[发明专利]一种可增强存储窗口的铁电双退火工艺

说明书

本发明公开一种可增强存储窗口的铁电双退火工艺，本方法在铁电存储器成长功能层之前进行预退火，在生长上电极之后进行后退火；所述预退火是指将待成长功能层的存储器放入退火炉中，在氮气的氛围下，用速度V1升温，温度到达200‑500摄氏度之间时，保持时间T1，T1之后，快速退火，当温度退到40‑60摄氏度时，取出待成长功能层的存储器；后退火是指将生长好上电极的存储器放入退火炉内，在氮气的氛围下，用速度V2升温，温度到达400‑700摄氏度之间时，保持时间T2，T2之后，快速退火，当温度推到40‑60摄氏度时，取出生长好上电极的存储器。本发明相对于不做预退火的功能层，能够有更大的存储窗口。

技术领域

本发明涉及一种新型双层铁电存储器其中一层的预退火工艺，具体而言，设计了一种新的双退火工艺，制备氧化铪基的新型铁电存储器。

背景技术

三星、美光和SK hynix等主要DRAM厂商已经生产出缩小至15 纳米设计规则（D /R）的DRAM单元。现在，他们正在开发n + 1和n + 2世代，即所谓的1a（或1α）和1b（或1β），这意味着采用EUV的DRAM单元D / R可能能够进一步缩小至12纳米以下。由于图形化、漏电流和感测裕度的挑战，单元尺寸微缩的速度越来越慢。Graphic DRAM和高带宽内存(例如GDDR6(X)和HBM2(E))采用20 纳米或10 纳米级的DRAM技术节点。通过在模块中添加低功耗DRAM芯片，智能手机上的相机模块实现了三颗芯片的堆叠。在先进的DRAM产品中可以看到一些创新，例如高k介电材料，柱形电容器，凹槽沟道LV晶体管和HKMG外围晶体管。展望DRAM技术趋势和研发路线图，DRAM微缩将在未来10多年中持续进行。

随着主要NAND制造商争相增加3D NAND堆叠层的数量，他们都已经推出了自己的96L或128L 3D NAND芯片。三星128L V-NAND（V6），KIOXIA和Western Digital Company（WDC）96L BiCS4，Intel / Micron 96L / 128L和176L FG CuA以及SK hynix 128L 4DNAND PUC产品已投放市场。我们将讨论该领域中许多创新的变化。

除了存储密度之外，3D NAND还应用于高速SSD，例如三星Z-SSD和具有多plane的并行KIOXIA XL-FLASH。SK hynix已达到147层垂直存储单元堆叠，探讨了他们的解决方案以及美光的解决方案。

尽管Micron的X100 SSD目前仅可用于附加卡（AIC），但Intel不仅将XPoint内存应用程序扩展到常规SSD，而且还扩展到了Intel Optane非易失内存。Everspin已经发布许多新型pMTJ MRAM产品（第三代，1GB /芯片基于 28纳米工艺），Avalanche/Renesas（40纳米）和三星/索尼（28FDS）。Dialog（先前为Adesto）的第二代ReRAM（CBRAM）产品也已上市。而新型氧化铪基铁电做为一种非易失存储器，既能有快速的读写速度（pS级别）和低读写电压（±2V）以及超薄的功能层（3纳米），良好的读写次数（10¹² ），在器件微缩的状况下，是最有潜力的下一代可集成的新存储器，也是我国目前实现存储器市场弯道超车的好机会。其既有DRAM的读写速度和耐受性，同时还有良好的保持特性，并且与Coms兼容的制备工艺。是下一代非易失存储器的热门选择。

因此探究一种高存储窗口的氧化铪基铁电的制备工艺是一个重要的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可增强存储窗口的铁电双退火工艺，在生长功能层之前对预退火插层进行预退火，退火完再制备存储功能层，氧化锆的预退火插层在预退火的条件下发生相变，为后来的功能层生长出具有铁电特性的正交相铁电（O相）提供了好的下界面，因此相对于不做预退火的功能层，能够有更大的存储窗口。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可增强存储窗口的铁电双退火工艺，本方法在存储器成长功能层之前进行预退火，在生长上电极之后进行后退火；