[發明專利]一種PEALD低溫制備鐵電薄膜的方法及鐵電薄膜

有效

• 申請號: 201811002707.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109055916B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 廖敏;游朋先;鄭帥至;彭強祥;尹路;周益春
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/50;C23C16/40
• 代理公司: 11489 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳超

1.一種PEALD低溫制備鐵電薄膜的方法，其特征在于，包括：

S1：用襯底材料制備襯底；

S2：在第一預設溫度范圍內，采用等離子增強原子層沉積方法對所述襯底進行處理，得到預定厚度的鐵電薄膜；

其中，所述步驟S2具體包括：

S21：向反應腔室中通入載氣，通入載氣的同時將反應腔室溫度升高至220-330℃，并保持恒溫，且控制壓強范圍為150-185mtorr；

S22：將至少兩種金屬源前驅體和/或氧源前驅體按預定順序對所述襯底分別進行脈沖疊層，并在每兩次脈沖疊層之間進行一次載氣吹掃，得到鐵電薄膜預成型品；

S23：對所述鐵電薄膜預成型品在第二預設溫度范圍內退火第一預定時長，得到所述20-30納米厚的鐵電薄膜。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述襯底材料采用p型中阻Si(100)。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

S11：將襯底材料放入溫度為120℃的SPM溶液中保溫8-15分鐘；

S12：再轉移至溫度為80℃的sc-2溶液中保溫9-12分鐘；

S13：放入氫氟酸溶液中浸泡25-40秒，得到襯底；

其中，所述sc-2溶液是一種硅片化學清洗液，所述sc-2溶液為H₂O₂:HCl:H₂O＝5:5:25的混合溶液；

所述SPM溶液是一種具有很強的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液，并將有機污染物氧化成CO₂和H₂O的清洗的溶液，用于去除硅片表面的有機污物和部分金屬。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S22具體包括：

S221：在150-185mtorr壓強下通入所述金屬源前驅體脈沖疊層1-15秒；

S222：降低壓強，并在壓強80-90mtorr下，進行所述載氣吹掃1-40秒；

S223：在80-90mtorr壓強下，通入所述氧源前驅體進行脈沖疊層1-15秒；

S224：鼓入所述載氣吹掃1-40秒；

S225：將所述步驟S221-S224重復1-N次；所述N為大于1的重復次數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S23具體包括：

S231：調節反應腔室溫度550-650℃，且在該溫度下恒溫20-30秒；

S232：再調節反應腔室溫度至室溫，并通入載氣20-40秒，得到并取出20-30納米厚的鐵電薄膜。

6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述載氣為惰性氣體。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述金屬源前驅體包括鉿源前驅體、鋯源前驅體、鉛源前驅體和/或鈦源前驅體。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧源前驅體包括H₂O前驅體、O₂前驅體和/或O₃前驅體。

9.一種鐵電薄膜，其特征在于，采用如權利要求1-8任一項所述的鐵電薄膜的制備方法制備而成。