CN101872769B - 基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法，属于微电子新材料与器件技术领域，该器件的区别特征为隔离层介质为：HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种；铁电薄膜层为BXT或BXFY中的任意一种：其中，X为掺杂的稀土元素，Y为掺杂的过渡金属元素。该方法包括：对硅衬底进行清洗及氧化：光刻形成源漏区和衬底接触区后生长氧化层：再光刻形成栅区后生长隔离层介质薄膜和铁电薄膜；在铁电薄膜上溅射电极金属层；再光刻和刻蚀形成栅电极、接触孔；源极、漏极以及衬底接触金属层及电极金属层；最后合金化处理。本发明可获得大面积、均匀致密的、性能良好的存储介质薄膜和隔离层材料，用其制备的FEDRAM器件具有更小的漏电，更高的保持特性。

Description

基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及制备方法

技术领域

本发明属于微电子新材料与器件技术领域，特别涉及一种基于高介电常数薄膜(简称：高K介质薄膜)的铁电动态随机存储器(FEDRAM)的制备技术。

背景技术

铁电材料具有自发极化且自发极化能随外加电场而取向，去掉外电场后，铁电材料的极化可以处于大小相等、方向相反的两个剩余极化(±P_r)状态，这两种稳定的极化状态可以在外电场的作用下实现“1”和“0”状态之间的转换，因而可作为存储器的二进制代码。由于不需要依靠外电场来保持记忆，因此，早在1952年，Anderson就利用这种原理首次提出了非挥发性铁电随机存储器(Nonvolatile Ferroelectric Random AccessMemory-NVFRAM)的概念。

非挥发性铁电存储器主要有两种结构形式：一种是铁电随机存取存储器(FeRAM)，一种是铁电场效应晶体管(FeFET)。FeRAM的存储单元主要是依靠铁电电容来进行数据的存储，铁电电容是其核心。FeRAM具有不挥发、写入快、功耗低、可擦写次数多以及抗辐射能力强等特点，已成为非挥发铁电存储器中发展最快的一类。但是存在的缺点是：对数据的读出具有破坏性，必须采取回写方式；同时，由于采用电容结构也限制了存储容量的进一步提高。

FeFET是将铁电薄膜直接沉积在场效应管(FET)的栅区，利用铁电材料的自发极化对源漏间电流的控制来实现对数据的存取，由于这种结构不含铁电电容，因而，尺寸较小，可以得到较FeRAM更高的存储密度；同时FeFET的存储原理决定了非破坏性的数据读出。理论上，FeFET较FeRAM更能体现铁电存储器的优势。因此，早在1955年，贝尔实验室就首次提出了关于FeFET的想法，但直到1974年，S.Y.Wu等人才首次报道了基于钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)铁电薄膜的FET器件。但是由于铁电薄膜与Si(F-S)之间的界面存在着注入电荷、界面陷阱以及薄膜本身的缺陷等问题，使得FeFET的保持时间不够长。为了有效利用FeFET结构本身的一些优势，又克服FeFET在实现中遇到的困难，2000年，美国耶鲁大学电子工程系T.P.Ma教授的铁电存储器研究小组认为这种有限次的保持时间总比动态随机存储器(DRAM)的刷新时间长得多，因此，首次提出了铁电动态随机存储器(FEDRAM)的概念(见T.P.Ma，J.P.Han，A ferroelectric dynamic randomaccess memory，U.S.Patent 6067244(2000))。FEDRAM是将铁电薄膜用作MOSFET的栅介质，并在铁电薄膜与Si之间加入隔离层，从而形成金属-铁电薄膜-隔离层-Si(MFIS-FET)场效应晶体管结构，如图1所示，包括：硅衬底11，源区12、漏区13，隔离层介质膜14，铁电薄膜层15，栅电极16，源极17，漏极18。在硅衬底11中形成源区12和漏区13，在硅衬底11的上面形成隔离层介质膜14，在隔离层介质膜14上面形成铁电薄膜层15，在铁电薄膜层15上形成栅电极16。源极17和漏极18在栅电极16的两侧。

在上述结构中，硅衬底11中形成源区12和漏区13，其端部分别与隔离层介质膜14中的一部分接触。隔离层介质膜14为氮化物(Si₃N₄)。铁电薄膜层15为钽酸锶铋(SrBi₂Ta₂O₉:SBT)。栅电极16为金(Au)或者铂(Pt)。源极17和漏极18为铝(Al)

上述器件结构的制备工艺包括：

(1)对p型Si基片先进行清洗和氧化

p型Si基片电阻率为：6-9Ω·cm或者21-24Ω·cm，氧化层厚度为1000nm；

(2)利用磷(P₂O₅)进行注入形成源漏区；

(3)制备隔离层介质薄膜

利用喷射气相沉积(JVD)方法生长氮化硅(Si₃N₄)隔离层介质薄膜，薄膜厚度约为5～6nm；之后在氮气中退火30分钟，温度为800℃；

(4)制备铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法生长钽酸锶铋(SrBi₂Ta₂O₉，简写为SBT)铁电薄膜，厚度为200～260nm；并在氧气中退火1小时，温度为800～900℃；

(5)制备栅电极

利用电子束蒸发铂电极(Pt)，或者热蒸发金(Au)形成栅电极；

(6)热蒸发铝电极(Al)形成源极和漏极金属层；

(7)合金化处理

在400℃氮气和氢气(N₂∶H₂＝5％∶95％)中进行合金化退火处理30分钟。

从结构上看，这是一种新型的单管DRAM(通常的DRAM单元为1T1C结构)。它与传统的DRAM相比，具有如下优点：(1)保持时间比传统的DRAM(＜1s)长得多；(2)由于无需存储电容，因而单元尺寸减小，有利于存储密度的提高；(3)无需存储电容以及刷新频率的极大缩短使得功耗降低；(4)无需存储电容使其更易与逻辑器件集成，实现FEDRAM的嵌入式应用。

FEDRAM的工作原理是：在栅上施加了一个正脉冲之后，铁电材料处在正的剩余极化状态。铁电层底部的正极化电荷将被半导体中的反型层电荷补偿，这样半导体衬底中就形成了一个连接源区和漏区的导电沟道。在源漏之间加上一定的电压，便会产生源漏电流，，也就是所谓的开态，对应着存储“1”态。如果在栅上施加了一个负脉冲，铁电层处于负的极化状态，半导体衬底处在积累区，没有导电沟道，FET处于“关断”状态，即对应着“0”态。与FeFET相比，FEDRAM在工作时需要刷新，以使存储的信息得以维持，与DRAM相比，FEDRAM具有较长的保持时间，因而可以减小刷新频率。而作为铁电存储器另一类型的FeFET是非挥发性的，理论上不需要刷新。因此，与FeFET相比，FEDRAM在实现上更具可行性，从而使得FeFET获得了新的发展空间。

耶鲁大学公开的上述结构中采用钽酸锶铋(SrBi₂Ta₂O₉:SBT)作为栅介质材料。但SBT薄膜的剩余极化强度较小，并且成膜温度较高，不利于铁电电容与标准CMOS集成工艺的兼容。在薄膜的制备技术上，使用的薄膜制备方法是喷射气相沉积(JVD)方法，不利于大面积均匀薄膜的实现。采用氮化物作为隔离层介质，由于其介电常数较小，使得操作电压较高，不利于器件功耗的降低。

高K介质薄膜是指具有较高介电常数的金属氧化物薄膜，例如：HfO₂，ZrO₂，Pr₂O₃，Gd₂O₃，La₂O₃，Y₂O₃，Hf-Al-O以及Hf-Si-O等，这些材料具有较好的电学性能、热力学稳定性、良好的界面效应、以及与硅工艺的兼容性和较好的可靠性，因此，在集成电路工艺线宽逐渐缩小的趋势下，能够代替传统的栅介质(例如：SiO₂，Si₃N₄)，从而满足在不减小晶体管栅极厚度的同时，增大其电容的目的。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及制备方法，本发明采用新型的存储材料和隔离层介质薄膜和新的制备方法，可获得大面积、均匀致密的、性能良好的存储介质薄膜和隔离层材料，其薄膜厚度变化范围较大，用其制备的FEDRAM器件具有更小的漏电，更高的保持特性。

本发明提出的基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器，包括：硅衬底，源区、漏区，隔离层介质膜，铁电薄膜层，栅电极，源极，漏极，以及用于器件测量的衬底接触区和衬底接触电极；在硅衬底中形成源区，漏区和衬底接触区，在硅衬底的上面形成隔离层介质膜，在隔离层介质膜上面形成铁电薄膜层，在铁电薄膜层上面形成栅电极；源极和漏极在栅电极26的两侧；其特征在于，所述隔离层介质为：HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种；所述铁电薄膜层25为BXT或BXFY中的任意一种：其中，Bi_4-xX_xTi₃O₁₂(BXT)中的X为掺杂的稀土元素La，，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，各组份的摩尔比例为：Bi∶X∶Ti∶O＝(4-x)∶x∶3∶12，x取值在0.1＜x＜1.0的范围内，更佳的取值范围为0.25≤x≤0.85；所述BXT中的Bi，相对于所述组成式：Bi_4-xX_xTi₃O₁₂过量添加，该Bi元素的过剩含量占Bi、X和Ti元素总量的摩尔百分数范围为5％≤Bi≤20％；

(Bi_1-xX_x)(Fe_1-yY_y)O3(BXFY)中的X为掺杂的稀土元素La，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，Y为过渡金属元素Mn，Nb，Co，Ni中的任意一种；各组份的摩尔比例为：(Bi+X)∶(Fe+Y)∶O＝：1∶1∶3，Bi∶X＝(1-x)∶x，Fe∶Y＝(1-y)∶y，其中，0.01＜x＜0.2，更佳的取值范围为0.05≤x≤0.15，0.01＜y＜0.2，更佳的取值范围为0.05≤y≤0.15。

所述BXT薄膜厚度可为100nm～400nm；所述BXFY薄膜厚度可为100nm～400nm。

本发明提出的制备上述铁电动态随机存储器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对硅衬底进行清洗；

(2)在清洗后的硅衬底上生长氧化层：

(3)第一次光刻，形成源漏区；

采用正胶工艺对氧化后硅衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入或硼注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵(cm^-3)；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区：

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入或磷注入，形成衬底接触区；注入能量和剂量分别为70～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵(cm^-3)；

(5)生长氧化层：

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行第二次氧化，氧化层厚度为600～700nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理，温度为850-900℃；

(6)第三次光刻，形成栅区：

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入或磷调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为40～50KeV，2.0×10¹²～8.0×10¹³(cm^-3)；

(7)生长隔离层介质薄膜：

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种隔离层介质薄膜24；反应温度为：100～230℃，薄膜厚度为：5～20nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BXT多铁薄膜；

或利用金属氧化物沉积(MOD)方法制备BXFY多铁薄膜26；

(9)在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极，刻蚀速率为：20～60nm/分钟，或采用正胶剥离法形成栅电极26；

(11)第五次光刻，形成接触孔：

采用正胶工艺对步骤(10)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀铁电薄膜并利用离子束刻蚀(IBE)刻蚀隔离层介质薄膜，分别形成与衬底中源区、漏区以及衬底接触区接触的孔；其中，刻蚀铁电薄膜速率为：20～100nm/分钟；刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5～3nm/分钟；

(12)制备金属层：

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：800～1200nm；

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的湿法腐蚀Al或者干法刻蚀Al，或者正胶剥离Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区、漏区和衬底接触区接触的源极金属层、漏极金属层以及衬底接触电极金属层；

(14)合金化处理：

对步骤(13)处理后的衬底在420℃～450℃氮气(N₂)中进行退火处理20～40分钟。

本发明的有益效果：

在本发明中，采用新的存储介质薄膜(如：BXT和BXFY)，采用高K介质薄膜作为隔离层(如：HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃)，并采用原子层沉积技术(ALD)进行隔离层薄膜制备，与以前研究者的不同之处在于：采用不同的存储介质和隔离层材料，不同的薄膜制备方法以及工艺条件，获得了大面积、均匀致密的、性能良好的存储介质薄膜和隔离层材料，其薄膜厚度变化范围较大，并将其用于FEDRAM的制备中。

其效果将使得铁电薄膜具有更大的剩余极化强度，较低的操作电压，薄膜厚度范围较宽。本发明中，利用ALD方法制备的高K隔离层介质薄膜，具有更好的均匀性和稳定性，易与CMOS集成工艺相兼容，使其制备的FEDRAM器件具有更小的漏电，更高的保持特性。

附图说明

图1为已有的FEDRAM器件单元的结构示意图；

图2为本发明的FEDRAM器件单元结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及制备方法，结合附图及实施例详细说明如下：

本发明提出的FEDRAM器件结构，如图2所示，包括：硅衬底21，源区22、漏区23，隔离层介质膜24，铁电薄膜层25，栅电极26，源极27，漏极28，以及用于器件测量的衬底接触区29和衬底接触电极30；在硅衬底21中形成源区22，漏区23和衬底接触区29，在硅衬底21的上面形成隔离层介质膜24，在隔离层介质膜24上面形成铁电薄膜层25，在铁电薄膜层25上面形成栅电极26。源极27和漏极28在栅电极26的两侧；如图2所示。

在上述结构中，

其中，衬底21为p型硅，源区为n⁺区，漏区为n⁺区。或者衬底21为n型硅，源区为p⁺区，漏区为p⁺区。

源区22和漏区23，其端部与其上方的隔离层介质膜24的一部分区域接触。

本发明的结构与已有的FEDRAM基本相同，其区别技术特征是采用不同的存储介质和隔离层材料，不同的薄膜制备方法以及工艺条件，具体说明如下：

本发明的隔离层介质24为：HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种。

本发明的铁电薄膜层25为BXT或BXFY中的任意一种：

其中，Bi_4-xX_xTi₃O₁₂(BXT)中的X为掺杂的稀土元素La，，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，各组份的摩尔比例为：Bi∶X∶Ti∶O＝(4-x)∶x∶3∶12，x取值在0.1＜x＜1.0的范围内，更佳的取值范围为0.25≤x≤0.85；所述BXT中的Bi，相对于所述组份式：Bi_4-xX_xTi₃O₁₂要过量添加，该Bi元素的过剩含量占Bi、X和Ti元素总量的摩尔百分数的范围为5％≤Bi≤20％；BXT薄膜厚度为100nm～400nm；

(Bi_1-xX_x)(Fe_1-yY_y)O3(BXFY)中的X为掺杂的稀土元素La，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，Y为掺杂过渡金属元素Mn，Nb，Co，Ni中的任意一种；各组份的摩尔比例为：(Bi+X)∶(Fe+Y)∶O＝：1∶1∶3，Bi∶X＝(1-x)∶x，Fe∶Y＝(1-y)∶y，其中，0.01＜x＜0.2，更佳的取值范围为0.05≤x≤0.15，0.01＜y＜0.2，更佳的取值范围为0.05≤y≤0.15。BXFY薄膜厚度为100nm～400nm。

本发明的栅电极26为铂Pt，或者金Au中的任意一种；源极27，漏极28和衬底接触电极30为铝(Al)，均与已有技术相同。

本发明提出的FEDRAM器件的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21可以为p型硅，也可以为n型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，(该步骤为传统工艺步骤)氧化层厚度为650～900nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入或硼注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵(cm^-3)(采用常规工艺参数和条件)；

如果衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

如果衬底21为n型硅，源区为p⁺区22，漏区为p⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入或磷注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为70～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵(cm^-3)(采用常规工艺参数和条件)；

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行第二次氧化(常规工艺)，氧化层厚度为600～700nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理，温度为850-900℃；

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入或磷调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为40～50KeV，2.0×10¹²～8.0×10¹³(cm^-3)(采用常规工艺参数和条件)；

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种隔离层介质薄膜24；反应温度为：100～230℃，薄膜厚度为：5～20nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BXT多铁薄膜25(本步骤具体制备技术采用本申请人已获权的专利专利，名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL 200710175793.0)，具体包括以下步骤：

8-11)BXT前躯体溶胶的制备；

11-1)将稀土元素的醋酸盐(市售产品)(0.3～5g)溶于乙酸(市售产品)或乙醇胺(市售产品)中，使其完全溶解成稀土元素的醋酸盐溶液；

11-2)将己酸铋(市售产品)或醋酸铋(市售产品)或硝酸铋(市售产品)(3～20g)溶于己酸(市售产品)或乙酸(市售产品)，使其完全溶解成己酸铋溶液或乙酸铋溶液；

11-3)将稀土元素的醋酸盐溶液加入己酸铋溶液或乙酸铋溶液中，在25～100℃条件下充分搅拌10～30分钟，以形成澄清均匀的混合溶液；

11-4)量取异丙醇钛(市售产品)(1～10g)，徐徐加入所述混合溶液中，在25～100℃条件下充分搅拌15～30分钟，以形成澄清均匀的BXT溶液；

11-5)将丙醇或乙醇(市售产品，既可作为溶剂也可作为稀释剂)加入上述BXT溶液中进行稀释，BXT溶液的浓度范围为0.01～0.5mol/l，在25～100℃条件下搅拌20～60分钟，直至形成均匀的BXT溶液；

11-6)使用孔径为0.2～0.3μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BXT前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约5～10天即可得到BXT前驱体溶胶。

8-12)BXT铁电薄膜的制备。

12-1)利用旋涂的方法涂覆一层BXT前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BXT铁电薄膜，匀胶转速为：3000～4000转/分；时间为：30～100秒；

12-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：200～300℃，时间为：5～10分钟；

12-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：300～400℃，时间为：5～15分钟；

12-4)重复步骤12-1)-步骤12-3)，直到BXT薄膜达到预定的厚度为止；

12-5)然后将该薄膜在600～650℃，氧气或氮气气氛中进行晶化退火，晶化时间为10～30分钟，得到BXT铁电薄膜26；厚度为100～400nm。

或利用金属氧化物沉积(MOD)方法制备BXFY多铁薄膜26；制备方法具体包括以下步骤：

8-21)BXFY前躯体溶胶的制备。

21-1)将稀土元素的醋酸盐(市售产品)(0.01～3g)溶于乙酸(市售产品)或乙醇胺(市售产品)中，使其完全溶解成稀土元素的醋酸盐溶液；

21-2)将己酸铋(市售产品)或醋酸铋(市售产品)或硝酸铋(市售产品)(0.3～10g)溶于己酸(市售产品)或乙酸(市售产品)，使其完全溶解成己酸铋溶液或乙酸铋溶液；

21-3)将稀土元素的醋酸盐溶液加入己酸铋溶液或乙酸铋溶液中，在25～100℃条件下充分搅拌10～30分钟，以形成澄清均匀的含有稀土元素和铋的混合溶液A；

21-4)将过渡金属元素的醋酸盐(市售产品)(0.01～3g)溶于乙酸(市售产品)或乙醇胺(市售产品)中，使其完全溶解成过渡金属元素的醋酸盐溶液；

21-5)将乙醇铁或硝酸铁(市售产品)(0.1～5g)溶于乙二醇甲醚(市售产品)或乙酸(市售产品)中，使其完全溶解成含铁溶液；

21-6)将过渡金属元素的醋酸盐溶液加入含铁溶液中，在25～100℃条件下充分搅拌15～30分钟，以形成澄清均匀的含有过渡金属元素和铁的混合溶液B；

21-7)将混合溶液A和混合溶液B进行混合，在30～100℃条件下充分搅拌20～60分钟，以形成澄清均匀的混合溶液；

21-8)将乙酸(市售产品)加入上述混合溶液中进行稀释，将乙二醇甲醚或己酸(市售产品，既可作为溶剂也可作为增稠剂)加入上述混合溶液中调节黏度，达到制膜工艺所需黏度和浓度，BFO的浓度范围为0.05～0.5mol/l，在25～100℃条件下搅拌30～60分钟，直至形成均匀的、黏度适中的BXFY溶液；

21-9)使用孔径为0.2～0.3μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BXFY前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约5～10天即可得到BXFY溶胶。

8-22)BXFY铁电薄膜的制备。

22-1)利用旋涂的方法涂覆一层BXFY前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BXFY铁电薄膜，匀胶转速为：3000～4500转/分；时间为：20～100秒；

22-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：150～300℃，时间为：5～10分钟；

22-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：300～400℃，时间为：5～15分钟；

22-4)重复步骤22-1)-步骤22-3)，直到BXFY薄膜达到预定的厚度为止；

22-5)然后将该薄膜在500～650℃，氮气或氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为15～30分钟，得到BXFY铁电薄膜26，厚度为100～400nm。

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，金属材料为：铂Pt，或者金Au，厚度约为：150～200nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：20～60nm/分钟，或采用正胶剥离法形成栅电极26；

(11)第五次光刻，形成接触孔

采用正胶工艺对步骤(10)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀铁电薄膜并利用离子束刻蚀(IBE)刻蚀隔离层介质薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀铁电薄膜速率为：20～100nm/分钟；刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5～3nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：800～1200nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的湿法腐蚀Al或者干法刻蚀Al，或者正胶剥离Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在420℃～450℃氮气(N₂)中进行退火处理20～40分钟。

以下通过实施例对本发明的结构及制备方法进行具体说明，各实施例的铁电动态随机存储器的整体结构与已有的同类器件的结构基本相同，不再重复。

实施例1本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：HfO₂；铁电薄膜层为：掺钕钛酸Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂(即BNdT)，各组份的摩尔比例为：Bi∶Nd∶Ti∶O＝3.15∶0.85∶3∶12。所述掺钕钛酸铋中的Bi，相对于所述组分式Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂的含量要过量添加，该Bi元素的过量百分数占Bi、X和Ti元素总量的20％。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为650nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(采用常规工艺参数和条件)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为70KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行第二次氧化(常规工艺)，氧化层厚度为600nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为850℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为40KeV，2.0×10¹²(cm^-3)；

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备HfO₂隔离层介质薄膜24；制备HfO₂薄膜的反应源为HfCl₄/H₂O，反应温度为：230℃，薄膜厚度为：5nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂铁电薄膜25，制备技术采用本申请人已获权的专利技术(专利名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL 200710175793.0)，具体步骤如下：

8-11)制备所述BNdT前驱体溶胶：

11-1)将1.366g醋酸钕(市售产品)溶于10ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

11-2)将15.422g己酸铋(市售产品)溶于25ml己酸(市售产品)配成完全溶解的己酸铋溶液；

11-3)将醋酸钕溶液加入己酸铋溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液

11-4)量取异丙醇钛4.351g，徐徐加入上述钕铋混合溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，形成澄清均匀的BNdT浓液；

11-5)在BNdT浓液中加入丙醇稀释到100ml，其浓度为0.01mol/l，在25℃条件下搅拌60分钟，直至BNdT溶液澄清均匀；

11-6)使用孔径为0.2μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BNdT前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约5天即可得到用于甩膜的BNdT前驱体溶胶。

8-12)制备所述BNdT铁电薄膜：

12-1)在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上利用旋涂的方法涂覆一层BNdT前躯体溶胶，高速离心旋转形成一薄层BNdT铁电薄膜，匀胶转速为：3000转/分，时间为：100秒

12-2)将其放在热板上进行前烘，前烘温度为：200℃，时间为：10分钟

12-3)再将其热解，热解温度为：300℃，时间为：15分钟

12-4)重复以上过程，得到厚度为100nm的BNdT薄膜

12-5)之后在600℃氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为30分钟，得到BNdT铁电薄膜25

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：150nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：60nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：100nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：800nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的湿法腐蚀Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在420℃氮气(N₂)中进行退火处理20分钟。

实施例2本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：Hf-Al-O；铁电薄膜层为：掺钕钛酸Bi_3.75Nd_0.25Ti₃O₁₂(即BNdT)，各组份的摩尔比例为：Bi∶Nd∶Ti∶O＝3.75∶0.25∶3∶12。所述掺钕钛酸铋中的Bi，相对于所述组分式Bi_3.75Nd_0.25Ti₃O₁₂的含量要过量添加，该Bi元素的过量百分数占Bi、X和Ti元素总量的20％。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为900nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为80KeV，5.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为80KeV，5.0×10¹⁵(c^m-3)(常规工艺)；

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为700nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为900℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为50KeV，8.0×10¹³(cm^-3)；

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备Hf-Al-O隔离层介质薄膜24；制备Hf-Al-O薄膜的反应源为HfCl₄/H₂O和TMA(Trimethylaluminium C₃H₉Al)，反应温度为：150℃，薄膜厚度为：5nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备Bi_3.75Nd_0.25Ti₃O₁₂铁电薄膜25，制备技术采用本申请人已获权的专利技术(专利名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL200710175793.0)，具体步骤如下：

8-11)制备所述BNdT前驱体溶胶：

11-1)将0.402g醋酸钕(市售产品)溶于10ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

11-2)将13.942g硝酸铋(市售产品)溶于50ml乙酸(市售产品)，并加入10ml乙醇胺，在100℃条件下充分搅拌20分钟，使其完全溶解形成乙酸铋溶液；

11-3)将醋酸钕溶液加入乙酸铋溶液中，在100℃条件下充分搅拌10分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液；

11-4)量取异丙醇钛4.351g，徐徐加入上述钕铋混合溶液，在100℃条件下充分搅拌15分钟，形成澄清均匀的BNdT浓液；

11-5)在BNdT浓液中加入乙醇稀释到200ml浓度为0.4mol/l，在100℃条件下搅拌20分钟，直至BNdT溶液澄清均匀；

11-6)使用孔径为0.3μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BNdT前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约10天即可得到用于甩膜的BNdT溶胶

8-12)制备所述BNdT铁电薄膜：

12-1)在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上利用旋涂的方法涂覆一层BNdT前躯体溶胶，高速离心旋转形成一薄层BNdT铁电薄膜，匀胶转速为：4000转/分，时间为：30秒

12-2)将其放在热板上进行前烘，前烘温度为：300℃，时间为：10分钟

12-3)再将其热解，热解温度为：300℃，时间为：5分钟

12-4)重复以上过程，得到厚度为400nm左右的BNdT薄膜

12-5)之后在650℃氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为10分钟，得到BNdT铁电薄膜25

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：金Au，厚度约为：200nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：60nm/分钟，形成栅电极26；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：3nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：20nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1200nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的干法刻蚀Al，或者正胶剥离Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在450℃氮气(N₂)中进行退火处理40分钟。

实施例3本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：TiO₂；铁电薄膜层为：掺钕钛酸Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂(即BNdT)，各组份的摩尔比例为：Bi∶Nd∶Ti∶O＝3.15∶0.85∶3∶12。所述掺钕钛酸铋中的Bi，相对于所述组分式Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂的含量要过量添加，该Bi元素的过量百分数占Bi、X和Ti元素总量的5％。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为700nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为70KeV，4.2×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为75KeV，4.3×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为650nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为880℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为45KeV，6.0×10¹²(cm^-3)

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备TiO₂隔离层介质薄膜24；制备TiO₂薄膜的反应源为TiCl₄/H₂O，反应温度为：200℃，薄膜厚度为：10nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂铁电薄膜25，制备技术采用本申请人已获权的专利技术(专利名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL 200710175793.0)，具体步骤如下：

8-11)制备所述BNdT前驱体溶胶：

11-1)将1.366g醋酸钕(市售产品)溶于10ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

11-2)将9.394醋酸铋(市售产品)溶于40ml冰醋酸(市售产品)，在80℃条件下充分搅拌10分钟，使醋酸铋完全溶解形成乙酸铋溶液；

11-3)将醋酸钕溶液加入乙酸铋溶液中，在80℃条件下充分搅拌15分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液

11-4)量取异丙醇钛4.351g，徐徐加入上述钕铋混合溶液中，在80℃条件下充分搅拌20分钟，形成澄清均匀的BNdT浓液；

11-5)在BNdT浓液中加入丙醇稀释到200ml，其浓度为0.025mol/l，在80℃条件下搅拌35分钟，直至BNdT溶液澄清均匀；

11-6)使用孔径为0.25μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BNdT前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约8天即可得到用于甩膜的BNdT前驱体溶胶。

8-12)制备所述BNdT铁电薄膜：

12-1)在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上利用旋涂的方法涂覆一层BNdT前躯体溶胶，高速离心旋转形成一薄层BNdT铁电薄膜，匀胶转速为：3500转/分，时间为：60秒

12-2)将其放在热板上进行前烘，前烘温度为：250℃，时间为：7分钟

12-3)再将其热解，热解温度为：250℃，时间为：10分钟

12-4)重复以上过程，得到厚度为200nm的BNdT薄膜

12-5)之后在650℃氮气气氛中进行晶化退火，晶化时间为20分钟，得到BNdT铁电薄膜25

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：180nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：35nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：2nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：60nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1000nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的正胶剥离Al工艺，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在430℃氮气(N₂)中进行退火处理30分钟。

实施例4本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：Al₂O₃；铁电薄膜层为：掺钕钛酸Bi_3.75La_0.25Ti₃O₁₂(即BLT)，各组份的摩尔比例为：Bi∶La∶Ti∶O＝3.75∶0.25∶3∶12，(本实施例中的稀土元素La也可用Sm，Pr或Gd替换)。所述掺钕钛酸铋中的Bi，相对于所述组分式Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂的含量要过量添加，该Bi元素的过量百分数占Bi、X和Ti元素总量的10％。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为700nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为70KeV，4.2×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为75KeV，4.3×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为650nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为880℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为45KeV，6.0×10¹²(cm^-3)

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备Al₂O₃隔离层介质薄膜24；制备Al₂O₃薄膜的反应源为TMA(Trimethylaluminium C₃H₉Al)，反应温度为：150℃，薄膜厚度为：10nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备Bi_3.75La_0.25Ti₃O₁₂铁电薄膜25，制备技术采用本申请人已获权的专利技术(专利名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL200710175793.0)，具体步骤如下：

8-11)制备所述BLT前驱体溶胶：

11-1)将0.536g硝酸镧(市售产品)溶于20ml乙二醇甲醚(市售产品)配制成完全溶解的镧的有机溶液；

11-2)将15.422g己酸铋(市售产品)溶于25ml己酸(市售产品)配成完全溶解的己酸铋溶液；

11-3)将镧的有机溶液加入己酸铋溶液中，在60℃条件下充分搅拌15分钟，形成澄清均匀的镧铋混合溶液

11-4)量取异丙醇钛4.351g，徐徐加入上述镧铋混合溶液中，在60℃条件下充分搅拌20分钟，形成澄清均匀的BLT浓液；

11-5)在BLT浓液中加入丙醇稀释到150ml，其浓度为0.025mol/l，在60℃条件下搅拌40分钟，直至BLT溶液澄清均匀；

11-6)使用孔径为0.2μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BLT前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约6天即可得到用于甩膜的BLT前驱体溶胶。

8-12)制备所述BLT铁电薄膜：

12-1)在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上利用旋涂的方法涂覆一层BLT前躯体溶胶，高速离心旋转形成一薄层BLT铁电薄膜，匀胶转速为：3500转/分，时间为：60秒

12-2)将其放在热板上进行前烘，前烘温度为：250℃，时间为：10分钟

12-3)再将其热解，热解温度为：250℃，时间为：10分钟

12-4)重复以上过程，得到厚度为200nm的BLT薄膜

12-5)之后在650℃氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为20分钟，得到BLT铁电薄膜25

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：180nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：35nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：2nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：60nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1000nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的正胶剥离Al工艺，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在430℃氮气(N₂)中进行退火处理30分钟。

实施例5本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：Hf-Al-O；铁电薄膜层为：(Bi_0.9Sm_0.1)(Fe_0.9Mn_0.1)O₃(即BSFM)，(Bi+Sm)∶(Fe+Mn)∶O＝1∶1∶3，Bi∶Sm＝0.9∶0.1，Fe∶Mn＝0.9∶0.1。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为650nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为70KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为600nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为850℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为40KeV，2.0×10¹²(cm^-3)

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备Hf-Al-O隔离层介质薄膜24；制备Hf-Al-O薄膜的反应源为HfCl₄/H₂O和TMA(Trimethylaluminium C₃H₉Al)，反应温度为：150℃，薄膜厚度为：5nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BSFM铁电薄膜25，具体步骤如下：

8-21)BSFM前躯体溶胶的制备。

21-1)将0.049g醋酸钐(市售产品)溶于8ml乙酸(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钐溶液；

21-2)将0.633g醋酸铋(市售产品)溶于12ml冰醋酸(市售产品)，在40℃条件下充分搅拌10分钟，使醋酸铋完全溶解形成乙酸铋溶液；

21-3)将醋酸钕溶液加入乙酸铋溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液A；

21-4)将0.04g醋酸锰(市售产品)溶于7ml冰醋酸(市售产品)中，使其完全溶解成锰的醋酸溶液；

21-5)将0.248g乙醇铁(市售产品)溶于11ml乙二醇甲醚(市售产品)中，使其完全溶解成铁的有机溶液；

21-6)将锰的醋酸溶液加入含铁溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，以形成澄清均匀的含铌和铁的混合溶液B；

21-7)将混合溶液A和混合溶液B进行混合，在30℃条件下充分搅拌60分钟，以形成澄清均匀的BSFM混合溶液；

21-8)将15ml乙酸(市售产品)加入上述BSFM混合溶液中进行稀释，并加入7ml乙二醇甲醚来调节黏度，在25℃条件下搅拌60分钟，直至形成均匀的、黏度适中的BSFM溶液；其浓度范围为0.05mol/l；

21-9)使用孔径为0.2μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BSFM前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约5天即可得到BSFM溶胶。

8-22)BSFM铁电薄膜的制备。

22-1)利用旋涂的方法涂覆一层BSFM前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BSFM铁电薄膜，匀胶转速为：3000转/分；时间为：100秒；

22-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：150℃，时间为：10分钟；

22-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：300℃，时间为：15分钟；

22-4)重复步骤21)-步骤23)，直到BSFM薄膜达到预定的厚度为止；

22-5)然后将该薄膜在500℃，氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为30分钟，得到BSFM铁电薄膜26，厚度为100nm。

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：150nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：60nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：100nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：800nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的湿法腐蚀Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在420℃氮气(N₂)中进行退火处理20分钟。

实施例6本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：HfO₂；铁电薄膜层为：(Bi_0.95Nd_0.05)(Fe_0.85Mn_0.15)O₃(即BNFM)，各组份的摩尔比例为：(Bi+Nd)∶(Fe+Mn)∶O＝1∶1∶3，Bi∶Nd＝0.95∶0.05，Fe∶Mn＝0.85∶0.15。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为650nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为75KeV，4.3×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为650nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为880℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为45KeV，6.0×10¹²(cm^-3)

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备HfO₂隔离层介质薄膜24；制备HfO₂薄膜的反应源为TEMAH(Hf[N(CH₃)(C₂H₅)]₄)，反应温度为：100℃，薄膜厚度为：6nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BNFM铁电薄膜25，具体步骤如下：

8-21)BNFM前躯体溶胶的制备。

21-1)将0.024g醋酸钕(市售产品)溶于5ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

21-2)将0.668g醋酸铋(市售产品)溶于15ml冰醋酸(市售产品)，在40℃条件下充分搅拌10分钟，使醋酸铋完全溶解形成乙酸铋溶液；

21-3)将醋酸钕溶液加入乙酸铋溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液A；

21-4)将0.06g醋酸锰(市售产品)溶于8ml冰醋酸(市售产品)中，使其完全溶解成锰的醋酸溶液；

21-5)将0.234g乙醇铁(市售产品)溶于10ml乙二醇甲醚(市售产品)中，使其完全溶解成铁的有机溶液；

21-6)将锰的醋酸溶液加入含铁溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，以形成澄清均匀的含铌和铁的混合溶液B；

21-7)将混合溶液A和混合溶液B进行混合，在30℃条件下充分搅拌60分钟，以形成澄清均匀的BNFM混合溶液；

21-8)将15ml乙酸(市售产品)加入上述BNFM混合溶液中进行稀释，并加入7ml乙二醇甲醚来调节黏度，在25℃条件下搅拌60分钟，直至形成均匀的、黏度适中的BNFM溶液；其浓度范围为0.05mol/l；

21-9)使用孔径为0.2μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BNFM前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约5天即可得到BNFM溶胶。

8-22)BNFM铁电薄膜的制备。

22-1)利用旋涂的方法涂覆一层BNFM前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BNFM铁电薄膜，匀胶转速为：3000转/分；时间为：100秒；

22-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：150℃，时间为：10分钟；

22-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：300℃，时间为：15分钟；

22-4)重复步骤21)-步骤23)，直到BNFM薄膜达到预定的厚度为止；

22-5)然后将该薄膜在500℃，氧气气氛中进行晶化退火，晶化时间为30分钟，得到BNFM铁电薄膜26，厚度为100nm。

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：180nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：35nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：60nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1000nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的正胶剥离Al工艺，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在430℃氮气(N₂)中进行退火处理30分钟。

实施例7本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法本实施例的隔离层介质为：TiO₂；铁电薄膜层为：(Bi_0.95Nd_0.05)(Fe_0.95Nb_0.05)O₃(即BNFN)，各组份的摩尔比例为：(Bi+Nd)∶(Fe+Nb)∶O＝1∶1∶3，Bi∶Nd＝0.95∶0.05，Fe∶Nb＝0.95∶0.05。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为n型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为700nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼磷(¹¹B⁺³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为70KeV，4.2×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；；

衬底21为n型硅，源区为p⁺区22，漏区为p⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为75KeV，4.3×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为650nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为880℃；

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为45KeV，6.0×10¹²(cm^-3)

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备TiO₂隔离层介质薄膜24；制备TiO₂薄膜的反应源为TiCl₄/H₂O，反应温度为：200℃，薄膜厚度为：7nm；

(8)生长铁电薄膜

8-21)BNFN前躯体溶胶的制备。

21-1)将0.122g醋酸钕(市售产品)溶于5ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

21-2)将3.334醋酸铋(市售产品)溶于20ml冰醋酸(市售产品)，在60℃条件下充分搅拌10分钟，使醋酸铋完全溶解形成乙酸铋溶液；

21-3)将醋酸钕溶液加入乙酸铋溶液中，在60℃条件下充分搅拌20分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液A；

21-4)将0.12g乙醇铌(市售产品)溶于5ml乙二醇甲醚(市售产品)中，使其完全溶解成铌的有机溶液；

21-5)将1.306g乙醇铁(市售产品)溶于10ml乙二醇甲醚(市售产品)中，使其完全溶解成铁的有机溶液；

21-6)将铌的有机溶液加入含铁溶液中，在60℃条件下充分搅拌20分钟，以形成澄清均匀的含铌和铁的混合溶液B；

21-7)将混合溶液A和混合溶液B进行混合，在60℃条件下充分搅拌40分钟，以形成澄清均匀的BNFN混合溶液；

21-8)将15ml乙酸(市售产品)加入上述BNFN混合溶液中进行稀释，并加入5ml乙二醇甲醚来调节黏度，在60℃条件下搅拌50分钟，直至形成均匀的、黏度适中的BNFN溶液；其浓度范围为0.25mol/l；

21-9)使用孔径为0.2μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BNFN前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约7天即可得到BNFN溶胶。

8-22)BNFN铁电薄膜的制备。

22-1)利用旋涂的方法涂覆一层BNFN前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BNFN铁电薄膜，匀胶转速为：3500转/分；时间为：60秒；

22-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：220℃，时间为：8分钟；

22-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：350℃，时间为：10分钟；

22-4)重复步骤21)-步骤23)，直到BNFN薄膜达到预定的厚度为止；

22-5)然后将该薄膜在600℃，氮气气氛中进行晶化退火，晶化时间为20分钟，得到BNFN铁电薄膜26，厚度为220nm。

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：180nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：35nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：60nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1000nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的正胶剥离Al工艺，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在430℃氮气(N₂)中进行退火处理30分钟。

实施例8本实施例为一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器及其制备方法

本实施例的隔离层介质为：Al₂O₃；铁电薄膜层为：(Bi_0.85La_0.15)(Fe_0.95Nb_0.05)O₃(即BLFN)，各组份的摩尔比例为：(Bi+La)∶(Fe+Nb)∶O＝1∶1∶3，Bi∶La＝0.85∶0.15，Fe∶Nb＝0.95∶0.05。(本实施例中的稀土元素以及也可用Pr或Gd替换，过渡元素也可用Co或Ni替换)。

本实施例的制备方法包括以下步骤；

(1)对硅衬底进行清洗；衬底21为p型硅(该步骤为传统工艺步骤)；

(2)对硅衬底21进行氧化，在清洗后的硅衬底上生长氧化层，氧化层厚度为650nm；

(3)第一次光刻，形成源漏区

采用正胶工艺对氧化后硅衬底21进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶磷(³¹P⁺)注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60KeV，4.0×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)；

衬底21为p型硅，源区为n⁺区22，漏区为n⁺区23；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底21进行第二次光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(BF⁺)注入，形成衬底接触区29；注入能量和剂量分别为75KeV，4.3×10¹⁵(cm^-3)(常规工艺)

(5)生长氧化层

利用低压化学气相沉积(LPCVD)对两次光刻后的衬底进行氧化(常规工艺)，氧化层厚度为650nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理30分钟，温度为880℃。

(6)第三次光刻，形成栅区

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜30分钟，湿法腐蚀，留胶硼(¹¹B⁺)调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为45KeV，6.0×10¹²(cm^-3)；

(7)生长隔离层介质薄膜

利用原子层沉积技术(ALD)在步骤(6)处理后的衬底上制备Al₂O₃隔离层介质薄膜24；制备Al₂O₃薄膜的反应源为TMA(Trimethylaluminium C₃H₉Al)，反应温度为：150℃，薄膜厚度为：8nm；

(8)生长铁电薄膜

利用金属氧化物沉积(MOD)方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BLFN铁电薄膜25，制备技术可参考已获权专利(专利名称为：铁酸铋/钛酸铋叠层结构电容及其制备方法；专利号为：ZL200710175793.0)，具体步骤如下：

8-21)BLFN前躯体溶胶的制备。

21-1)将0.732g醋酸镧(市售产品)溶于5ml乙醇胺(市售产品)配制成完全溶解的醋酸钕溶液；

21-2)将5.961醋酸铋(市售产品)溶于25ml冰醋酸(市售产品)，在40℃条件下充分搅拌10分钟，使醋酸铋完全溶解形成乙酸铋溶液；

21-3)将醋酸镧溶液加入乙酸铋溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，形成澄清均匀的钕铋混合溶液A；

21-4)将0.02g乙醇铌(市售产品)溶于5ml冰醋酸(市售产品)中，使其完全溶解成铌的有机溶液；

21-5)将0.262g乙醇铁(市售产品)溶于10ml乙二醇甲醚(市售产品)中，使其完全溶解成铁的有机溶液；

21-6)将铌的有机溶液加入含铁溶液中，在25℃条件下充分搅拌30分钟，以形成澄清均匀的含铌和铁的混合溶液B；

21-7)将混合溶液A和混合溶液B进行混合，在30℃条件下充分搅拌60分钟，以形成澄清均匀的BLFN混合溶液；

21-8)将10ml乙酸(市售产品)加入上述BLFN混合溶液中进行稀释，并加入5ml乙二醇甲醚来调节黏度，在25℃条件下搅拌60分钟，直至形成均匀的、黏度适中的BLFN溶液；其浓度范围为0.5mol/l；

21-9)使用孔径为0.3μm的滤头把溶液滤入滴瓶，得到均匀透明的BLFN前驱体溶液，放入冰箱冷藏静置约10天即可得到BLFN溶胶。

8-22)BLFN铁电薄膜的制备。

22-1)利用旋涂的方法涂覆一层BLFN前躯体溶胶后，高速离心旋转形成一薄层BLFN铁电薄膜，匀胶转速为：4500转/分；时间为：20秒；

22-2)将所述薄膜放在热板上进行前烘，前烘温度为：300℃，时间为：5分钟；

22-3)再将前烘后的薄膜进行热解，热解温度为：400℃，时间为：5分钟；

22-4)重复步骤21)-步骤23)，直到BLFN薄膜达到预定的厚度为止；

22-5)然后将该薄膜在650℃，氮气气氛中进行晶化退火，晶化时间为15分钟，得到BLFN铁电薄膜26，厚度为400nm。

(9)制备电极金属层(常规工艺步骤)

在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层，电极材料为：铂Pt，厚度约为：180nm；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀(IBE)技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极26，刻蚀速率为：35nm/分钟；

(11)第五次光刻，形成接触孔

利用离子束刻蚀(IBE)对步骤(10)处理后的衬底刻蚀隔离层介质薄膜并利用湿法刻蚀铁电薄膜，分别形成与衬底中源区22、漏区23以及衬底接触区29接触的孔；其中，刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5nm/分钟；刻蚀铁电薄膜速率为：60nm/分钟；

(12)制备金属层(常规工艺步骤)

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝(Al)，厚度约为：1000nm。

(13)第六次光刻(Al)，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的正胶剥离Al工艺，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区22、漏区23和衬底接触区29接触的源极金属层27、漏极金属层28以及衬底接触电极金属层30；

(14)合金化处理(常规工艺步骤)

对步骤(13)处理后的衬底在430℃氮气(N₂)中进行退火处理30分钟。

Claims (3)

1.一种基于原子层沉积隔离层的铁电动态随机存储器，包括：硅衬底，源区、漏区，隔离层介质膜，铁电薄膜层，栅电极，源极，漏极，以及用于器件测量的衬底接触区和衬底接触电极；在硅衬底中形成源区，漏区和衬底接触区，在硅衬底的上面形成隔离层介质膜，在隔离层介质膜上面形成铁电薄膜层，在铁电薄膜层上面形成栅电极；源极和漏极在栅电极(26)的两侧；其特征在于，所述隔离层介质膜为：HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种；所述铁电薄膜层为BXT或BXFY中的任意一种：所述BXT中的X为掺杂的稀土元素La，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，BXT中各组份的摩尔比例为：Bi∶X∶Ti∶O＝(4-x)∶x∶3∶12，x取值在0.1＜x＜1.0的范围内；所述BXT中的Bi，相对于组份式：Bi_4-xX_xTi₃O₁₂过量添加，该Bi元素的过剩含量占Bi、X和Ti元素总量的摩尔百分数范围为5％≤Bi≤20％；

所述BXFY中的X为掺杂的稀土元素La，Nd，Sm，Pr，Gd中的任意一种，Y为过渡金属元素Mn，Nb，Co，Ni中的任意一种；各组份的摩尔比例为：(Bi+X)∶(Fe+Y)∶O＝1∶1∶3，Bi∶X＝(1-x)∶x，Fe∶Y＝(1-y)∶y，其中，0.01＜x＜0.2，0.01＜y＜0.2。

2.如权利要求1所述的铁电动态随机存储器，其特征在于，所述BXT薄膜厚度为100nm～400nm；所述BXFY薄膜厚度为100nm～400nm。

3.一种制备如权利要求1所述铁电动态随机存储器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对硅衬底进行清洗；

(2)在清洗后的硅衬底上生长氧化层：

(3)第一次光刻，形成源漏区；

采用正胶工艺对氧化后硅衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶磷注入或硼注入，形成源漏区，注入能量和剂量分别为60～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵cm^-3；

(4)第二次光刻，形成衬底接触区：

采用正胶工艺对步骤(3)处理后的硅衬底进行第二次光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼注入或磷注入，形成衬底接触区；注入能量和剂量分别为70～80KeV，4.0×10¹⁵～5.0×10¹⁵cm^-3；

(5)生长氧化层：

利用低压化学气相沉积对两次光刻后的衬底进行第二次氧化，氧化层厚度为600～700nm，之后在氮气中对衬底进行致密化处理，温度为850-900℃；

(6)第三次光刻，形成栅区：

采用正胶工艺对步骤(5)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀，留胶硼调沟注入或磷调沟注入，形成栅区；调沟注入能量和剂量分别为40～50KeV，2.0×10¹²～8.0×10¹³cm^-3；

(7)生长隔离层介质薄膜：

利用原子层沉积技术在步骤(6)处理后的衬底上制备HfO₂、Hf-Al-O、TiO₂、Al₂O₃中的任意一种隔离层介质薄膜；反应温度为：100～230℃，薄膜厚度为：5～20nm；

(8)生长铁电薄膜：

利用金属氧化物沉积方法在步骤(7)形成的隔离层介质薄膜上制备BXT铁电薄膜，BXT薄膜厚度为100nm～400nm；

或利用金属氧化物沉积方法制备BXFY铁电薄膜，BXFY薄膜厚度为100nm～400nm；

(9)在步骤(8)形成的铁电薄膜上溅射电极金属层；

(10)第四次光刻，形成栅电极：

利用离子束刻蚀IBE技术对步骤(9)制备的电极金属层进行刻蚀，形成栅电极，刻蚀速率为：20～60nm/分钟，或采用正胶剥离法形成栅电极；

(11)第五次光刻，形成接触孔：

采用正胶工艺对步骤(10)处理后的衬底进行光刻，坚膜，湿法腐蚀铁电薄膜并利用离子束刻蚀刻蚀隔离层介质薄膜，分别形成与衬底中源区、漏区以及衬底接触区接触的孔；其中，刻蚀铁电薄膜速率为：20～100nm/分钟；刻蚀隔离层介质薄膜速率为：1.5～3nm/分钟；

(12)制备金属层：

对步骤(11)处理后的衬底上进行常温溅射金属铝，厚度为：800～1200nm；

(13)第六次光刻Al，形成源极、漏极以及衬底接触金属层：

采用常规的湿法腐蚀Al或者干法刻蚀Al，或者正胶剥离Al，对步骤(12)处理后金属层进行光刻和刻蚀，形成分别与源区、漏区和衬底接触区接触的源极金属层、漏极金属层以及衬底接触电极金属层；

(14)合金化处理：

对步骤(13)处理后的衬底在420℃～450℃氮气中进行退火处理20～40分钟。

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