[发明专利]一种制备超薄HfO2或ZrO2栅介质薄膜的软化学法

摘要

本发明公开了一种制备超薄HfO₂或ZrO₂栅介质薄膜的软化学法，通过一种简便可行的工艺路线，成功地配制了具有较好稳定性与均匀性的氯化铪(锆)前体溶胶，此溶胶具有较长的保存寿命，使用此前体溶胶，通过软化学方法，在Si衬底上室温下，成功制备出表面平整的超薄氧化铪(锆)薄膜，通过后退火，获得了具有优异电学性能的栅介质薄膜。此方法制备工艺简单，成本低廉，在微电子领域独具优势，具有重要的应用前景。

主权项

1、一种制备超薄HfO2或ZrO2栅介质薄膜的软化学法，其特征在于包括以下步骤：(1)HfCl4或ZrCl4溶胶的配制：在氮气氛围的手操箱中，取0.005～0.02mol无水HfCl4或无水ZrCl4粉末溶入20～40ml无水乙醇中，搅拌使其完全溶解；将3～6ml乙酰丙酮与10～20ml无水乙醇混合均匀，接着将以上两种溶液混合；然后从手操箱中取出配好的溶液，在室温下磁力搅拌4～7小时，得到浓度约为0.1～0.4mol/l且稳定的HfCl4或ZrCl4溶胶；(2)Si衬底处理：将单晶硅衬底用标准RCA半导体清洗工艺清洗后，再用稀释的氢氟酸溶液在室温下浸泡3～6分钟去除表面的氧化物层；然后将此衬底放入50～80℃的30％(质量分数)双氧水中超声处理8～15分钟；(3)薄膜制备工艺：在室温条件下，将上述Si衬底浸入制备好的HfCl4或ZrCl4溶胶中保持3～5分钟，使之饱和吸附；随后取出Si衬底，并用无水乙醇洗净表面；然后放入去离子水中浸泡3～5分钟，充分水解生成HfO2或ZrO2；接着用高纯氮气吹干样品表面；如此循环以上步骤8～50次，制得HfO2或ZrO2薄膜，最后于400～800℃下在氮气氛围中快速退火3～5分钟制得成品。