[发明专利]用等离子体和/或热处理提高氧化铪基铁电材料性能的方法

权利要求书

1.一种在衬底处理系统中形成铁电氧化铪(HfO₂)的方法，该方法包括：

在所述衬底处理系统的处理室内布置衬底；

在所述衬底上沉积HfO₂层；

对所述HfO₂层进行等离子体处理；以及

对所述HfO₂层进行退火以形成铁电铪HfO₂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用原子层沉积(ALD)来沉积所述HfO₂层。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含对所述HfO₂层进行掺杂。

4.根据权利要求3所述的方法，其中对所述HfO₂层进行掺杂包括用硅、铝、氧化钇、镧和锆中的至少一种对所述HfO₂层进行掺杂。

5.根据权利要求3所述的方法，其中对所述HfO₂层进行掺杂包括用0至5mol％之间的掺杂剂物质对所述HfO₂层进行掺杂。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积所述HfO₂层包括交替循环以下操作：将HfO₂沉积到所述衬底上和对所沉积的所述HfO₂进行掺杂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述HfO₂层的厚度介于6nm和12nm之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括交替循环以下操作：沉积所述HfO₂层和对所述HfO₂层进行所述等离子体处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述等离子体处理包括使用至少一种等离子体气体物质来执行所述等离子体处理，其中，所述至少一种等离子体气体物质包括分子氮(N₂)、氨气(NH₃)、分子氧(O₂)，臭氧(O₃)、氩(Ar)、以及氩和分子氢(Ar/H₂)中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述等离子体处理包括使用分子氮(N₂)执行所述等离子体处理，并且其中使用N₂执行所述等离子体处理导致HfO_xN_y形成在所述HfO₂层的表面上。

11.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述等离子体处理包括执行所述等离子体处理持续介于15秒和60秒之间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述等离子体处理包括以介于500瓦和1200瓦之间的射频功率执行所述等离子体处理。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述RF功率在介于1MHz和15MHz之间下提供。

14.根据权利要求1的方法，其中，对所述HfO₂层进行退火包括在介于500℃和1100℃之间的温度下对所述HfO₂层进行退火。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述HfO₂层进行退火包括在介于800℃和1000℃之间的温度下对所述HfO₂层进行退火。