[发明专利]一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法

权利要求书

1.一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)先用标准清洗工艺对P-Si或者n-Si基片进行清洗，以去除硅表面的SiO₂氧化物，随后在硅片上长一定厚度的HfO₂；

2)离子注入对HfO₂进行掺杂，然后对掺杂后的HfO₂进行一次退火处理；

3)在HfO₂铁电薄膜的表面形成顶电极，然后对电极进行快速热处理；

所述步骤3)中的顶电极使用金属Pt、TiN、TaN，其厚度为10-22nm，采用CVD或PVD沉积技术得到，然后对其退火；

4)对MFIS薄膜层进行刻蚀形成铁电栅阵列；

其中，步骤1)中HfO₂由原子层沉积或磁控溅射得到，其厚度为10-30nm；步骤2)中离子注入的杂质元素为Zr、Y、Si、Nd、La。

2.如权利要求1所述的一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：在步骤2)中，对HfO₂进行退火处理，其退火参数包括：退火速率为28-35℃/s，退火温度为500-800℃，退火时间保持18min；离子注入后的氧化铪退火参数：退火温度500-700℃，退火时间15-60s。

3.如权利要求1或2所述的一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：TiN电极退火在氮气中进行。

4.如权利要求1或2所述的一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：顶电极退火参数包括：退火温度700-850℃，退火时间15-35s。

5.如权利要求1所述的一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：所述步骤4)使用氩等离子体。

6.如权利要求5所述的一种基于离子注入掺杂的氧化铪铁电栅制备方法，其特征在于：等离子体刻蚀时，氩离子束的入射角度为40-85°，氩离子束密度为0.4-0.8mA/cm。