[發明專利]一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法

有效

• 申請號: 201710393507.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107134524B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 張易軍;劉明;任巍;葉作光;張樂
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對潔凈的鐵電單晶基片旋涂光刻膠，旋涂后進行恒溫干燥；

2)對旋涂有光刻膠的鐵電單晶基片進行紫外曝光處理；

3)對紫外曝光處理后的鐵電單晶基片進行顯影處理，顯影處理后進行清洗干燥；

4)利用磁控濺射在顯影處理后的鐵電單晶基片上濺射一層惰性金屬薄膜作為濕法刻蝕掩膜層；

5)將濺射有濕法刻蝕掩膜層的鐵電單晶基片放入丙酮溶液中進行超聲清洗，洗掉光刻膠后清洗干燥；

6)將洗掉光刻膠的濺射有濕法刻蝕掩膜層的鐵電單晶基片放入濕法刻蝕溶液里進行濕法刻蝕處理，得到具有鰭式三維結構的鐵電單晶基片；

7)對具有鰭式三維結構的鐵電單晶基片進行電感耦合等離子體刻蝕處理，以去除鐵電單晶基片上的濕法刻蝕掩膜層；

8)對去除了濕法刻蝕掩膜層的鐵電單晶基片進行若干次原子層沉積循環，沉積三維均勻保形的Fe₃O₄磁性薄膜，即得到鰭式三維多鐵異質結；

所述步驟2)中紫外曝光處理包括：將旋涂有光刻膠的鐵電單晶基片放到紫外曝光機上，并蓋上掩膜版進行10-20秒的紫外曝光；所述步驟3)中顯影處理包括：將紫外曝光處理后的鐵電單晶基片放入顯影液中顯影30-50秒，且顯影過程中不斷晃動鐵電單晶基片；

所述步驟4)中磁控濺射包括：依次在鐵電單晶基片上濺射50-100nm的Cr和100-200nm的Au薄膜；所述步驟7)中采用Ar離子去除Cr和Au薄膜；

所述步驟6)中濕法刻蝕溶液包括體積比為10:10:1的HCl、H₂O和HF；

所述步驟8)中原子層沉積前將鐵電單晶基片放入硫酸和雙氧水的混合溶液中進行功能化處理，功能化處理后進行清洗干燥；

所述步驟8)中原子層沉積循環采用二茂鐵蒸汽為鐵源，以氧氣為氧源，每次原子層沉積循環包括：首先進行1～4s氧氣源脈沖；然后用氮氣清洗6-16s；其次進行0.1～0.4s二茂鐵源脈沖；最后用氮氣清洗6～16s。

2.根據權利要求1所述的一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法，其特征在于，所述步驟1)中鐵電單晶基片上旋涂的光刻膠的厚度為2-3微米。

3.根據權利要求1所述的一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法，其特征在于，所述混合溶液中硫酸和雙氧水的體積比為4:1。

4.根據權利要求1所述的一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法，其特征在于，所述步驟8)中原子層沉積循環前將鐵電單晶基片在真空反應腔體的惰性氣體氣氛下加熱至350～450℃。

5.根據權利要求4所述的一種采用原子層沉積法制備鰭式三維多鐵異質結的方法，其特征在于，所述原子層沉積循環采用響應速度為毫秒級的ALD脈沖閥來控制二茂鐵蒸汽和氧氣的量。