Hf0.5Zr0.5O2薄膜预结晶工程增强后段工艺兼容的铁电器件的剩余极化和耐久性

与后段制程（BEOL）兼容的高性能铁电器件，是其实现大规模生产和应用的必要前提。本研究简报提出一种预晶化调控策略：在铪锆氧化物（Hf0.5Zr0.5O2，简称HZO）薄膜的生长周期中，增加氧化锆（ZrO2）与氧化铪（HfO2）的沉积循环次数，以改善TiN/HZO/TiN电容器在400℃退火工艺下的铁电性能。掠入射X射线衍射测试结果表明：在280℃原子层沉积（ALD）过程中，当HZO薄膜的单个生长周期内包含3次氧化锆沉积循环与3次氧化铪沉积循环（即3Z3H结构）时，薄膜内部可形成更多原位晶化的四方相晶核；这些晶核有助于在快速热退火后促进铁电正交相的生成。最终制备的TiN/3Z3H/TiN电容器表现出优异性能，其剩余极化强度（2Pr）高达45（μC/cm2），且循环耐久性超过1010次。本数据集记录了预结晶工程铁电器件的电学特性：包括铁电性、CV特性、IV特性及耐久性；材料表征特性：包括TEM、XRD表征结果。