[實(shí)用新型]鐵電存儲器用鐵電薄膜電容

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620157557.7
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN200976351Y
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于軍;王耘波;彭剛;周文利;高俊雄
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種鐵電薄膜電容及其制備方法。

背景技術(shù)

鐵電隨機(jī)存儲器(FeRAM)與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲器相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。具有金屬Pt/鐵電薄膜/金屬Pt(MFM)結(jié)構(gòu)的PZT鐵電電容作為FeRAM的主要存儲介質(zhì)具有較大的疲勞速率和較差的漏電流特性，并且直接在金屬Pt上制備的鐵電薄膜結(jié)晶性能較差，影響到材料的性能。如果直接采用氧化物電極不僅制備困難，在上面制備的鐵電薄膜，一般漏電流較大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種鐵電存儲器用鐵電薄膜電容，本實(shí)用新型鐵電薄膜電容疲勞速率小，漏電流較小。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種鐵電存儲器用鐵電薄膜電容，依次由硅基底、二氧化硅阻擋層、二氧化鈦粘結(jié)層、下電極金屬層、下緩沖層、鐵電薄膜層、上緩沖層、上電極金屬層組成；二氧化鈦粘結(jié)層的厚度為10～30nm；下電極金屬層的厚度為100nm～200nm；下緩沖層的厚度為5～20nm；鐵電薄膜層的厚度為200nm～500nm；上緩沖層的厚度為100nm～200nm；上電極金屬層的厚度為80nm～150nm；下緩沖層、上緩沖層的材料為LSMO超大磁電阻材料，鐵電薄膜層的材料為摻Ta的PZT。

所述鐵電薄膜層的厚度為300nm～400nm。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)本實(shí)用新型PZT鐵電薄膜電容結(jié)晶性能良好、表面致密均勻、剩余極化大、矯頑場小，且具有較好的疲勞特性。

(2)所需襯底溫度較低；與集成工藝的兼容性好；制得的薄膜不需要或者只需要較低溫度的熱處理就具有鐵電性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型鐵電薄膜電容一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

由圖1所示，本實(shí)用新型一種鐵電存儲器用鐵電薄膜電容，依次由硅基底1、二氧化硅阻擋層2、二氧化鈦粘結(jié)層3、下電極金屬層4、下緩沖層5、鐵電薄膜層6、上緩沖層7、上電極金屬層8組成；二氧化鈦粘結(jié)層3的厚度為10～30nm；下電極金屬層4的厚度為100nm～200nm，下電極金屬層4通常為鉑Pt；下緩沖層5的厚度為5～20nm；鐵電薄膜層6的厚度為200nm～500nm；上緩沖層7的厚度為100nm～200nm；上電極金屬層8的厚度為80nm～150nm，上電極金屬層8可為鉑或鋁；下緩沖層5、上緩沖層7的材料為LSMO超大磁電阻材料；鐵電薄膜層6的材料為摻Ta的PZT。

本實(shí)用新型鐵電存儲器用鐵電薄膜電容制備方法舉例：

本實(shí)用新型鐵電存儲器用鐵電薄膜電容的一種制備方法，包括

①將硅基底1按標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝進(jìn)行表面處理和清洗；

②采用熱氧化法，在硅基底1表面生成150nm厚的二氧化硅阻擋層2；

③采用磁控濺射法在二氧化硅阻擋層2上制備20nm厚的二氧化鈦粘結(jié)層3，其磁控濺射的工藝條件為：濺射氣壓1.5Pa，濺射基片溫度200℃，濺射氣氛為O₂∶Ar＝1∶9；

④采用磁控濺射法在二氧化鈦粘結(jié)層3上制備150nm厚的下電極金屬層Pt4，其磁控濺射的工藝條件為：濺射氣壓1Pa，濺射基片溫度200℃，濺射氣氛為Ar氣；

⑤采用標(biāo)準(zhǔn)固相反應(yīng)法制備LSMO靶材，LSMO超大磁電阻材料可為名義化學(xué)式(La_2/3Sr_1/3)MnO₃，選用如下制備工藝：按化學(xué)計(jì)量比1/3∶1/3∶1稱取高純La₂O₃，SrCO₃，MnCO₃粉末，混合均勻后球磨10小時(shí)，在1100℃預(yù)燒8小時(shí)，球磨10小時(shí)，在20MP的壓力下壓制成靶，最后在1400℃燒結(jié)12小時(shí)成型；

⑥采用磁控濺射法在下電極金屬層Pt4上制備15nm厚的下緩沖層5，磁控濺射的工藝條件為：濺射氣壓2Pa，濺射基片溫度為600℃，濺射氣氛為O₂∶Ar＝1∶1，磁控濺射使用的LSMO靶材為上述⑤制備；