一種數據存儲設備及其製造方法
2023-07-09 17:20:11
專利名稱：一種數據存儲設備及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種數據存儲設備及其製造方法。
背景技術：
現有的數據存儲設備一般分為RAM和ROM。RAM的存取速度高，但斷電之後存儲的內容丟失。ROM的存儲不受電流影響，但存取速度低。而隨著各種材料的研究，人們研究出了鐵電數據存儲設備、磁性數據存儲設備和相變數據存儲設備等。數據存儲設備中的數據存儲設備單兀一般包括電晶體和電容器，一般的電容器包括下電極、介電層和上電極。復鐵材料的出現給數據存儲設備註入了一股活力，復鐵材料由鐵電材料和反鐵磁材料合成，二者相互作用產生磁電效應，因此該材料兼有鐵電和鐵磁性質，可以用於製造電容器中的介電層，因此具有製成數據存儲設備的潛力。目前較為熱門的是對鐵酸鉍、錳酸鉍和錳酸釔製成的數據存儲設備的研究。但是，現有技術中用鐵酸鉍製成的數據存儲設備中， 由於結構缺陷導致鐵酸鉍的鐵電性能低，因此製成的數據存儲設備的性能差，不適於實際應用。而要改善鐵酸鉍數據存儲設備的性能，需使用鐵酸鉍在製造數據存儲設備的過程中， 維持其鐵電性能，使得其製成的電容器具有高穩定性和低漏電性。
發明內容
本發明公開了ー種具有較高穩定性和低漏電性的數據存儲設備及其製造方法。本發明的數據存儲設備的製造方法包括如下步驟形成電晶體；形成電容器；其中形成電容器的方法包括如下步驟形成基板；在基板上形成下電極；在下電極上形成導電層；在導電層上形成鐵酸鉍層；在鐵酸鉍層上形成上電極，其中用鈣鈦礦結構的材料製成導電層，採用濺射法或化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層。在一個優選實施例中，採用濺射法形成該鐵酸鉍層的步驟為將Bi2O3和Fe2O3混合後形成混合體，將該混合體形成鐵酸鉍靶材，在背景壓カ為10_6 10_4託時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為20 40託，將基板加熱至200飛00攝氏度進行濺射；在另ー個優選實施例中，採用化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層的步驟為形成先驅體，所述先驅體優選包括鐵酸鹽、鉍酸鹽和溶剤，該鉍酸鹽和該鐵酸鹽的摩爾比例優選在I : I和2 I之間；將該先驅體塗布於該導電層上，加熱至一定溫度後退火處理，所述退火處理的溫度優選為35(T700攝氏度之間。本發明的製造方法由於採用濺射法或化學氣相沉積法製備鐵酸鉍層，並且通過大量實驗得到了優選的製備參數，並結合用鈣鈦礦結構的材料製成導電層，從而得到具有優異性能的數據存儲設備。其中，優選地，鈣鈦礦結構的材料為鎳酸鑭或鉛酸鋇。
本發明還公開了ー種數據存儲設備，其包括電容器和電晶體，該電容器包括基板、 位於該基板上的下電極，位於該下電極上的導電層、位於該導電層上的鐵酸鉍層以及位於該鐵酸鉍層上的上電極，該導電層為具有鈣鈦礦結構的材料，優選鎳酸鑭或鉛酸鋇；鐵酸鉍層通過濺射法或化學氣相沉積法形成。
圖I為本發明的數據存儲設備中電容器的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本領域技術人員更清楚地理解本發明的技術方案，下面結合附圖描述其具體實施方式
。本發明的數據存儲設備包括電晶體和電容器，其中如圖I所示，電容器包括基板
I、位於基板I上的下電極2、形成於下電極2上的導電層3,形成於導電層3上的鐵酸秘層 4以及位於鐵酸鉍層4上的上電極5。導電層3是有鈣鈦礦結構材料形成，例如鎳酸鑭或鉛酸鋇。在一個實施例中，基板I具有基底11、位於基底11上的擴散阻擋層12、位於擴散阻擋層12上的粘附層13。基底11優選為矽片。擴散阻擋層12可以防止基底11在製造過程中受熱而發生擴散。擴散阻擋層12 優選為ニ氧化矽、氮化鋁、氮化鈦或氮化鉭。粘附層13用於將下電極與2擴散阻擋層12接合。粘附層13優選為ニ氧化鈦、鈦或鉭。下電極2和上電極5由金屬形成，優選為金、銀、鉬、銥或釕。在另ー個實施例中，在鐵酸鉍層4和上電極5之間具有氧化物電極層(未示出)。 該氧化物電極層優選為與導電層3相同的材料形成。該氧化物電極層可以提高電容器的整體性能。本發明的數據存儲設備的製造方法包括如下步驟形成電晶體；形成電容器，將電晶體與電容器電連接；其中形成電容器包括如下步驟在基板I上形成下電極2 ;在下電極2上形成導電層3 ;在導電層3上形成鐵酸鉍層4 ;在鐵酸鉍層4上形成上電極5，其中用鈣鈦礦結構的材料製成導電層3。鈣鈦礦結構的材料優選鎳酸鑭或鉛酸鋇。 在一個實施例中，在形成基板I時，先形成基底11，然後在基底11上形成擴散阻擋層12，在擴散阻擋層12上形成粘附層13。基底11的材料優選為矽片。擴散阻擋層12優選為ニ氧化矽、氮化鋁、氮化鈦或氮化鉭。粘附層13的材料優選為ニ氧化鈦、鈦或鉭。優選採用濺射法、電子槍蒸渡法形成下電極2和上電極5。下電極2和上電極5的材料優選為金屬，更優選為金、銀、鉬、銥或釕。在另ー個實施例中，在鐵酸鉍層4上形成氧化物電極層(未示出)，然後在氧化物電極層上形成上電極5。該氧化物電極層優選為與導電層3相同的材料形成。該氧化物電極層可以提高電容器的整體性能。優選採用濺射法形成導電層3和氧化物電極層。可以採用濺射法和化學氣相沉積形成鐵酸鉍層4。在一個實施例中，採用濺射法形成鐵酸鉍層。其中，首先將Bi203和Fe203混合，形成混合體，將其形成鐵酸鉍(BixFe03，l < X ( 2)靶材，然後利用濺射法，背景壓カ 為10_6 10_4託時，優選為10_5託時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為2(T40託，將基板加熱至 200^500攝氏度進行濺射，優選加熱至350攝氏度，從而在導電層3上形成鐵酸鉍層4。在另ー個實施例中，採用化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層。其中，先形成先驅體，將該先驅體塗布於導電層3上，加熱至一定溫度後退火處理，從而在導電層3上形成鐵酸鉍層
4。退火處理的溫度優選在350 700攝氏度之間，更優選在350 550攝氏度之間。其中，先驅體優選包括鐵酸鹽、鉍酸鹽和溶剤。鐵酸鹽優選為こ醯基丙酮酸鐵、硝酸鐵或醋酸鉄。鉍酸鹽優選為こ醯基丙酮酸鉍、硝酸鉍或醋酸鉍。溶劑優選為有機酸和醇類的混合物，該有機酸優選為丙酸或醋酸，該醇類優選為2-甲氧基こ醇或2-こ氧基こ醇。鉍酸鹽和鐵酸鹽的摩爾比例優選在I : I和2 I之間，更優選在I : I和I. 2 I之間。以上描述了本發明的數據存儲設備的製造方法，其中通過濺射法和化學氣相沉積法製備數據存儲設備中的鐵酸鉍層，並且通過大量實驗得到了優選的製備參數，同時結合鈣鈦礦結構材料製成的導電層，從而得到具有優異性能的數據存儲設備。以上具體實施方式
僅用於描述本發明的數據存儲設備及其製造方法的技術方案， 不用於限定本發明，本領域技術人員在不脫離本發明的範圍內，可以得到各種變型和組合， 因此本發明的保護範圍以權利要求書為準。
權利要求
1.一種數據存儲設備的製造方法，該方法包括如下步驟形成電晶體；形成電容器，將電晶體與電容器電連接；其中，形成所述電容器包括如下步驟形成基板，在基板上形成下電極在下電極上形成導電層，在導電層上形成鐵酸鉍層，在鐵酸鉍層上形成上電極；其特徵在於導電層為鈣鈦礦結構的材料；採用濺射法或化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層；其中，採用濺射法形成該鐵酸鉍層的步驟為將Bi203和Fe203混合後形成混合體，將該混合體形成鐵酸鉍靶材，在背景壓カ為10_卜10_4託時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為2(T40託，將基板加熱至 200^500攝氏度進行濺射；採用化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層的步驟為形成先驅體，所述先驅體優選包括鐵酸鹽、鉍酸鹽和溶劑，該鉍酸鹽和該鐵酸鹽的摩爾比例優選在I : I和2 I之間；將該先驅體塗布於該導電層上，加熱至一定溫度後退火處理，所述退火處理的溫度優選為35(T700攝氏度之間。
2.如權利要求I所述的數據存儲設備的製造方法，其特徵在於，所述導電層優選為鎳酸鑭或鉛酸鋇。
3.ー種數據存儲設備，其特徵在於，該數據存儲設備是根據權利要求I所述的方法製備的數據存儲設備。
4.如權利要求3所述的數據存儲設備，其特徵在於，所述導電層優選為鎳酸鑭或鉛酸
全文摘要
本發明公開了一種具有較高穩定性和低漏電性的數據存儲設備及其製造方法，該方法包括如下步驟形成電晶體；形成電容器；其中形成電容器的方法包括如下步驟形成基板；在基板上形成下電極；在下電極上形成導電層；在導電層上形成鐵酸鉍層；在鐵酸鉍層上形成上電極，其中用鈣鈦礦結構的材料製成導電層，採用濺射法或化學氣相沉積法形成鐵酸鉍層。
文檔編號H01L43/12GK102610744SQ201210073398
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者李宗霖 申請人:李宗霖