[发明专利]一种三维结构PZT电容及其MOCVD制备方法

权利要求书

1.一种三维结构PZT电容，其特征在于，该PZT电容在纵截面上从下到上依次含有：

中间部位凹下的三维结构硅支撑衬底，使用感应耦合等离子体ICP刻蚀形成，

下电极，由至少包括Ir、Pt/Ti、Ru、Cu、金红石型结构氧化物、钙钛矿型结构氧化物在内的材料溅射或蒸发形成，PZT薄膜介质结构，用直接液体输运式MOCVD(DLI-MOCVD)形成，其中，Pb为27％，Zr为55％，Ti为18％，

上电极，由至少包括Ir、Pt/Ti、Ru、Cu、金红石型结构氧化物、钙钛矿型结构氧化物在内的材料溅射或蒸发形成。

2.根据权利要求1所述的三维结构PZT电容，其特征在于，所述三维结构硅支撑衬底是中间部位凸起。

3.根据权利要求1所述的三维结构PZT电容，其特征在于，所述三维结构支撑是中间部位凹下的铱衬底。

4.一种三维结构PZT电容的MOCVD制备方法，其特征在于，所述MOCVD制备方法依次含有如下步骤：

步骤(1)配置先驱体溶液：

设定摩尔浓度为0.14mol/L，四氢呋喃为30ml，四-乙二醇二甲醚为4ml，Pb为27％，Zr为55％，Ti为18％，按下式计算Pb、Zr、Ti的单质用量，制成总溶剂体积为0.034L的先驱体溶液：

单质用量＝单质元素百分比×溶质摩尔浓度×总溶剂体积×摩尔质量

其中，相当于单质用量的三种单质固态源分别为Pb(THD)₂、Zr(THD)₂以及Ti(O-iPr)₂(THD)₂，其摩尔质量依次分别为572g/mol、452g/mol以及526g/mol，从而得到

Pb＝0.735g，Zr＝1.183g，Ti＝0.451g；

步骤(2)用直接液体输运式MOCVD(DLI-MOCVD)制备PZT薄膜材料，

步骤(2.1)在系统停止状态，检查系统是否达到运行要求，在检查一切正常后，手动切换到安全状态；

步骤(2.2)把高纯Ar气充入系统，当系统腔体内外压力平衡时，开启舱门，把加载好衬底基片的片托，平稳的送入腔体并稳定后，再关闭舱门，把腔体抽真空至0-15Torr，检查包括加热丝温度、Ar气、O₂气流量在内的工艺参数，在一切正常并稳定后，切换到运行状态；

步骤(2.3)设定：

系统参数：载气Ar的流量7600SCCM，反应气体O₂流量1300SCCM，衬底温度500-650℃，衬底转速720RPM，闪烁蒸发器(Flash Evaporator，FE)温度200℃，以及蠕动泵(Peristaltic PUMP)转速5～10RPM，

在运行过程中的18个阶段内，包括Ar流量，O₂流量，闪烁蒸发器控制状态，压入闪烁蒸发器的载气Ar的流量，清洗系统管道的Ar流量，腔体内、外，以及中间部分的加热丝温度，腔体压力，以及片托转速在内的参数；

步骤(2.4)，在系统参数达到步骤(2.3)中预设范围时，进行PZT淀积；

步骤(2.5)，得到PZT薄膜Pb_0.5(Zr_0.4Ti_0.6)_0.5O₃，衬底尺寸为1～8英寸，均匀性大于95％，厚度为1500埃；

步骤(3)，制备三维结构PZT电容：

步骤(3.1)，在单晶硅热氧化后形成的氧化硅层上甩光刻胶，再光刻形成掩膜；

步骤(3.2)，用等离子干法刻蚀或BHF缓冲氢氟酸湿法腐蚀氧化层；

步骤(3.3)，使用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀，形成三维结构支撑衬底，其截面的中间部位下凹；

步骤(3.4)，去光刻胶，干法刻蚀或BHF缓冲氢氟酸湿法腐蚀氧化层，溅射或蒸发形成下电极，其中至少包括Ir、Pt/Ti、Ru、Cu、金红石型结构氧化物、钙钛矿型结构氧化物在内的材料；

步骤(3.5)，用所述DLI-MOCVD形成PZT薄膜介质结构；

步骤(3.6)，溅射或蒸发形成上电极，其中至少包括Ir、Pt/Ti、Ru、Cu、金红石型结构氧化物、钙钛矿型结构氧化物在内的材料；

5.根据权利要求4.一种三维结构PZT电容的MOCVD制备方法，其特征在于所述步骤(3.1)是在铱衬底上甩光刻胶，使用感应耦合等离子体ICP刻蚀，形成铱衬底电极三维结构支撑。