[发明专利]一种测量铁电薄膜负电容的方法

权利要求书

1.一种测量HZO铁电薄膜负电容的方法，其特征在于，利用不同厚度的HZO靶材制备HZO铁电薄膜电容器，所述的HZO铁电薄膜电容器的制备包括采用脉冲激光沉积法对HZO靶材进行溅射，在TiN导电介质/硅衬底结构上沉积HZO薄膜，HZO靶材的铪锆摩尔比为1：1，测试所获得的不同厚度的铁电薄膜的退极化电场随外加电场的变化情况，如果硅表面电势和沟道电流出现陡增的现象，则表明该结构中存在铁电薄膜负电容效应，现象越明显，表明负电容效应越强，从而器件的亚阈值特性越好；

所述的HZO铁电薄膜电容器的制备，包括如下步骤：

(1) 衬底处理

清洗p型单面抛光硅衬底；

(2)底电极的制备

采用脉冲激光沉积法在衬底上生长TiN导电层，得到TiN导电介质/SiO₂/Si衬底结构；

(3) HZO铁电薄膜的制备

用脉冲激光沉积法对铪锆摩尔比为1:1的HZO靶材进行溅射，在TiN导电层上沉积HZO薄膜，得到HZO铁电薄膜/TiN导电介质/Si衬底结构；

(4) 顶电极的制备

在HZO铁电薄膜层上用小型离子溅射仪生长TiN电极，得到TiN/HZO/TiN/SiO₂/Si结构；

(5) HZO铁电薄膜电容器的制备

再进行快速退火，退火温度为550~600℃，升温速率为20~25℃/s，保温时间为45~60 s，即得到HZO铁电薄膜电容器；

步骤(2)中，TiN导电层的厚度为8~12 nm；

步骤(3)中，沉积的条件为：衬底温度为450~500℃，溅射功率为 2.37 W，溅射频率为10Hz，氧压为150 mTorr，溅射时间为5~30 min；

步骤(1)中，衬底清洗包括如下步骤：

①氢氟酸漂洗4~8分钟；

②在乙醇中超声清洗8~20分钟；

③在去离子水超声清洗15~20分钟，冲洗掉表面附着的乙醇；

④气枪吹干表面，炉内烘干，备用。