TiN/Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)/TiN铁电电容器的原位生长与表征

摘要

HfO;基铁电电容器,特别是TiN/Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)/TiN金属-绝缘体-金属电容器,由于其良好的稳定性、高性能和互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容性,在新一代非易失性存储器中有着广阔的应用前景。由于TiN/Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)/TiN电容器的电性能与Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)铁电薄膜与TiN电极层界面质量相关,因此控制TiN/Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)/TiN异质结构的制备和表征至关重要。本文报道了一种三明治结构:Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)铁电薄膜夹在两个TiN电极之间的新的制备方法,通过超高真空系统互连的原子层沉积(ALD)和磁控溅射设备实现。原位生长和表征结果表明,ZrO_(2)掺杂浓度和快速热退火温度可以调节TiN/Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)/TiN异质结的铁电性能,并能很好地被互连系统监控。在该体系中,通过在HfO2中掺杂50%(molar fraction,x)ZrO_(2)并且在600℃下快速热退火(RTA),获得了21.5μC·cm^(-2)的高剩余极化率和1.35 V的低矫顽电压。