分反应，形成ZrO₂纳米颗粒存储介质，衬底台温度在600℃‑750℃范围内选择，腔体内压强在20Pa‑100Pa范围内选择；e)利用脉冲激光沉积在ZrO₂纳米颗粒存储介质表面生长一层SiO₂薄膜作为阻挡层，厚度在20‑30nm范围内选择，腔内压强在1×10^‑4Pa‑1×10^‑5Pa范围内选择；f)利用磁控溅射在SiO₂阻挡层表面生长一层Pt作为上电极，在Si衬底背面涂覆上一层导电银胶作为下电极，形成Pt/SiO₂/ZrO₂纳米颗粒/SiO₂/Ag电荷存储器件。