[发明专利]控制MOCVD淀积PZT的先驱体溶液配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物薄膜、金属有机先驱体配制和金属有机物化学气相淀积(MentalloOrganic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)，特别涉及铁电存储器、压电类微米/纳米器件用特定组分、厚度镐钛酸铅(PZT)薄膜材料的MOCVD精确制备方法。

背景技术

镐钛酸铅(Pb(Zr_1-xTi_x)O₃，PZT)薄膜是一种用途广泛同时具优良铁电、压电特性的氧化薄膜材料。铁电材料是指一类具有自发极化且其自发极化可随外电场方向的改变而改变方向的介质材料，压电材料是指在某些晶体的特定方向加压力时，相应的表面上出现或正或负的电荷，且电荷密度与压力的大小成正比。铁电薄膜材料主要应用于IC卡、具有微控制器的嵌入式存储器、单存储模块和其它ASIC器件等领域。压电薄膜材料用于微麦克风、微型打印机喷头，声表面波器件等微电子机械系统(Micro-Electronic Mechanical System，MEMS)。对于PZT薄膜即Pb(Zr_1-xTi_x)O₃中各组份的比例为：Pb∶(Zr+Ti)∶O＝1∶1∶3，Zr∶Ti＝1-X∶X，其中，Ti中的X为PZT中Ti占Zr和Ti元素总量的摩尔百分数，X的取值范围为0.1＜X＜1.0，X的值不同，其压电、铁电特性均有不同，在实际应用中，可以根据不同的压电、铁电应用目标，对X的值进行选择应用以获得最好器件特性。

PZT薄膜的制备主要有溶胶-凝胶(Sol-Gel)法、溅射等方法。使用MOCVD制备PZT具有较易控制薄膜的化学组分、结晶结构和厚度，沉积温度灵活可调，沉积速率高，薄膜致密无针孔，均匀性和台阶覆盖性好的特点。国内外已有专利涉及清洗镐钛酸铅薄膜的方法(三星电子株式会社，申请号99110200.2)、一种基于Al_XGaN_1-X/GaN异质结的铁电/半导体存贮器及其制法(南京大学，申请号02113005.1)、利用MOCVD沉积金属氧化物薄膜的方法(夏普株式会社，专利号ZL200310123290.0)、控制MOCVD淀积的PCMO组成的先驱物溶液和方法(夏普株式会社，申请号200410030292.X)，上述专利的均围绕或涉及铁电、压电用PZT的制备、清洗等，但目前是对于精确组分和厚度PZT的MOCVD制备技术尚没有涉及。

发明内容

本发明目的就是利用直接液体输运式化学气象淀积(direct liquid injection metal organicchemical vapor deposition，DLI-MOCVD)提供一种配制精确、特定组分和厚度的铁电、压电用PZT先驱体溶液的方法。

本发明的特征在于，所述配置方法依次含有如下步骤：

步骤(1)设定：溶质摩尔浓度为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，得到

Pb＝0.735g，Zr＝1.183g，Ti＝0.451g；

步骤(2)把步骤(1)所述三种单质固态源先分溶于四氢呋喃溶剂，再加入适量的防止热解的四-乙二醇二甲醚，配置成先驱体溶液；

步骤(3)在室温下，把步骤(2)得到的先驱体溶液搅拌2～4小时，将固体溶质充分溶解在四氢呋喃溶剂总，以便在特定衬底上制备120nm-150nm的PZT薄膜。

使用本发明配制的先驱体溶液，可获得均匀致密的薄膜产品，均匀性大于95％，厚度为1500埃。

具体实施方式