[实用新型]铁电存储器用铁电薄膜电容

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铁电薄膜电容及其制备方法。

背景技术

铁电随机存储器(FeRAM)与传统的半导体存储器相比有许多突出的优点，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。具有金属Pt/铁电薄膜/金属Pt(MFM)结构的PZT铁电电容作为FeRAM的主要存储介质具有较大的疲劳速率和较差的漏电流特性，并且直接在金属Pt上制备的铁电薄膜结晶性能较差，影响到材料的性能。如果直接采用氧化物电极不仅制备困难，在上面制备的铁电薄膜，一般漏电流较大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种铁电存储器用铁电薄膜电容，本实用新型铁电薄膜电容疲劳速率小，漏电流较小。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是，一种铁电存储器用铁电薄膜电容，依次由硅基底、二氧化硅阻挡层、二氧化钛粘结层、下电极金属层、下缓冲层、铁电薄膜层、上缓冲层、上电极金属层组成；二氧化钛粘结层的厚度为10～30nm；下电极金属层的厚度为100nm～200nm；下缓冲层的厚度为5～20nm；铁电薄膜层的厚度为200nm～500nm；上缓冲层的厚度为100nm～200nm；上电极金属层的厚度为80nm～150nm；下缓冲层、上缓冲层的材料为LSMO超大磁电阻材料，铁电薄膜层的材料为掺Ta的PZT。

所述铁电薄膜层的厚度为300nm～400nm。

本实用新型与现有技术相比的优点是：

(1)本实用新型PZT铁电薄膜电容结晶性能良好、表面致密均匀、剩余极化大、矫顽场小，且具有较好的疲劳特性。

(2)所需衬底温度较低；与集成工艺的兼容性好；制得的薄膜不需要或者只需要较低温度的热处理就具有铁电性。

附图说明

图1为本实用新型铁电薄膜电容一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

由图1所示，本实用新型一种铁电存储器用铁电薄膜电容，依次由硅基底1、二氧化硅阻挡层2、二氧化钛粘结层3、下电极金属层4、下缓冲层5、铁电薄膜层6、上缓冲层7、上电极金属层8组成；二氧化钛粘结层3的厚度为10～30nm；下电极金属层4的厚度为100nm～200nm，下电极金属层4通常为铂Pt；下缓冲层5的厚度为5～20nm；铁电薄膜层6的厚度为200nm～500nm；上缓冲层7的厚度为100nm～200nm；上电极金属层8的厚度为80nm～150nm，上电极金属层8可为铂或铝；下缓冲层5、上缓冲层7的材料为LSMO超大磁电阻材料；铁电薄膜层6的材料为掺Ta的PZT。

本实用新型铁电存储器用铁电薄膜电容制备方法举例：

本实用新型铁电存储器用铁电薄膜电容的一种制备方法，包括

①将硅基底1按标准CMOS工艺进行表面处理和清洗；

②采用热氧化法，在硅基底1表面生成150nm厚的二氧化硅阻挡层2；

③采用磁控溅射法在二氧化硅阻挡层2上制备20nm厚的二氧化钛粘结层3，其磁控溅射的工艺条件为：溅射气压1.5Pa，溅射基片温度200℃，溅射气氛为O₂∶Ar＝1∶9；

④采用磁控溅射法在二氧化钛粘结层3上制备150nm厚的下电极金属层Pt4，其磁控溅射的工艺条件为：溅射气压1Pa，溅射基片温度200℃，溅射气氛为Ar气；

⑤采用标准固相反应法制备LSMO靶材，LSMO超大磁电阻材料可为名义化学式(La_2/3Sr_1/3)MnO₃，选用如下制备工艺：按化学计量比1/3∶1/3∶1称取高纯La₂O₃，SrCO₃，MnCO₃粉末，混合均匀后球磨10小时，在1100℃预烧8小时，球磨10小时，在20MP的压力下压制成靶，最后在1400℃烧结12小时成型；

⑥采用磁控溅射法在下电极金属层Pt4上制备15nm厚的下缓冲层5，磁控溅射的工艺条件为：溅射气压2Pa，溅射基片温度为600℃，溅射气氛为O₂∶Ar＝1∶1，磁控溅射使用的LSMO靶材为上述⑤制备；