原子层沉积的TiN/HZO堆栈界面元素的扩散研究

传统钙钛矿材料微缩后难以保存铁电性，并且与CMOS的兼容性差，而薄至10 nm以内的铪锆氧化物（HZO）材料仍然具有铁电性且与CMOS兼容性好，这弥补了传统钙钛矿的本征短板，备受学界和产业界关注，有望替代动态随机存储器应用于非易失性铁电存储器（FERAM）和铁电晶体管基集成电路中。基于目前应用最广泛的TiN/HZO/TiN堆栈，采用具有高端应用前景的原位ALD技术生长TiN电极，很好地控制了电极层的生长速度及其纳米级的膜厚。研究了堆栈界面元素扩散问题，通过飞行时间二次离子质谱技术发现了界面元素的外扩散现象，采用角分辨X射线光电子能谱研究了外扩散行为的机制，提出了一个可能的理论解释，即由于TiN和HZO之间发生了氧化还原反应引发表面活性剂效应，导致界面元素外扩散。本研究将为HZO基FERAM的应用奠定基础。