[实用新型]一种铁电薄膜的退火装置

说明书

本实用新型提供了一种铁电薄膜的退火装置，包括退火腔、电场产生与控制系统、激光产生与控制系统和激光光路系统；其中，所述电场产生与控制系统用于产生直流电场或交流电场，且控制所述电场的大小和周期；所述激光产生与控制系统用于产生波长可调的激光，并控制激光输出的功率和频率；所述激光光路系统将激光从所述激光产生与控制系统引出，输入进所述退火腔，并投射到置于所述退火腔中的铁电薄膜上，利用激光的热效应对铁电薄膜退火处理。该退火装置解决铁电场效应晶体管存储器制备工艺中存在的问题，即解决铁电薄膜的制备工艺及其与CMOS集成电路制备工艺的兼容性等问题，以期实现铁电场效应晶体管存储器的实用化。

技术领域

本实用新型涉及铁电薄膜退火领域，尤其涉及一种铁电薄膜的退火装置。

背景技术

铁电存储器作为一种新型非易失存储器，具有低功耗、高密度、高速度、抗辐射和非挥发性等优点，尤其符合航天领域对电子设备抗辐射、小型化、低功耗、长寿命等要求，因此被认为具有很大的空间应用潜力。

铁电存储器的两种主要类型为铁电电容型存储器和铁电场效应晶体管型存储器。目前商用的铁电存储器为铁电电容型存储器，但其存在破坏性读取、单元结构复杂等不足。相对铁电电容型存储器而言，铁电场效应晶体管型存储器还具有单元结构简单、存储密度更高和符合超大规模集成电路的按比例缩小定律等更多优点，成为了铁电研究者们关注的焦点。但是，铁电场效应晶体管由于保持性能较差，仍没有得到实用化。理论研究表明，在合适的条件下，铁电场效应晶体管的保持性能达到商用的十年是没有任何问题的。铁电场效应晶体管的保持性能达不到商用要求的原因可能有单元结构的设计不合理、单元结构中各部分所用材料不合适、制备工艺不完善等。

现有技术中，铁电存储器的制备工艺是铁电薄膜制备工艺和CMOS集成电路制备工艺的结合，当前的CMOS集成电路制备工艺是非常成熟的，主要问题在于铁电薄膜制备工艺本身及其与CMOS集成电路制备工艺的兼容性，现有技术中的制备工艺得到的铁电存储器普遍存在电极化的保持性能不佳，导致其实用性差。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的第一目的在于提供一种铁电薄膜的退火装置，所述退火装置旨在解决铁电场效应晶体管存储器制备工艺中存在的问题，即解决铁电薄膜的制备工艺及其与CMOS集成电路制备工艺的兼容性等问题，以期实现铁电场效应晶体管存储器的实用化。

本实用新型的第二目的在于提供一种铁电薄膜的退火方法，该方法操作简单，操作条件可控，通过采用本实用新型的退火方法后可提高与CMOS集成电路制备工艺的兼容性，电极化的保持效果好，实用性能优异。

本实用新型提供了一种铁电薄膜的退火装置，包括退火腔、电场产生与控制系统、激光产生与控制系统和激光光路系统；

其中，所述电场产生与控制系统用于产生直流电场或交流电场，且控制所述电场的大小和周期；所述激光产生与控制系统用于产生波长可调的激光，并控制激光输出的功率和频率；所述激光光路系统将激光从所述激光产生与控制系统引出，输入进所述退火腔，并投射到置于所述退火腔中的铁电薄膜上，利用激光的热效应，对铁电薄膜进行退火处理；所述退火腔用于为铁电薄膜的退火提供合适的环境；所述电场产生与控制系统从内部引出两组导线，并与所述退火腔内部部件相连接。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述退火腔为具有可闭合退火腔门的密闭腔体，所述退火腔的腔体壁上设置有电场线进孔、光路系统进孔、进气阀门和出气阀门，所述退火腔的顶部设置有光路系统固定机构，所述退火腔的底部设置有固定柱、绝缘衬垫、导电衬垫、光学透明电极片以及退火掩模板。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述电场线进孔用于布置所述电场产生与控制系统与所述退火腔之间相连接的两组导线，且所述电场线进孔是密闭的；

所述光路系统进孔用于设置所述光路系统从所述退火腔的腔外进入腔内，且所述光路系统进孔是密闭的；