[發明專利]一種測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法

有效

• 申請號: 201810292842.7
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108428640B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 田莉;孫璟蘭;王建祿;孟祥建
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L35/34
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

1.一種測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，該器件具備Si/Si₃N₄/SiO₂/TiO₂/LaNiO₃/PbZr_xTi_1-xO₃/Pt絕熱的微橋結構，其特征在于，制備方法包括如下步驟：

(1)在Si襯底上依次制備SiO₂、Si₃N₄薄膜、緩沖層TiO₂薄膜、底電極LNO薄膜和鐵電薄膜PbZr_xTi_1-xO₃；其中LNO薄膜采用溶膠-凝膠法制備，并采用快速退火法進行退火；

(2)在鐵電薄膜PbZr_xTi_1-xO₃表面進行光刻，然后經過Ar離子刻蝕至LNO薄膜層，獲得鐵電薄膜PbZr_xTi_1-xO₃圖形；

(3)在LNO薄膜和鐵電薄膜PbZr_xTi_1-xO₃表面進行光刻，然后經過Ar離子刻蝕至Si₃N₄薄膜層，獲得LNO底電極圖形；

(4)采用化學氣相沉積方法在步驟(3)所得的器件表面上制備SiO₂介質膜，通過光刻、Ar離子刻蝕步驟，得到環形狀的SiO₂介質膜；

(5)采用lift-off方法在步驟(4)所得SiO₂介質膜上獲得Pt溫度傳感器的引腳圖形，在lift-off過程中Pt薄膜采用雙離子束濺射方法制備；

(6)采用lift-off方法獲得彎曲的Pt溫度傳感器圖形，在lift-off過程中Pt薄膜采用雙離子束濺射方法制備；

(7)在步驟(6)所得器件上光刻腐蝕孔，最后制備微橋，獲得測試鐵電薄膜電熱效應的器件。

2.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，其中襯底材料Si為100取向的單晶，SiO₂薄膜的厚度為200～300nm，Si₃N₄薄膜的厚度為100～200nm，TiO₂薄膜的厚度為30～60nm，LNO的厚度為120～200nm，PZT薄膜的厚度為100～500nm。

3.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，光刻工藝包括為涂膠、前烘、紫外曝光、顯影、沖洗、后烘過程；其中，涂膠即旋涂光刻膠的轉速為3000～5000轉/分鐘；前烘溫度為70～85℃，時間10～30分鐘；紫外曝光的時間為15～25秒；顯影采用AZ1500顯影液顯影，時間為1～2分鐘；沖洗采用電阻為18.2MΩ的純凈水進行；后烘溫度為90～120℃，時間為10～20分鐘。

4.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，鐵電薄膜為PZT或BaTiO₃鈣鈦礦鐵電薄膜；鐵電薄膜PZT采用溶膠-凝膠法制備，其中PZT前驅體以乙二醇甲醚或乙酰丙酮為溶劑配制成溶液。

5.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，LNO的退火方式為分三個階段進行：第一階段為200℃溫度下退火240s；第二階段為380℃下退火240s，第三階段為650℃下退火240s。

6.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，采用雙離子束濺射方法制備彎曲狀的Pt電阻溫度傳感器時，室溫下Pt電阻的值為400～600歐姆。

7.根據權利要求1所述的測試鐵電薄膜電熱效應器件的制備方法，其特征在于，在制備Pt引腳之前需制備SiO₂介質膜或介質環，其制備方法具體為：首先采用化學氣相沉積方法在步驟(3)所得器件表面制備SiO₂介質膜，然后通過光刻和Ar離子刻蝕，得到SiO₂介質膜圖形。