CN110527978A - 一种稀土掺杂铪基铁电材料、制备方法及半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种稀土掺杂铪基铁电材料，包括铪基铁电材料，铪基铁电材料中掺杂有稀土元素，掺杂的稀土元素与铪基铁电材料中铪元素原子比例介于(0.1~0.9):1。本发明还提供一种稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，包括：将含有稀土元素的物质掺杂至铪基铁电材料中，形成稀土掺杂的铪基铁电材料；在惰性气体中对稀土掺杂的铪基铁电材料进行退火，得到经退火处理后的稀土掺杂的铪基铁电材料。本发明还提供一种半导体器件。本发明制备的稀土掺杂的铪基铁电材料，使得材料的非对称性增加，可以使负电容材料更薄，具有很强的负电容特性；同时，利用稀土掺杂的铪基铁电材料制备的半导体器件，具有很高的电畴和反转速度，抗疲劳和可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体涉及一种稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法及半导体器件。
背景技术
从45nm技术节点起，半导体行业采用高介质金属栅代替SiO2，实现在相同等效氧化物厚度的条件下，高k栅介质物理厚度增加从而使漏电流显著降低，半导体器件尺寸得到进一步缩小。如果在晶体管栅极中加入铁电材料，就会产生负的电容值。利用负电容操控晶体管所产生的功耗非常低。应用这种新型晶体管的电子设备的续航能力将会大大提升，基于铪基的负电容材料是实现高介质金属栅负电容特性的理想材料，但是氧化铪体系的负电容特性较弱，急需一种可以提高铪基铁电材料的负电容特性的材料。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种稀土掺杂铪基铁电材料、制备方法及半导体器件，以提高铪基铁电材料的负电容特性。
本发明提供一种稀土掺杂铪基铁电材料，包括铪基铁电材料，铪基铁电材料中掺杂有稀土元素，掺杂的稀土元素与铪基铁电材料中铪元素原子比例介于(0.1~0.9):1。
采用上述技术方案，在铪基铁电材料中掺杂稀土元素，由于稀土元素的原子半径远大于铪原子半径，导致铪基晶体晶格畸变，使得晶体由中心对称转变为非中心对称，负电容特性增强。
优选地，铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种。
优选地，稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的任意一种或多种元素。
本发明还提供一种稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，包括如下步骤：
将含有稀土元素的物质掺杂至铪基铁电材料中，形成稀土掺杂的铪基铁电材料；在惰性气体中对所述稀土掺杂的铪基铁电材料进行退火，得到经退火处理后的稀土掺杂的铪基铁电材料。
采用上述技术方案，将稀土元素掺杂至铪基铁电材料中，经过退火处理得到稀土掺杂的铪基铁电材料，由于稀土元素的原子半径远大于铪和氧原子，导致氧化铪引起晶格畸变，使得氧化铪晶体由中心对称转变为非中心对称，可以形成更薄的负电容材料，形成的晶体的晶向更一致，提高电畴极化和反转速度；同时，由于稀土掺杂使得氧化铪晶体的电压变化引起迟滞效应，产生很强的负电容特性。
优选地，当含有稀土元素的物质为稀土基气源，铪基铁电材料为铪基气源时，在臭氧存在下通过沉积方式交替堆叠形成氧化铪层和稀土氧化物层交替堆叠的稀土掺杂的铪基铁电材料。
优选地，形成的交替堆叠的氧化铪层和稀土氧化物层时，形成堆叠层的堆叠周期不同。
优选地，形成的堆叠周期为：形成两层稀土氧化物层与一层氧化铪层交替堆叠的堆叠层。
优选地，当含有稀土元素的物质为稀土基气源，铪基铁电材料为铪基气源时，共同通入稀土基气源和铪基气源，在臭氧存在下通过沉积方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。
优选地，稀土基气源为四甲基庚二酮镧、四甲基庚二酮镝或四甲基庚二酮铈中的任意一种或几种；铪基气源为四（二甲氨基）铪。
优选地，当通入四（二甲氨基）铪时，还同时通入四（二甲氨基）锆、四（二甲氨基）硅、四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种。
优选地，通入的四（二甲氨基）锆或者四（二甲氨基）硅或者四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种时，以四（二甲氨基）铪的重量计，四（二甲氨基）锆或者四（二甲氨基）硅或者四（二甲氨基）铝与四（二甲氨基）铪的重量比为(9~1): (1~9)。
优选地，稀土基气源和所述铪基气源的重量比例为(9~1): (1~9)。
优选地，当含有稀土元素的物质为稀土金属靶材，铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种时，通过溅射方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。
优选地，稀土金属靶材与铪基铁电材料的添加量的重量比例为(1~5): (9~5)。
优选地，退火的方式如下：惰性气体为氮气或氩气，采用激光、微波或快速热火的方式，在温度为350摄氏度至850摄氏度进行退火，退火时间为1秒至50秒。
本发明还提供一种半导体器件，包括衬底；以及栅极结构，位于衬底上方，栅极结构包括：界面氧化层；稀土氧化物层，位于界面氧化层上方；功函数层，位于稀土氧化层上方；金属层，位于功函数层上方；其中，稀土氧化物层采用稀土掺杂铪基铁电材料。
优选地，界面氧化层为SiO2层或者SiO2和HfO2、Al2O3组合物层。
优选地，界面氧化层的厚度为0.5至10纳米。
优选地，功函数层为TiN层、TaN层、TiNx层、TaNx层、TiNSi层、Al层、TiAl层、TiAlx层、TiAlCx层、TiCx层、TaCx层中的任意一种或其中的多种材料形成的复合层。
优选地，功函数层的厚度为1至20纳米。
优选地，金属层为TiN/W层、TiN层、Al层、Co层的任意一种或其中的多种材料形成的电极。
优选地，金属层的厚度为10至100纳米。
综上所述，采用本发明的稀土掺杂的铪基铁电材料的制备方法得到的铪基铁电材料，由于稀土元素的掺杂使得材料的非对称性增加，形成更薄的负电容材料，具有很强的负电容特性；同时，掺杂了稀土元素的铪基铁电材料更薄，形成晶体的晶向更一致，提高电畴和反转速度，抗疲劳和可靠性更高。
附图说明
图1为本发明提供的制备稀土掺杂材料的流程图；
图2为本发明提供的半导体器件结构示意图。
附图标记：
1.衬底；2.栅极结构、20.界面氧化层、21.稀土氧化层、22.功函数层、23.金属层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
从45nm技术节点起，半导体行业采用高介质金属栅代替SiO2，实现在相同等效氧化物厚度的条件下，高k栅介质物理厚度增加从而使漏电流显著降低，半导体器件尺寸得到进一步缩小。如果在晶体管栅极中加入铁电材料，就会产生负的电容值。利用负电容操控晶体管所产生的功耗非常低。应用这种新型晶体管的电子设备的续航能力将会大大提升，基于铪基的负电容材料是实现高介质金属栅负电容特性的理想材料，但是氧化铪体系的负电容特性较弱，急需一种可以提高铪基铁电材料的负电容特性的材料。
本发明提供一种稀土掺杂铪基铁电材料，包括铪基铁电材料，所述铪基铁电材料中掺杂有稀土元素，掺杂的稀土元素与铪基铁电材料中铪元素原子比例介于(0.1~0.9):1。
采用上述技术方案，在铪基铁电材料中掺杂稀土元素，由于稀土元素的原子半径远大于铪原子半径，掺杂会导致铪基晶体晶格畸变，使得晶体由中心对称转变为非中心对称，负电容特性增强。
在上述实施例的基础上，进一步地，铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种。
采用上述技术方案，铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种，增加了本发明铪基铁电材料的适用性。
在上述实施例的基础上，进一步地，稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的任意一种或多种元素。
参考图1，本发明提供一种稀土掺杂的铪基铁电材料的制备方法，包括：
S1.将含有稀土元素的物质掺杂至铪基铁电材料中，形成稀土掺杂的铪基铁电材料；
S2.在惰性气体中对稀土掺杂的铪基铁电材料进行退火，得到经退火处理后的稀土掺杂的铪基铁电材料。
需要说明的是，含有稀土元素的物质，包括以气体形态存在的稀土气源，也包括以固体形式存在的稀土金属；铪基铁电材料，包括以气体形式存在的铪基气源，也包括以颗粒形式存在氧化铪、氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧；但含有稀土元素的物质和铪基铁电材料不限于上述两种存在形态。
采用上述实施方案，将稀土元素掺杂进铪基铁电材料内，由于稀土元素的原子的半径远大于铪原子和氧原子的半径，使得掺杂了稀土元素的铪基铁电材料的非对称性增加，可以形成很强的负电容特性，进而实现负电容晶体管；同时，由于材料的非对称性增加，应用稀土掺杂的材料形成的薄膜更薄，形成晶体的晶向更一致，电畴极化和反转速度更高，半导体器件实现更小的栅极电压下获得更大的驱动电流。
在上述实施例的基础上，进一步地，稀土元素掺杂进铪基铁电材料的方法具体如下：当含有稀土元素的物质为稀土基气源，铪基铁电材料为铪基气源时，在臭氧存在下通过沉积方式交替堆叠形成氧化铪层和稀土氧化物层交替堆叠的稀土掺杂的铪基铁电材料。
需要说明的是，稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的任意一种或多种元素。含有稀土元素的稀土基气源优选为含有上述稀土元素取代基的四甲基庚二酮，例如：可以为四甲基庚二酮镧、四甲基庚二酮镝或四甲基庚二酮铈等中的任意一种。铪基气源可以为以四（二甲氨基）铪形式存在的铪基气源。当然含有稀土元素的稀土基气源和铪基气源还可以为现有技术中任意可以实现上述掺杂反应的化学物质。沉积的工艺方法具体为：原子层沉积（ALD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、大气压化学气相沉积（APCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。
采用上述技术方案，臭氧作为反应前驱物，使得交替堆叠形成的氧化铪和稀土氧化物原子层膜层均匀，厚度均匀。
在上述实施例的基础上，进一步地，形成的交替堆叠的氧化铪层和稀土氧化物层时，形成堆叠层的堆叠周期不同。
需要说明的是，不同的堆叠周期会带来不同形式的氧化铪层和稀土氧化物层，当交替堆叠的铪基铁电材料与稀土氧化物材料的堆叠周期相同时，形成一层稀土氧化物层和一层氧化铪层。
在本实施例中，一个堆叠周期内通入气源的顺序优选为：臭氧、四（二甲氨基）铪、臭氧、四甲基庚二酮镧。在具体沉积时采用的工艺是：在300摄氏度的腔体内，先通入10ppm臭氧，时间为3秒；然后通入10ppm的四（二甲氨基）铪，时间为2秒；接着通入10ppm的臭氧，时间是3秒；最后通入10ppm的四甲基庚二酮镧，时间是5秒。通过原子层沉积（ALD）工艺，可以制备得到氧化铪层和稀土氧化物层交替堆叠的稀土掺杂的铪基铁电材料。当然，四（二甲氨基）铪与四甲基庚二酮镧的重量比例除了可以采用上述1:1比例外，四（二甲氨基）铪与四甲基庚二酮镧的重量比还可以采用 (9~1): (1~9)来进行沉积，例如四（二甲氨基）铪与四甲基庚二酮镧的重量比为9:1或7:3或5:6或1:9等，获得稀土掺杂的铪基铁电材料。此外，稀土基气源除了四甲基庚二酮镧外，还可以采用四甲基庚二酮镝和/或四甲基庚二酮铈，当然也可以采用其它含有稀土元素的稀土基气源。铪基气源除了四（二甲氨基）铪外，还可以同时通入四（二甲氨基）锆、四（二甲氨基）硅、四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种。
在上述实施例的基础上，进一步地，通过调整一个堆叠周期内通入气源的顺序，还可以形成不同堆叠周期的氧化铪层和所述稀土氧化物层的堆叠层。例如：当一个堆叠周期内通入气源的顺序为在300摄氏度的腔体内，先通入10ppm臭氧，时间为3秒；然后通入10ppm的四甲基庚二酮镧，时间为5秒；接着通入10ppm的臭氧，时间是3秒；最后通入10ppm的四（二甲氨基）铪，时间为2秒，形成的堆叠周期为：形成两层稀土氧化物层与一层氧化铪层交替堆叠的堆叠层。
本实施例中的稀土元素包括但不限于La、Gd、Dy、Ce。
在上述实施例的基础上，进一步地，当含有稀土元素的物质为稀土基气源，铪基铁电材料为铪基气源时，共同通入稀土基气源和铪基气源，在臭氧存在下通过沉积方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。本实施例中，稀土基气源可以为带有稀土元素取代基的四甲基庚二酮，例如可以为四甲基庚二酮镧、四甲基庚二酮镝或四甲基庚二酮铈中的任意一种或几种；铪基气源可以为四（二甲氨基）铪。在共同沉积时采用的工艺是：原子层沉积（ALD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、大气压化学气相沉积（APCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。通过共同沉积工艺，获得稀土掺杂的铪基铁电材料。
在一个具体实施例中，铪基气源与稀土基气源共同沉积获得稀土掺杂的铪基铁电材料的具体工艺方法如下：在300摄氏度的腔体内，通入10 ppm的臭氧，在臭氧存在下，同时通入5ppm的四（二甲氨基）铪和5 ppm的四甲基庚二酮镧，沉积工艺是原子层沉积（ALD）、与大气压化学气相沉积（APCVD）或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）相结合的方式，沉积时间为10秒，制备得到稀土掺杂的铪基铁电材料。
当然，四（二甲氨基）铪与四甲基庚二酮镧的重量比例除了可以采用上述1：1_比例外，四（二甲氨基）铪与四甲基庚二酮镧的重量比还可以采用 (9~1): (1~9)来进行沉积，获得稀土掺杂的铪基铁电材料。此外，稀土基气源除了四甲基庚二酮镧外，还可以采用四甲基庚二酮镝或四甲基庚二酮铈，当然也可以是其它含有稀土元素的稀土基气源。
在上述实施例的基础上，进一步地，共同沉积时，当通入铪基气源四（二甲氨基）铪时，还同时通入四（二甲氨基）锆、四（二甲氨基）硅、四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种。
在上述实施例的基础上，进一步地，同时通入四（二甲氨基）锆和/或者四（二甲氨基）硅和/或者四（二甲氨基）铝，与四（二甲氨基）铪形成混合的铪基气源时，混合的铪基气源中，以四（二甲氨基）铪的重量计，通入的四（二甲氨基）锆或者四（二甲氨基）硅或者四（二甲氨基）铝与四（二甲氨基）铪的重量比为(9~1): (1~9)；沉积时，以稀土基气源的重量计，稀土基气源与混合的铪基气体的总重量比为(9~1): (1~9)。
在另一个具体实施例中，在300摄氏度的腔体内，通入10ppm的臭氧，在臭氧存在下，同时通入3ppm的四（二甲氨基）铪、5ppm的四（二甲氨基）锆、3ppm的四（二甲氨基）硅、2ppm的四（二甲氨基）铝和5ppm的四甲基庚二酮镧，采用原子层沉积（ALD）、与大气压化学气相沉积（APCVD）或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）相结合的方式，沉积时间是10秒，制备得到稀土掺杂的铪基铁电材料。
采用上述技术方案，稀土基气源和铪基气源的不同，形成的稀土掺杂的氧化物的厚度不同。
在上述实施例的基础上，当含有稀土元素的物质为稀土金属靶材，铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种或几种时，通过溅射方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。
在上述实施例的基础上，进一步地，稀土金属靶材与铪基铁电材料的添加量的重量比例为(1~5): (9~5)。
在一个具体实施例中，稀土金属靶材选择镧，铪基铁电材料选择_氧化铪，稀土金属靶材与铪基铁电材料添加量的重量比为(1~5): (9~5)，通过溅射工艺，具体溅射工艺条件如下：在300摄氏度的腔体内，先通入10ppm臭氧，时间为3秒；然后在射频磁控溅射镧，真空度5×10-4 帕，功率50瓦, 同时通入10ppm的四（二甲氨基）铪，时间是10秒；接着通入10ppm的臭氧，时间是3秒，制备得到稀土掺杂的铪基铁电材料。
在上述实施例的基础上，进一步地，对形成稀土掺杂的铪基铁电材料进行退火，退火的方式如下：惰性气体为氮气或氩气，采用激光、微波或快速热火的方式，在温度为350摄氏度至850摄氏度进行退火，退火时间为1秒至50秒。
采用上述技术方案，形成的退火处理后的稀土掺杂的铪基铁电材料，具有单晶单畴的特点，可有效改善半导体器件的疲劳特性和可靠性。
如图2所示，本发明还提供一种半导体器件，包括衬底1；以及栅极结构2，位于衬底1上方，栅极结构2包括：界面氧化层20；稀土氧化物层21，位于界面氧化层20上方；功函数层22，位于稀土氧化层21上方；金属层23，位于功函数层22上方；其中，稀土氧化物层21采用稀土掺杂铪基铁电材料。
在本实施例中，衬底1采用硅衬底。
采用上述技术方案，半导体器件的栅极结构2包括由稀土掺杂的铪基铁电材料形成的稀土氧化层21，增强了器件的负电容特性，通过极性反转特性，实现臂施加栅极电压更大的电势，实现在较小的栅极电压下，获得更大的驱动电流。
在上述实施例的基础上，进一步地，界面氧化层20为SiO2层或者SiO2和HfO2、Al2O3组合物层。
需要说明的是，界面氧化层20的形成方式为臭氧氧化、干氧氧化或者原子层沉积。
在上述实施例的基础上，进一步地，界面氧化层20的厚度为0.5至10纳米。
在上述实施例的基础上，进一步地，功函数层22为TiN层、TaN层、TiNx层、TaNx层、TiNSi层、Al层、TiAl层、TiAlx层、TiAlCx层、TiCx层、TaCx层中的任意一种或其中的多种材料形成的复合层。
需要说明的是，功函数层22为单层或者复合层与半导体器件为NMOS或者PMOS有关。当半导体器件为NMOS时，功率函数层22可以是单层，也可以是复合层；当半导体器件为PMOS时，功率函数层22可以是单层，也可以是复合层。
在上述实施例的基础上，进一步地，功函数层22的厚度为1至20纳米。
需要说明的是，功函数层22采用原子沉积或物理气相沉积的方式形成。
在上述实施例的基础上，进一步地，金属层23为TiN/W层、TiN层、AL层、Co层的任意一种或其中的多种材料形成的电极。
在上述实施例的基础上，进一步地，金属层23的厚度为10至100纳米。
需要说明的是，金属层23采用原子沉积或物理气相沉积的方式形成。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (22)
1.一种稀土掺杂铪基铁电材料，其特征在于，包括：铪基铁电材料，所述铪基铁电材料中掺杂有稀土元素，掺杂的所述稀土元素与所述铪基铁电材料中铪元素原子比例介于(0.1~0.9):1。
2.根据权利要求1所述的掺杂铪基铁电材料，其特征在于，所述铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的掺杂铪基铁电材料，其特征在于，所述稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的任意一种或多种元素。
4.一种稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将含有稀土元素的物质掺杂至铪基铁电材料中，形成稀土掺杂的铪基铁电材料；
在惰性气体中对所述稀土掺杂的铪基铁电材料进行退火，得到经退火处理后的稀土掺杂的铪基铁电材料。
5.根据权利要求4所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，当所述含有稀土元素的物质为稀土基气源，所述铪基铁电材料为铪基气源时，在臭氧存在下通过沉积方式形成氧化铪层和稀土氧化物层交替堆叠的稀土掺杂的铪基铁电材料。
6.根据权利要求5所述的掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，形成的交替堆叠的所述氧化铪层和所述稀土氧化物层时，形成堆叠层的堆叠周期不同。
7.根据权利要求6所述的掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，形成的堆叠周期为：形成两层所述稀土氧化物层与一层所述氧化铪层交替堆叠的堆叠层。
8.根据权利要求4所述的掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，当所述含有稀土元素的物质为稀土基气源，所述铪基铁电材料为铪基气源时，共同通入所述稀土基气源和所述铪基气源，在臭氧存在下通过沉积方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。
9.根据权利要求5~8任一项所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，所述稀土基气源为四甲基庚二酮镧、四甲基庚二酮镝或四甲基庚二酮铈中的任意一种或几种；所述铪基气源为四（二甲氨基）铪。
10.根据权利要求9所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，当通入所述四（二甲氨基）铪时，还同时通入四（二甲氨基）锆、四（二甲氨基）硅、四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种。
11.根据权利要求10所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，通入的所述四（二甲氨基）锆或者所述四（二甲氨基）硅或者所述四（二甲氨基）铝中的任意一种或几种时，以所述四（二甲氨基）铪的重量计，所述四（二甲氨基）锆或者所述四（二甲氨基）硅或者所述四（二甲氨基）铝与所述四（二甲氨基）铪的重量比为(9~1): (1~9)。
12.根据权利要求9所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，所述稀土基气源和所述铪基气源的重量比例为(9~1): (1~9)。
13.根据权利要求4所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，当所述含有稀土元素的物质为稀土金属靶材，所述铪基铁电材料为氧化铪、铪锆氧、铪硅氧或铪铝氧中的任意一种或几种时，通过溅射方式形成稀土掺杂的铪基铁电材料。
14.根据权利要求13所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，所述稀土金属靶材与所述铪基铁电材料的添加量的重量比例为(1~5): (9~5)。
15.根据权利要求4所述的稀土掺杂铪基铁电材料的制备方法，其特征在于，所述退火的方式如下：惰性气体为氮气或氩气，采用激光、微波或快速热火的方式，在温度为350摄氏度至850摄氏度进行退火，退火时间为1秒至50秒。
16.一种半导体器件，其特征在于，包括衬底；以及
栅极结构，位于所述衬底上方，所述栅极结构包括：
界面氧化层；
稀土氧化物层，位于所述界面氧化层上方；
功函数层，位于所述稀土氧化层上方；
金属层，位于所述功函数层上方；
其中，所述稀土氧化物层采用稀土掺杂铪基铁电材料。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，其特征在于，所述界面氧化层为SiO2层或者SiO2和HfO2、Al2O3组合物层。
18.根据权利要求16或17所述的半导体器件，其特征在于，所述界面氧化层的厚度为0.5至10纳米。
19.根据权利要求16所述的半导体器件，其特征在于，所述功函数层中含有的材料为TiN、TaN、TiNx、TaNx、TiNSi、Al、TiAl、TiAlx、TiAlCx、TiCx、TaCx中的任意一种或多种。
20.根据权利要求16或19所述半导体器件，其特征在于，所述功函数层的厚度为1至20纳米。
21.根据权利要求16所述的半导体器件，其特征在于，所述金属层中含有的材料为TiN/W、TiN、AL、Co中的任意一种或多种。
22.根据权利要求16或21所述的半导体器件，其特征在于，所述金属层的厚度为10至100纳米。
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