[发明专利]一种基于氧化铪的铁电栅结构及其制备工艺

权利要求书

1.一种基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，包括衬底，所述衬底的表面上依次层叠有缓冲层、底电极层、铁电层和顶电极层，所述铁电层的材料包含氧化铪；所述铁电层的厚度为5～25nm；所述缓冲层的材料为氧化铪。

2.如权利要求1所述基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，所述铁电层的材料为掺杂锆、硅、铝、钇和钆中至少一种元素的氧化铪。

3.如权利要求1所述基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，所述铁电层的材料为掺锆的氧化铪。

4.如权利要求3所述基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，所述掺锆的氧化铪中铪元素与锆元素的物质的量之比为：铪：锆＝0.4～0.6:0.4～0.6。

5.如权利要求1所述基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，所述缓冲层的厚度为2～5nm。

6.如权利要求1所述基于氧化铪的铁电栅结构，其特征在于，所述衬底的材料为P型硅和/或N型硅；所述底电极层的材料为Pt、TiN和TaN中的至少一种；顶电极层的材料为Pt、TiN、TaN、Al、W、TiSi和多晶硅中的至少一种；所述底电极层的厚度为15～60nm；所述顶电极层的厚度为20～90nm。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述基于氧化铪的铁电栅结构的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在衬底上形成缓冲层，并且对缓冲层进行退火处理；

(2)、在缓冲层上镀上底电极层，然后在底电极层上形成铁电层；

(3)、在铁电层上形成顶电极层，对顶电极层退火处理，得多层膜结构；

(4)、对步骤(3)所得多层膜结构进行等离子刻蚀，得所述基于氧化铪的铁电栅结构。

8.如权利要求7所述铁电栅结构的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述退火的温度为350～700℃，保持时间为2～10min；步骤(3)中，所述退火的温度为200～450℃，保持时间为20～60s。