一种用于电子元器件的硅基铁电夹心结构及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于电子元器件的硅基铁电夹心结构的制备方法，首先制备PZT和PT先驱溶胶备用，在单晶硅衬底上生长二氧化硅，再在溅射一层金属Pt/Ti层作底层电极，在其上旋涂一层PT溶胶，再旋涂一层PZT溶胶，最后在铁电薄膜表面旋涂一层正胶，光刻，溅射一层金属Pt/Ti层，正胶剥离形成顶层电极，即得本发明的用于电子元器件的夹心结构。本发明方法降低了铁电薄膜的退火温度，从而提高了铁电薄膜的制备工艺与微电子工艺的兼容性。

主权项

1、一种用于电子元器件的硅基铁电夹心结构的制备方法，其特征在于，该制备 方法包括以下各步骤： (1)制备Pb_x(Zr_yTi_1-y)O₃即PZT先驱溶胶备用，使其中x＝0.9～1.1，y＝0.4～0.6： 根据PZT组分称取相应量的醋酸铅，硝酸锆和钛酸四丁酯溶于有机溶剂中； (2)制备PT先驱溶胶备用，使其中Pb的含量在0.9～1.1之间：根据PT组分 称取相应量的醋酸铅和钛酸四丁酯溶于有机溶剂中； (3)在单晶硅衬底上热氧化生长一层5000的二氧化硅，氧化过程由干氧-湿氧 -干氧三步组成； (4)在二氧化硅层上射频磁控溅射一层金属Pt/Ti层作底层电极，Pt层厚度为 1000～2000，Ti层厚度为50～100，溅射环境温度120℃，溅射频率13.56MHz； (5)在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上旋涂一层上述第2步制备的PT溶胶，然后在380℃ 环境中预热处理1分钟去除有机溶剂，再在600℃环境中热处理2分钟彻底去除有机 组分，最后使PT层的厚度在0.01～0.1μm； (6)在上述PT层上旋涂一层第1步制备的PZT溶胶，然后在380℃环境中预 热处理1分钟去除有机溶剂，再在600℃环境中热处理2分钟彻底去除有机组分，重 复旋涂和预热处理后使PZT薄膜厚度达到0.15～2μm； (7)在PZT薄膜表面旋涂一层PT层，然后在380℃环境中预热处理1分钟去 除有机溶剂，再在600℃环境中热处理2分钟彻底去除有机组分，PT层的厚度在0.01～ 0.1μm； (8)将上述制备的PT/PZT/PT薄膜在700℃环境中热处理30分钟即获得铁电薄 膜； (9)在铁电薄膜表面旋涂一层正胶，根据顶层电极位置有选择地光刻，再溅射 一层金属Pt/Ti层，溅射温度为46℃，溅射频率13.56MHz，正胶剥离形成顶层电极， 其中Pt层厚度为800～1000，Ti层厚度为50～100，即得用于电子元器件的硅基 铁电夹心结构。