[发明专利]一种金属-铁电体-绝缘体-半导体结构的制备方法

摘要

一种金属-铁电体-绝缘体-半导体结构的制备方法，它是一种MFIS结构中Bi2SiO5绝缘层的原位生长技术，其特征在于：利用氧化铋易挥发性，通过Bi盐前驱体溶胶在热处理过程中生成Bi2O3，在铁电层BiFeO3生长温度下一方面与Si衬底上的非晶SiO2反应生成绝缘层，同时另一方面补充铁电层生长过程中所缺失的Bi；该方法有七大步骤。本发明构思科学，工艺简单，在微电子新材料技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

主权项

一种金属‑铁电体‑绝缘体‑半导体结构的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：Bi氧化物前驱体溶胶由硝酸铋（Bi(NO3)3·6H2O）与柠檬酸按摩尔比1：1.5溶于乙二醇独甲醚中，所得溶液浓度为0.15mol/L；步骤二：BiFeO3溶胶前驱体溶液由硝酸铋（Bi(NO3)3·6H2O），硝酸铁（(FeNO3)3·6H2O）与柠檬酸按阳离子摩尔比1：1.5溶于乙二醇独甲醚中，所得溶液浓度为0.2mol/L，搅拌均匀后静置24小时；步骤三：Si基片依次采用去离子水、无水乙醇和去离子水在超声环境中清洗10分钟，之后置于快速热处理炉中迅速升温至500°C保温5分钟后冷却至室温；步骤四：将处理后的Si基片置于匀胶机上，旋涂一层Bi氧化物前驱体溶胶，转速3000rpm，旋涂时间30秒，成膜后将所成膜在80°C下烘干半小时，放入快速热处理炉，迅速升温至200°C保温5分钟，然后再快速升温至400°C保温5分钟，降温后得到由一层薄Bi2O3覆盖的Si基片；步骤五：在Bi2O3覆盖的基片上旋涂BiFeO3溶胶，转速4000rpm，旋涂时间30秒，成膜，将所成湿膜在80°C下烘干半小时，放入快速热处理炉进行有机物分解排焦热处理：迅速升温至200°C保温5分钟，然后再快速升温至400°C保温5分钟，降温后重复以上工艺，通过控制旋涂次数，得到预定厚度的无定形薄膜；步骤六：最后一次旋涂的BiFeO3薄膜在400°C保温5分钟后迅速升温至结晶温度625°C保温5分钟，使得BiFeO3薄膜结晶的同时，Bi2O3与Si表面自然氧化形成的无定型SiO2反应原位生成Bi2SiO5，得到BiFeO3/Bi2SiO5/Si结构；步骤七：溅射电极材料——金属铂电极，即构成基于BiFeO3铁电薄膜的MFIS结构。