[发明专利]一种高介电系数锆硅氧薄膜和制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种新型记忆材料，基于纳米晶高介电系数(ZrO2)x(SiO2)1-x薄膜，其中0.2≤x≤0.9，使用其制备非挥发性记忆器件，可用于信息存储和其它种类的集成电路中。高介电系数(ZrO2)x(SiO2)1-x薄膜有如下特点：当x值较小时，其可以在高温快速热退火处理后保持非晶；而当x值较大时，高温快速热退火可以让其部分结晶析出ZrO2纳米晶，同时其又是一种高介电系数、大禁带宽度的绝缘体，替代SiO2后可以减小器件尺寸的同时保持优良的绝缘性，因此可使用其制备小尺寸、高密度、性能稳定的非挥发性记忆器件。本发明提供了一种高介电系数(ZrO2)x(SiO2)1-x薄膜的制备方法，该方法包括：使用合适配比的ZrO2和SiO2烧结后制成陶瓷靶材，然后使用激光脉冲沉积方法制备高介电系数锆硅氧薄膜。

主权项

一种高介电系数锆硅氧薄膜的制备方法，其特征在于采用脉冲激光沉积方法，其制备步骤如下：a)(ZrO2)x(SiO2)1‑x陶瓷靶材(4)是用ZrO2、SiO2粉末混合固相烧结制备的；在将ZrO2、SiO2粉末均匀混合后，球磨，然后烧结，冷却后制成(ZrO2)x(SiO2)1‑x陶瓷靶材(4)，式中X值的范围为0.2≤X≤0.9；b)将(ZrO2)x(SiO2)1‑x陶瓷靶材(4)固定在脉冲激光沉积制膜系统的靶台(5)上，衬底(1)固定在衬底台(8)上，他们都放置在脉冲激光沉积制膜系统的生长室(6)中；c)用真空泵通过机械泵和分子泵的接口阀(7)将生长室(6)抽真空到1.0×10‑4Pa以下；d)启动准分子激光器(2)，使激光束通过聚焦透镜(3)聚焦在(ZrO2)x(SiO2)1‑x陶瓷靶材(4)上；e)根据沉积速率以及所需薄膜厚度，确定沉积时间，在衬底(1)上沉积厚度为15‑20nm厚的高介电系数锆硅氧薄膜。