[发明专利]一种硅集成的BT-BMZ薄膜、电容器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种硅集成的BT‑BMZ薄膜、电容器及其制造方法，薄膜电容器包括Si基片、HAO过渡层和BT‑BMZ薄膜，HAO过渡层设置于Si基片表面，BT‑BMZ薄膜设置于HAO过渡层表面，Pt电极设置于Si基片BT‑BMZ薄膜表面；制造方法，包括以下过程：采用原子层沉积方法在Si基片上生长HAO过渡层；采用射频磁控溅射方法在HAO过渡层上生长BT‑BMZ薄膜，射频磁控溅射完成后进行退火；采用溅射镀膜方法在Si基片和BT‑BMZ薄膜上沉积Pt电极，得到所述硅集成的BT‑BMZ薄膜电容器。本发明的薄膜电容器大幅度提升了硅基片上薄膜电容器的储能密度，其储能效率和温度稳定性也维持在较高水平。

技术领域

本发明涉及固体电容器及其制造方法领域，特别是薄膜或厚膜电容器，具体涉及一种硅集成的BT-BMZ薄膜、电容器及其制造方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭和可再生能源的发展，能源存储技术已成为当前科学技术研究的重要发展方向。对于储能材料与器件，相较于燃料电池、锂离子电池和超级电容器，介电电容器凭借其高功率密度、高可靠性、快速充放电与低成本等特在能量存储领域表现出了明显的优势。同时，随着近年来电子设备的便携化和多功能化的发展趋势，具有维度低、质量轻等优点的薄膜材料及器件，尤其是可集成于半导体硅片上的薄膜材料与器件，在集成电路的设计与发展中表现出巨大的优势。性能优良且小型化的硅集成介电薄膜电容器已成为当今的一大研究热点。

储能密度和储能效率是表征介电电容器储能特性的两大的重要参数，如何进一步提高材料的储能密度并保持优良的储能效率及温度稳定性，是介电薄膜电容器研究领域中需要不断解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种硅集成的BT-BMZ薄膜、电容器及其制造方法，本发明能够提高薄膜电容器的储能密度并保持优良的储能效率及温度稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种硅集成的BT-BMZ薄膜，包括Si基片、8Al₂O₃:96HfO₂过渡层和0.85BaTiO₃-0.15Bi(Mg_0.5Zr_0.5)O₃薄膜，8Al₂O₃:96HfO₂过渡层设置于Si基片表面，0.85BaTiO₃-0.15Bi(Mg_0.5Zr_0.5)O₃薄膜设置于8Al₂O₃:96HfO₂过渡层表面。

优选的，所述Si基片为硼元素掺杂的P型(100)取向的Si基片。

优选的，所述8Al₂O₃:96HfO₂过渡层的厚度为10-100nm。

优选的，所述0.85BaTiO₃-0.15Bi(Mg_0.5Zr_0.5)O₃薄膜的厚度为50-900nm。

本发明上述硅集成的BT-BMZ薄膜的制造方法，包括以下过程：

采用原子层沉积方法在Si基片上生长8Al₂O₃:96HfO₂过渡层；

采用射频磁控溅射方法在8Al₂O₃:96HfO₂过渡层上生长0.85BaTiO₃-0.15Bi(Mg_0.5Zr_0.5)O₃薄膜，射频磁控溅射完成后进行退火，得到所述硅集成的BT-BMZ薄膜电容器；