[发明专利]一种Cu与铁性氧化物功能薄膜集成的方法

摘要

本发明公开了一种Cu与金属氧化物铁性薄膜的集成方法，它是以半导体材料为衬底，构成Ni-Al/半导体衬底异质结构层；再依次构架Cu/Ni-Al/半导体衬底异质结构层；Ni-Al/Cu/Ni-Al/半导体衬底异质结构、金属氧化物电极/Ni-Al/Cu/Ni-Al/半导体衬底异质结构、Pb(ZrXTi1-X)O3/金属氧化物电极/Ni-Al/Cu/Ni-Al/半导体衬底结构、金属氧化物电极/Pb(ZrXTi1-X)O3/金属氧化物电极/Ni-Al/Cu/Ni-Al/半导体衬底异质结构、Pt/金属氧化物电极/Pb(ZrXTi1-X)O3/金属氧化物电极/Ni-Al/Cu/Ni-Al/半导体衬底结构，在500-700℃下快速退火1-30min。由此克服了Cu与金属氧化物薄膜的集成过程中Cu与氧化物薄膜的直接接触，继而解决了Cu在高温生长过程中的氧化、扩散、反应以及多层膜的应力问题。

主权项

一种Cu与铁性氧化物功能薄膜的集成方法，其特征在于它包括以下步骤：a、以半导体材料为衬底，用丙酮和无水乙醇超声清洗干净，用高纯氮气吹干，放入磁控溅射真空室内；待真空室的背底真空度高于8.0×10‑4Pa时，开始溅射Ni‑Al非晶薄膜，靶间距为3～10cm，溅射所用工作气体为Ar，沉积气压为1～100Pa，功率为3～100W，Ni‑Al非晶薄膜厚度为3～200nm，构成Ni‑Al/半导体衬底异质结构层；b、在Ni‑Al非晶薄膜基础上，转动样品台，靶间距为3～10cm，溅射所用工作气体为Ar，沉积气压为1～100Pa，功率为3～100W，Cu薄膜厚度为10～400nm；构成Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构层；c、在Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构基础上，靶间距为3～10cm，溅射所用工作气体为Ar，沉积气压为1～100Pa，功率为3～100W，Ni‑Al薄膜厚度为3～200nm；构架Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构；d、在Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构层基础上，待真空室的背底真空度为高于1.0×10‑3Pa时，充入体积比为3∶1～1∶3的氩气和氧气，在100～500℃温度下、溅射压强为1～100Pa，功率为3～100W条件下，制备金属氧化物电极薄膜；构成金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构；对其进行500～600℃，2～1000s的快速退火处理；e、在金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构基础上，用sol‑gel法以1000～6000rad/min的转速、100‑300℃的烘烤温度制备Pb(ZrXTi1‑X)O3薄膜，构成Pb(ZrXTi1‑X)O3/金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底结构，然后在500～700℃℃下快速退火1～30min；f、在Pb(ZrXTi1‑X)O3/金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构基础上，在体积比为3∶1‑1∶3的氩气和氧气，在室温‑500℃温度下、溅射压强为1～100Pa，功率为3～100W条件下，制备金属氧化物电极薄膜，厚度为40～100nm；构成金属氧化物电极/Pb(ZrXTi1‑X)O3/金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底异质结构；g、在靶间距为3～10cm，工作气体为Ar，沉积气压为1～100Pa，功率为3～100W条件下，生长40～200nm厚Pt电极；构成Pt/金属氧化物电极/Pb(ZrXTi1‑X)O3/金属氧化物电极/Ni‑Al/Cu/Ni‑Al/半导体衬底结构，在500～700℃℃下快速退火1～30min。