发明名称 在钙钛矿介电层退火期间控制氧分压之方法,以及由该方法制得之结构
摘要 本发明揭示一种在一钙钛矿介电层退火期间藉由提供一氧吸收层邻近该钙钛矿介电层而受控制的氧分压,及在包括一环境氧分压的环境中退火该钙钛矿介电层,致使该氧吸收层局部减少邻近该钙钛矿介电层的该氧分压低于该环境氧分压。如此,不需提供超高真空及/或超高纯度的周围环境便可退火一钙钛矿介电层。
申请公布号 TWI275111 申请公布日期 2007.03.01
申请号 TW092105492 申请日期 2003.03.13
申请人 北卡罗莱那州立大学 发明人 强-保罗 玛利亚;安格斯 伊恩 金恩
分类号 H01G4/10(2006.01) 主分类号 H01G4/10(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种在一钙钛矿介电层退火期间控制氧分压的 方法,其包括: 提供一氧吸收层邻近该钙钛矿介电层;及 在一包括一环境氧分压的环境中退火该钙钛矿介 电层致使该氧吸收层局部减少该钙钛矿介电层附 近的该氧分压至低于该环境氧分压。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该氧吸收层包 括至少一基础金属。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该钙钛矿介电 层包括受体掺杂钛酸锆酸铅。 4.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括在 一包括一环境氧分压至少约10-5 Torr及温度至少约 500℃的环境中退火该钙钛矿介电层。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括在 一包括一环境氧分压至少约10-3 Torr及温度至少约 500℃的环境中退火该钙钛矿介电层。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括在 一包括一环境氧分压介于约10-3 Torr及约10-2 Torr之 间及温度约为750℃的环境中退火该钙钛矿介电层 。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括在 一包含约百万分之五的氧的氮环境于大气压下退 火该钙钛矿介电层。 8.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括在 一得自一瓶装氮气钢瓶的氮环境于大气压下退火 该钙钛矿介电层。 9.如申请专利范围第1项之方法,其中在该退火后在 该钙钛矿介电层上相对该氧吸收层形成一电极以 产生一电容器。 10.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压的环境中退火该钙钛矿介 电层,致使该氧吸收层局部减少邻近该钙钛矿介电 层的该氧分压低于该环境氧分压及在该氧吸收层 及该钙钛矿介电层之间不会形成该氧吸收层的一 氧化物。 11.一种制造一电子结构的方法,其包括: 形成一受体掺杂钙钛矿介电层在一包括一基础金 属的导电层上;及 在一包括一环境氧分压的环境中退火该受体掺杂 钙钛矿层,致使包括一基础金属的该导电层吸收该 受体掺杂钙钛矿介电层附近的氧,而局部减少该受 体掺杂钙钛矿介电层中的该氧分压低于该环境氧 分压。 12.如申请专利范围第11项之方法,其中该受体掺杂 钙钛矿介电层包括钙掺杂钛酸锆酸铅。 13.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压至少约10-5 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该受体掺杂钙钛矿介电层。 14.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压至少约10-3 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该受体掺杂钙钛矿介电层。 15.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压介于约10-3 Torr及约10-2 Torr 之间及温度约为750℃的环境中退火该受体掺杂钙 钛矿介电层。 16.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一包含约百万分之五的氧的一氮环境于大气压 下退火该受体掺杂钙钛矿介电层。 17.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一得自一瓶装氮气钢瓶的氮环境于大气压下退 火该受体掺杂钙钛矿介电层。 18.如申请专利范围第11项之方法,其中在该退火后 在该受体掺杂钙钛矿介电层上相对该包括一基础 金属的该导电层形成一电极以产生一电容器。 19.如申请专利范围第11项之方法,其中该导电层包 括一基础金属,其包括一核心层,包括一基础金属 具有相对面及一电镀层包括一基础金属位于该相 对面之一的上,及其中形成包括在该电镀层上形成 该受体掺杂钙钛矿介电层。 20.如申请专利范围第11项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压的环境中退火该受体掺杂 钙钛矿介电层,致使包括一基础金属的该导电层吸 收邻近该受体掺杂钙钛矿介电层的氧而局部减少 该受体掺杂钙钛矿介电层的该氧分压低于该环境 氧分压及在该导电层及该钙钛矿介电层之间不会 形成该基础金属的一氧化物。 21.一种制造一电子结构的方法,其包括: 提供一金属箔,其包括一电镀层,其包括一基础金 属及一包括一基础金属于其上的核心层; 形成一钙钛矿介电层在该电镀层上;及 在一包括一环境氧分压至少约10-5 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该钙钛矿介电层。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一包括该环境氧分压至少约10-3 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该钙钛矿介电层。 23.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一包括该环境氧分压介于约10-3 Torr及约10-2 Torr 之间及温度至少为约500℃的环境中退火该钙钛矿 介电层。 24.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压介于约10-3 Torr及约10-2 Torr 之间及温度约为750℃的环境中退火该钙钛矿介电 层。 25.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一包含约百万分之五的氧的氮环境于大气压下 退火该钙钛矿介电层。 26.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一得自一瓶装氮气钢瓶的氮环境于大气压下退 火该钙钛矿介电层。 27.如申请专利范围第21项之方法,其中在该第一电 镀层上形成一钙钛矿介电层包括直接在该电镀层 上形成一钙钛矿介电层。 28.如申请专利范围第21项之方法,其中在该退火后 在该钙钛矿介电层上相对该金属箔形成一电极以 产生一电容器。 29.如申请专利范围第21项之方法,其中该钙钛矿介 电层包括钙掺杂钛酸锆酸铅,其中该核心层包括铜 及其中该电镀层包括镍。 30.如申请专利范围第21项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压至少约10-5 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该钙钛矿介电层而不会在该 电镀层及该钙钛矿介电层之间形成该第一电镀层 的氧化物。 31.一种在一层的退火期间控制氧分压的方法,其包 括: 提供一氧吸收层邻近该层;及 在一包括一环境氧分压的环境中退火该层致使该 氧吸收层局部减少该层附近的该氧分压至低于该 环境氧分压。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该氧吸收层 包括至少一基础金属。 33.如申请专利范围第31项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压至少约10-5 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该层。 34.如申请专利范围第31项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压至少约10-3 Torr及温度至少 约500℃的环境中退火该层。 35.如申请专利范围第31项之方法,其中该退火包括 在一包括一环境氧分压介于约10-3 Torr及约10-2 Torr 之间及温度约为750℃的环境中退火该层。 36.如申请专利范围第31项之方法,其中该退火包括 在一包含约百万分之五的氧的氮环境于大气压下 退火该层。 37.如申请专利范围第31项之方法,其中该退火包括 在一得自一瓶装氮气钢瓶的氮环境于大气压下退 火该层。 38.一种电子结构,其包括: 一钙钛矿介电层;及 一含氧层,其具有一第一面邻近该钙钛矿介电层, 一第二面相对该钙钛矿介电层及一中心区介于其 间,该含氧层在中心区具有氧浓度低于至少其中该 等第一及第二面之一附近的氧浓度。 39.如申请专利范围第38项之结构,其中该含氧层在 中心区具有该氧浓度低于其中该等第一及第二面 附近的该氧浓度。 40.如申请专利范围第38项之结构,其中该含氧层的 该氧浓度从该第二面附近减少至该第一面附近。 41.如申请专利范围第38项之结构,其中该含氧层的 该氧浓度从该第二面附近减少至该中心区及从该 第一面附近减少至该中心区。 42.如申请专利范围第38项之结构,其中该含氧层包 括: 一第一电镀层,其包括镍位于该钙钛矿介电层上; 一核心层,其包括铜位于该第一电镀层上相对该钙 钛矿介电层;及 一第二电镀层,其包括镍位于该核心层上相对该第 一电镀层。 43.如申请专利范围第42项之结构,其中该核心层包 括一平均氧浓度小于该第二电镀层的氧浓度,及该 第一电镀层包括一平均氧浓度小于该核心层的氧 浓度。 44.如申请专利范围第43项之结构,其中该氧浓度从 该第二电镀层附近指数减少经该核心层至该第一 面附近。 45.如申请专利范围第42项之结构,其中该核心层包 括一平均氧浓度小于该等第一及第二电镀层的氧 浓度。 46.如申请专利范围第45项之结构,其中该核心层包 括一中心区及其中该氧浓度从该第二电镀层附近 指数减少经过该核心层至该中心区及从该第一电 镀层附近至该中心区。 47.如申请专利范围第38项之结构,进一步包括一层 包括金属位在该钙钛矿介电层上,相对该含氧层以 产生一电容器。 48.如申请专利范围第42项之结构,其中该钙钛矿介 电层直接位在该第一电镀层上。 49.如申请专利范围第48项之结构,进一步包括一氧 化镍层位在该第二电镀层上相对该核心层。 50.如申请专利范围第42项之结构,其中该核心层实 质上比该等第一及第二电镀层较厚。 51.如申请专利范围第42项之结构,其中该核心层实 质上比该钙钛矿介电层较厚。 52.如申请专利范围第42项之结构,其中该等第一及 第二电镀层的厚度约为4 m,及其中该核心层的厚 度约为17 m。 53.如申请专利范围第38项之结构,其中该钙钛矿介 电层包括钛酸锆酸铅。 54.如申请专利范围第53项之结构,其中该钛酸锆酸 铅包括钙掺杂钛酸锆酸铅。 55.如申请专利范围第52项之结构,其中该钙钛矿介 电层的厚度小于约1 m。 图式简单说明: 图1至4为根据本发明的各种具体实施例在退火期 间根据本发明的各种具体实施例的电子结构的断 面示意图。 图5及6为根据本发明的各种具体实施例形成的根 据本发明的各种具体实施例的电子结构的断面示 意图。 图7A及8A为根据本发明各种具体实施例形成的其他 电子结构的断面示意图。 图7B及8B分别为根据本发明各种具体实施例图7A及8 A的结构的氧浓度曲线图。
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