[发明专利]一种通过等离子体技术增强氧化铪(HfO2

权利要求书

1.一种通过等离子体技术增强氧化铪(HfO₂)基铁电薄膜铁电性能的方法，具体方法步骤包括：

S1、预先对衬底进行等离子体清洗；

S2、配制HfO₂基铁电薄膜的前驱体溶液；

S3、在所述衬底上沉积HfO₂基铁电薄膜；

S4、对所述HfO₂基铁电薄膜进行退火处理；

S5、对所述HfO₂基铁电薄膜进行等离子体处理；

S6、在所述HfO₂基铁电薄膜上沉积顶电极。

2.根据权利要求1所述，铁电性能是指所述HfO₂基铁电薄膜的极化特性。

3.根据权利要求2所述，所述极化特性使用铁电分析仪和原子力显微镜进行测试。

4.根据权利要求1所述，在步骤S1中，其特征在于：

所述衬底为镀铂的氧化硅片；

所述等离体子的气体源选用氧气；

所述等离子体清洗的参数为：射频电源1的功率为13～16W、持续时间为300～400s，射频电源2功率为8～12W、持续时间为301～401s，腔体压强为6×10^-3～8×10^-3Pa，氧气的气体流量为40～60sccm。

5.根据权利要求1所述的方法，在步骤S2中，所述前驱体溶液为掺杂的HfO₂基溶液。

6.根据权利要求5所述的方法，对所述HfO₂基溶液用9mol％镧源进行掺杂。

7.根据权利要求1所述的方法，在步骤S3中，沉积所述HfO₂基铁电薄膜包括如下工艺步骤：将所述HfO₂前驱体溶液滴在固定在匀胶机上的镀铂氧化硅衬底上，随即低速500～700rpm旋凃5～20s、高速4000～6000rpm旋凃20～40s，控制HfO₂基铁电薄膜厚度为50～80nm。

8.根据权利要求1所述的方法，在步骤S4中，所述退火处理的工艺步骤为：在氮气保护气氛下以3～6℃/min的升温速率加热到120～150℃、以1～5℃/min的升温速率加热到240～280℃、以1～3℃/min的升温速率加热到350～400℃、以8～12℃/min的升温速率加热到430～460℃，各节点保温3～7min，最后再以6～10℃/min的升温速率加热到720～800℃、保温0.5～3min，最后随炉冷却至室温。

9.根据权利要求1所述的方法，在步骤S5中，其特征在于：

所述等离体子的气体源选用氧气；

所述等离子体处理的参数为：射频电源1的功率为10～20W、持续时间为8～15s，射频电源2的功率为5～15W、持续时间为9～16s，腔体压强为6×10^-3～8×10^-3Pa，氧气的气体流量为50～70sccm。

10.根据权利要求1所述方法，在步骤S6中，所述沉积顶电极为铂材料，所用仪器为离子溅射仪，具体工艺参数为：真空度为4～6Pa、溅射电流为7～10mA,以110s为周期共沉积四个周期，控制厚度为10～20nm。