[发明专利]用于硅基铁电电容器集成的一种阻挡层材料及集成方法

摘要

本发明公开了一种用于硅基铁电电容器集成的阻挡层材料及集成方法，以Ni-Nb做导电阻挡层材料，在硅衬底上生长非晶Ni-Nb薄膜，进而在所述非晶Ni-Nb薄膜上原位生长氧化物电极薄膜材料，在此基础上进一步完成铁电电容器的集成。采用本发明方法所制备的硅基铁电电容器，其非晶Ni-Nb薄膜导电阻挡层的组织致密，与硅衬底的粘附性好，具有良好的热稳定性和化学稳定性，特别是在经历高温退火处理后仍能保持良好的抗氧化能力和高的电导率，在Ni-Nb薄膜与硅衬底和氧化物电极薄膜之间的界面处均无氧化或化学反应现象发生，Ni-Nb薄膜表现出优异的阻挡性能，在大规模集成电路中有很大的应用前景。

主权项

用于硅基铁电电容器集成的一种阻挡层材料及集成方法，其特征是，包括以下步骤：（a）将Ni‐Nb靶和氧化物电极材料靶安装在进行磁控溅射的真空室中的磁性底座上；将硅衬底依次用体积比浓度为10%的氢氟酸、去离子水超声清洗后，用高纯氮气吹干，置于真空室的样品台上；（b）将所述真空室的真空度抽至0.1×10‐4～5×10‐4Pa后，再向真空室中通入氩气，保持真空室中氩气的动态平衡气压为0.8～50Pa；调整所述Ni‐Nb靶与所述硅衬底间距为25‐55mm，设定溅射功率为1‐50W，沉积时间为12min‐3h，室温下在硅衬底上生长非晶Ni‐Nb薄膜；（c）保持所述真空室关闭，将真空室的真空度抽至0.1×10‐4～20×10‐4Pa后，按氩气∶氧气=3∶1的体积比向真空室中通入氩气和氧气的混合气体，保持所述真空室中混合气体的动态平衡气压为0.8～50Pa，调整氧化物电极材料靶与（b）步所述非晶Ni‐Nb薄膜的间距为25‐55mm，设定溅射功率为10‐50W，沉积时间20‐50min，转动样品台，室温下在所述非晶Ni‐Nb薄膜上原位生长氧化物电极薄膜，然后应用管式退火炉进行常规退火处理，退火条件为500‐550℃，退火时间为10‐60min；（d）应用匀胶机将铁电薄膜材料的前驱体溶液旋涂于所述氧化物电极薄膜上，设定旋涂条件为转速4000r/min，烘烤温度200‐440℃，烘烤时间2‐10min，在所述氧化物电极薄膜上生长铁电薄膜，重复该步骤，得到所需厚度的铁电薄膜；然后应用管式退火炉进行常规退火处理，退火条件为500‐780℃，退火时间为10‐60min；（e）依据所述步骤（c）给出的条件，在所述铁电薄膜上继续生长第二层氧化物电极薄膜，然后在该第二层氧化物电极薄膜上生长Pt薄膜，以完成硅基铁电电容器的制备。