[发明专利]铁电薄膜结构、形成其的方法和系统及包括其的电子器件

权利要求书

1.一种铁电薄膜结构，包括：

至少一个第一原子层，包括基于氧化物的第一电介质材料；以及

至少一个第二原子层，包括所述第一电介质材料和掺杂剂两者，所述掺杂剂具有比所述第一电介质材料的带隙大的带隙。

2.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述第一电介质材料包括：

铪(Hf)、锆(Zr)和铝(Al)中的至少一种的氧化物，或

铪(Hf)、锆(Zr)和铝(Al)中的至少一种的钙钛矿。

3.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述掺杂剂包括硅(Si)、铪(Hf)、锆(Zr)、铝(Al)、镧(La)、钇(Y)、锶(Sr)和钆(Gd)中的至少一种的氧化物。

4.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述铁电薄膜结构包括多个原子层，所述多个原子层包括彼此相同的电介质材料，所述多个原子层包括所述至少一个第一原子层。

5.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述铁电薄膜结构包括包含不同电介质材料的多个原子层，所述多个原子层包括所述至少一个第一原子层。

6.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述至少一个第二原子层构成以下中的至少一个：

所述铁电薄膜结构的最上面的部分，

所述铁电薄膜结构的中间部分，以及

所述铁电薄膜结构的最下面的部分。

7.根据权利要求1所述的铁电薄膜结构，其中所述铁电薄膜结构具有0.1nm至2nm的厚度。

8.一种通过原子层沉积形成铁电薄膜结构的方法，所述方法包括：

根据第一原子层沉积操作在衬底上沉积第一原子层，所述第一原子层包括基于氧化物的第一电介质材料；以及

根据第二原子层沉积操作在所述第一原子层上沉积第二原子层，所述第二原子层包括所述第一电介质材料和掺杂剂两者，所述掺杂剂具有比所述第一电介质材料的带隙大的带隙。

9.根据权利要求8所述的方法，其中根据所述第一原子层沉积操作的所述第一原子层的沉积包括：

在所述衬底上形成所述第一电介质材料的前驱体；以及

向所述第一电介质材料的所述前驱体供应氧化剂，以使所述氧化剂与所述第一电介质材料的所述前驱体反应从而形成所述第一原子层。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二原子层的沉积包括：

在所述第一原子层的一部分上形成所述第一电介质材料的另外前驱体，使得所述第一原子层的另外部分由所述第一电介质材料的所述另外前驱体暴露；

在所述第一原子层的由所述第一电介质材料的所述另外前驱体暴露的所述另外部分上形成所述掺杂剂的前驱体；以及

使所述第一电介质材料的所述另外前驱体和所述掺杂剂的所述前驱体与氧化剂反应以形成所述第二原子层。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一电介质材料包括：

铪(Hf)、锆(Zr)和铝(Al)中的至少一种的氧化物，或

铪(Hf)、锆(Zr)和铝(Al)中的至少一种的钙钛矿。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述掺杂剂包括硅(Si)、铪(Hf)、锆(Zr)、铝(Al)、镧(La)、钇(Y)、锶(Sr)和钆(Gd)中的至少一种的氧化物。

13.一种电子器件，包括：

衬底；

在所述衬底上的栅电极；以及

在所述衬底与所述栅电极之间的铁电层，所述铁电层包括：

至少一个第一原子层，包括基于氧化物的第一电介质材料；以及

至少一个第二原子层，包括所述第一电介质材料和掺杂剂两者，所述掺杂剂具有比所述第一电介质材料的带隙大的带隙。