专利名称：采用电子束蒸发方式制备HfO<sub>2</sub>纳米晶的方法
技术领域：
本发明涉及纳米加工技术领域，尤其涉及一种采用电子束蒸发方 式制备Hf02纳米晶的方法。
背景技术：
半个多世纪以来，以CMOS为主流技术的半导体集成电路一直在 遵循"摩尔定律"迅速发展，其特征尺寸已进入到纳米级，但同时也面 临着越来越严重的挑战，因此基于新材料、新原理的纳米电子器件如 各种硅量子点器件、纳米线、纳米管器件、单电子器件等成为研究的 热点。
存储器领域，传统的非挥发性浮栅存储器当尺寸縮小到70nm以下 会达到缩小极限。因此，在多晶硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(SONOS) 类型的存储器中，氮化硅记忆体和纳米晶记忆体作为下一代非挥发性 存储器中引起最大关注的元件，因为这些元件具有潜力达到擦/写速度 块，低的写入电压以及低功率等特性。
近几年来，许多科研小组都将科研重点放在了纳米晶浮栅存储器 领域，如硅纳米晶浮栅存储器，锗纳米浮栅存储器，二氧化铪纳米晶 浮栅存储器，金属纳米晶浮栅存储器等。
传统的制备HfD2纳米晶的方法如PECVD、磁控溅射等，相对于 本发明，均有不易大规模生产的特点，而且制备手段较复杂。
发明内容
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种采用电子束蒸发方式 制备Hf02纳米晶的方法，以简化工艺步骤，适合大规模生产。
3(二) 技术方案
为达到上述一个目的，本发明提供了一种釆用电子束蒸发方式制 备Hf02纳米晶的方法，该方法包括 在衬底上生长二氧化硅层；
采用电子束蒸发方式将Hf02粉末和二氧化硅粉末的混合物共同蒸 发至该二氧化硅层上； 高温快速热退火。
上述方案中，所述衬底为平整、洁净的硅片，或为绝缘体上硅SOI。 上述方案中，所述在衬底上生长二氧化硅层采用热氧化方法进行。 上述方案中，所述在衬底上生长二氧化硅层包括将硅片或SOI
在热氧化炉中90(TC氧化10分钟，生长致密的氧化层。
上述方案中，所述Hf02粉末和二氧化硅粉末的混合物由5克的
Hf02粉末和9克的二氧化硅粉末组成，颗粒度均为300目，蒸发平均
速度为lA/s。
上述方案中，所述高温快速热退火是在90(TC下退火1分钟。
(三) 有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果 本发明提供的这种采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，
采用电子束蒸发技术中的共蒸法制备纳米晶体，通过将Hf02和二氧化 硅的固体粉末混合在一起蒸发至热氧化生长的二氧化硅层上，再通过 进一步的高温快速热退火，制备出性能稳定的Hf02纳米晶体。采用该 方法制备的Hf02量子点颗粒的直径大小约为4至8nm，可用于浮栅存 储器的制作等。这种方法具有工艺步骤少、简单、稳定可靠、易于大 规模制造、能与传统的微电子工艺兼容的优点。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是本发明提供的制备Hf02纳米晶的方法流程图2至图4是图1所示的工艺流程图；图5是本发明制备的Hf02纳米晶样品的TEM图像。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明采用电子束蒸发技术，是一种有效的并已大规模应用的制 备薄膜的方法。本发明主要利用电子束蒸发手段制备Hf02和二氧化硅 的混合物薄膜，通过将Hf02和二氧化硅的固体粉末混合在一起蒸发至 衬底上。
如图1所示，图1是本发明提供的制备Hf02纳米晶的方法流程图，
该方法包括
步骤101:在衬底上热氧化生长二氧化硅层；
步骤102:采用电子束蒸发方式将Hf02粉末和二氧化硅粉末的混 合物共同蒸发至该二氧化硅层上； 步骤103:高温快速热退火。
基于图l所示的制备Hf02纳米晶的方法流程图，图2至图4示出 了图1的工艺流程图，具体包括
如图2所示，通过热氧化生长技术在硅衬底上生长二氧化硅层；
如图3所示，通过电子束蒸发的方式在二氧化硅层上蒸发一层 Hf02和二氧化硅混合物薄膜；
如图4所示，将样品进行高温快速热退火。
下面结合具体的实施例进一步说明本发明的详细工艺方法和步
骤，在本实施例中，采用p型、(100)晶向的2寸硅片做衬底，该衬 底厚525pm,电阻率为2至3Qcm;具体工艺步骤如下
步骤1:将硅片在热氧化炉中90(TC氧化10分钟，生长致密的氧 化层；
步骤2:用电子束蒸发的方法蒸发Hf02和二氧化硅的混合物。其 中，混合物由5克的Hf02粉末和9克的二氧化硅粉末组成，其颗粒度
5均为300目，蒸发平均速度为lA/s
步骤3:高温快速热退火。退火温度90(TC，退火时间l分钟。 图5示出了本发明制备的Hf02纳米晶样品的TEM图像，该图像 通过高分辨率透射电镜所观察得到。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体 实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
1、一种采用电子束蒸发方式制备HfO2纳米晶的方法，其特征在于，该方法包括在衬底上生长二氧化硅层；采用电子束蒸发方式将HfO2粉末和二氧化硅粉末的混合物共同蒸发至该二氧化硅层上；高温快速热退火。
2、 根据权利要求1所述的采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，其特征在于，所述衬底为平整、洁净的硅片，或为绝缘体上硅SOI。
3、 根据权利要求1所述的采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，其特征在于，所述在衬底上生长二氧化硅层采用热氧化方法进行。
4、 根据权利要求1或3所述的采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，其特征在于，所述在衬底上生长二氧化硅层包括将硅片或SOI在热氧化炉中90(TC氧化10分钟，生长致密的氧化层。
5、 根据权利要求1所述的采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，其特征在于，所述Hf02粉末和二氧化硅粉末的混合物由5克的Hf02粉末和9克的二氧化硅粉末组成，颗粒度均为300目，蒸发平均速度为lA/s。
6、 根据权利要求1所述的采用电子束蒸发方式制备Hf02纳米晶的方法，其特征在于，所述高温快速热退火是在90(TC下退火1分钟。
全文摘要
本发明公开了一种采用电子束蒸发方式制备HfO<sub>2</sub>纳米晶的方法，该方法包括在衬底上生长二氧化硅层；采用电子束蒸发方式将HfO<sub>2</sub>粉末和二氧化硅粉末的混合物共同蒸发至该二氧化硅层上；高温快速热退火。采用该方法制备的HfO<sub>2</sub>量子点颗粒的直径大小约为4至8nm，可用于浮栅存储器的制作等。这种方法具有工艺步骤少、简单、稳定可靠、易于大规模制造、能与传统的微电子工艺兼容的优点。
文档编号H01L21/363GK101459085SQ20071017937
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者明 刘, 李维龙, 涂德钰, 琴 王, 谢常青, 锐 贾, 晨 陈, 陈宝钦, 龙世兵 申请人:中国科学院微电子研究所