[发明专利]一种提高HfO2薄膜热稳定性并控制其与硅衬底界面生长的方法

摘要

本发明提出了一种能够同时提高HfO₂的结晶温度、控制HfO₂与Si衬底间的界面及其电学特性的方法。其特征在于用脉冲激光沉积技术制备HfO₂薄膜的过程中引入电离氮。本发明采用成本较低的电离装置作为氮源，将电离氮引入到脉冲激光沉积设备制备的HfO₂栅介质薄膜中，提高了HfO₂的结晶温度、控制了HfO₂与Si衬底间的界面，获得了具有非晶态、合适的介电常数、低漏电流和高界面质量的HfO₂栅介质薄膜。

主权项

1、一种能够同时提高HfO2的结晶温度、控制HfO2与Si衬底间的界面及其电学特性的方法，它以硅片为基片，其特征在于用脉冲激光沉积技术制备HfO2薄膜的过程中引入电离氮，其具体方法为：a、选用纯度为99.99％的HfO2靶为沉积靶材，将HfO2靶放置在脉冲激光沉积设备沉积室内的旋转靶托上，调节靶基距为4～5cm，将清洗干净的Si片(P型、电阻率为8-13Ω·cm)放在沉积室内的基片托上；b、将沉积室本底真空抽至2.0-2.5×10-4Pa，通入高纯氮气，气压在10-20Pa，并用1.5-2.0kV高压将氮气电离，同时保证沉积室氮气分压在5-10Pa；c、调节靶台、基片托自转速率至5～8转/分钟，沉积过程中控制激光器频率为4～5Hz，激光每个脉冲能量密度为3～4J/cm2，沉积时间为10～30分钟。