[發明專利]一種硅集成BTO薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010889808.5
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112133753B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 劉明;羅健;金靚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;C23C16/40;C23C14/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種硅集成BTO薄膜，其特征在于，包括Si基片、8Al₂O₃:96HfO₂過渡層和BaTiO₃薄膜，8Al₂O₃:96HfO₂過渡層設置于Si基片表面，BaTiO₃薄膜設置于8Al₂O₃:96HfO₂過渡層表面；

所述Si基片為硼元素摻雜的P型(100)取向的Si基片；

所述8Al₂O₃:96HfO₂過渡層的厚度為10-50nm。

2.根據權利要求1所述的一種硅集成BTO薄膜，其特征在于，所述BaTiO₃薄膜的厚度為20-600nm。

3.一種硅集成BTO薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下過程：

采用原子層沉積方法在Si基片上生長8Al₂O₃:96HfO₂過渡層；

采用射頻磁控濺射方法在8Al₂O₃:96HfO₂過渡層上生長BaTiO₃薄膜，射頻磁控濺射完成后進行退火，得到所述硅集成的BTO薄膜；

其中，射頻磁控濺射采用BaTiO₃陶瓷靶材，真空度不大于10^-5mbar，工作氣體為氬氣與氧氣的混合氣體；

所述Si基片為硼元素摻雜的P型(100)取向的Si基片；

所述8Al₂O₃:96HfO₂過渡層的厚度為10-50nm。

4.根據權利要求3所述的一種硅集成BTO薄膜的制備方法，其特征在于，采用射頻磁控濺射方法在8Al₂O₃:96HfO₂過渡層上生長BaTiO₃薄膜時，濺射氣壓為0.2-0.4 mbar，射頻濺射功率為95-100W，襯底溫度為700℃-850℃，靶材與襯底的距離為50-55mm。

5.根據權利要求3所述的一種硅集成BTO薄膜的制備方法，其特征在于，進行退火時，向磁控濺射腔內通入混合氣體，使真空度至200-400mbar，并在該真空度及700℃-850℃溫度下保溫10-15min，隨后緩慢冷卻至室溫，得到所述硅集成的BaTiO₃薄膜，所述混合氣體由氬氣與氧氣按照體積比1：1混合而成。

6.根據權利要求3所述的一種硅集成BTO薄膜的制備方法，其特征在于，所述BaTiO₃薄膜的厚度為20-600nm。