[发明专利]形成用于半导体器件的晶体学稳定的铁电铪锆基膜的方法

权利要求书

1.一种衬底加工方法，其包括：

在衬底上沉积厚度大于5纳米的铪锆基膜；

在该铪锆基膜上沉积盖层；

对该衬底进行热处理以使该铪锆基膜以非中心对称的正交相、四方相或其混合物结晶；

从该衬底去除该盖层；以及

将该经热处理的铪锆基膜减薄到小于5纳米的厚度，其中该减薄的经热处理的铪锆基膜保持该结晶的非中心对称的正交相、四方相或其混合物。

2.如权利要求1所述的方法，其中，将该经热处理的铪锆基膜减薄到小于3nm的厚度。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该盖层包括TiN、TaN、TiAlN、TaAlN、AlN或其组合。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该盖层包括Ge或Ge和Si。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该热处理包括将该衬底加热到约300℃与约850℃之间的温度。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该减薄是通过原子层刻蚀(ALE)进行。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该ALE包括交替暴露于含B气体或含Al气体以及含氟气体。

8.如权利要求6所述的方法，其中，该ALE包括交替暴露于BCl₃气体和HF气体。

9.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在沉积该盖层之前，在该铪锆基膜上沉积非晶或多晶硅层。

10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括：

从该经热处理的铪锆基膜去除该非晶或多晶硅层。

11.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

对该衬底进行进一步加工，以形成包含该减薄的经热处理的铪锆基膜的MOSFET、隧道结、二极管、电阻式存储器或电容器。

12.如权利要求1所述的方法，其中，该铪锆基膜包括铪锆氧化膜、铪锆氮化膜、铪锆氮氧化膜、掺杂的铪锆氧化膜、掺杂的铪锆氮化膜或掺杂的铪锆氮氧化膜。

13.如权利要求12所述的方法，其中，该掺杂的铪锆氧化膜、该掺杂的铪锆氮化膜或该掺杂的铪锆氮氧化膜包含选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的掺杂剂元素。

14.一种衬底加工方法，其包括：

在衬底上沉积厚度大于5纳米的铪锆氧化膜；

在该铪锆氧化膜上沉积盖层，其中该盖层包括TiN、TaN、TiAlN、TaAlN、AlN或其组合；

在约300℃与约850℃之间的温度下对该衬底进行热处理，以使该铪锆氧化膜以非中心对称的正交相、四方相或其混合物结晶；

从该衬底去除该盖层；以及

通过原子层刻蚀(ALE)将该经热处理的铪锆氧化膜减薄到小于5nm的厚度，其中该减薄的经热处理的铪锆氧化膜保持该结晶的非中心对称的正交相、四方相或其混合物。

15.如权利要求14所述的方法，其中，将该经热处理的铪锆氧化膜减薄到小于3纳米的厚度。

16.如权利要求14所述的方法，其中，该ALE包括交替暴露于含B气体或含Al气体以及含氟气体。

17.如权利要求14所述的方法，其中，该ALE包括交替暴露于BCl₃气体和HF气体。