專利名稱：一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備一般分為RAM和ROM。RAM的存取速度高，但斷電之后存儲的內(nèi)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(shù)據(jù)存儲設(shè)備、磁性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和相變數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備單兀一般包括晶體管和電容器，一般的電容器包括下電極、介電層和上電極。復(fù)鐵材料的出現(xiàn)給數(shù)據(jù)存儲設(shè)備注入了一股活力，復(fù)鐵材料由鐵電材料和反鐵磁材料合成，二者相互作用產(chǎn)生磁電效應(yīng)，因此該材料兼有鐵電和鐵磁性質(zhì)，可以用于制造電容器中的介電層，因此具有制成數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的潛力。目前較為熱門的是對鐵酸鉍、錳酸鉍和錳酸釔制成的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的研究。但是，現(xiàn)有技術(shù)中用鐵酸鉍制成的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中， 由于結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致鐵酸鉍的鐵電性能低，因此制成的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的性能差，不適于實(shí)際應(yīng)用。而要改善鐵酸鉍數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的性能，需使用鐵酸鉍在制造數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的過程中， 維持其鐵電性能，使得其制成的電容器具有高穩(wěn)定性和低漏電性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了ー種具有較高穩(wěn)定性和低漏電性的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及其制造方法。本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法包括如下步驟形成晶體管；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(dǎo)電層；在導(dǎo)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(jié)構(gòu)的材料制成導(dǎo)電層，采用濺射法或化學(xué)氣相沉積法形成鐵酸鉍層。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，采用濺射法形成該鐵酸鉍層的步驟為將Bi2O3和Fe2O3混合后形成混合體，將該混合體形成鐵酸鉍靶材，在背景壓カ為10_6 10_4托時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為20 40托，將基板加熱至200飛00攝氏度進(jìn)行濺射；在另ー個優(yōu)選實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積法形成鐵酸鉍層的步驟為形成先驅(qū)體，所述先驅(qū)體優(yōu)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(yōu)選在I : I和2 I之間；將該先驅(qū)體涂布于該導(dǎo)電層上，加熱至一定溫度后退火處理，所述退火處理的溫度優(yōu)選為35(T700攝氏度之間。本發(fā)明的制造方法由于采用濺射法或化學(xué)氣相沉積法制備鐵酸鉍層，并且通過大量實(shí)驗(yàn)得到了優(yōu)選的制備參數(shù)，并結(jié)合用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料制成導(dǎo)電層，從而得到具有優(yōu)異性能的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。其中，優(yōu)選地，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料為鎳酸鑭或鉛酸鋇。
本發(fā)明還公開了ー種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其包括電容器和晶體管，該電容器包括基板、 位于該基板上的下電極，位于該下電極上的導(dǎo)電層、位于該導(dǎo)電層上的鐵酸鉍層以及位于該鐵酸鉍層上的上電極，該導(dǎo)電層為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料，優(yōu)選鎳酸鑭或鉛酸鋇；鐵酸鉍層通過濺射法或化學(xué)氣相沉積法形成。


圖I為本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖描述其具體實(shí)施方式
。本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括晶體管和電容器，其中如圖I所示，電容器包括基板
I、位于基板I上的下電極2、形成于下電極2上的導(dǎo)電層3,形成于導(dǎo)電層3上的鐵酸秘層 4以及位于鐵酸鉍層4上的上電極5。導(dǎo)電層3是有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料形成，例如鎳酸鑭或鉛酸鋇。在一個實(shí)施例中，基板I具有基底11、位于基底11上的擴(kuò)散阻擋層12、位于擴(kuò)散阻擋層12上的粘附層13。基底11優(yōu)選為硅片。擴(kuò)散阻擋層12可以防止基底11在制造過程中受熱而發(fā)生擴(kuò)散。擴(kuò)散阻擋層12 優(yōu)選為ニ氧化硅、氮化鋁、氮化鈦或氮化鉭。粘附層13用于將下電極與2擴(kuò)散阻擋層12接合。粘附層13優(yōu)選為ニ氧化鈦、鈦或鉭。下電極2和上電極5由金屬形成，優(yōu)選為金、銀、鉬、銥或釕。在另ー個實(shí)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(yōu)選為與導(dǎo)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(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法包括如下步驟形成晶體管；形成電容器，將晶體管與電容器電連接；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(dǎo)電層3 ;在導(dǎo)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(jié)構(gòu)的材料制成導(dǎo)電層3。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)選鎳酸鑭或鉛酸鋇。 在一個實(shí)施例中，在形成基板I時，先形成基底11，然后在基底11上形成擴(kuò)散阻擋層12，在擴(kuò)散阻擋層12上形成粘附層13。基底11的材料優(yōu)選為硅片。擴(kuò)散阻擋層12優(yōu)選為ニ氧化硅、氮化鋁、氮化鈦或氮化鉭。粘附層13的材料優(yōu)選為ニ氧化鈦、鈦或鉭。優(yōu)選采用濺射法、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(yōu)選為金屬，更優(yōu)選為金、銀、鉬、銥或釕。在另ー個實(shí)施例中，在鐵酸鉍層4上形成氧化物電極層(未示出)，然后在氧化物電極層上形成上電極5。該氧化物電極層優(yōu)選為與導(dǎo)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(yōu)選采用濺射法形成導(dǎo)電層3和氧化物電極層。可以采用濺射法和化學(xué)氣相沉積形成鐵酸鉍層4。在一個實(shí)施例中，采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，然后利用濺射法，背景壓カ 為10_6 10_4托時，優(yōu)選為10_5托時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為2(T40托，將基板加熱至 200^500攝氏度進(jìn)行濺射，優(yōu)選加熱至350攝氏度，從而在導(dǎo)電層3上形成鐵酸鉍層4。在另ー個實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積法形成鐵酸鉍層。其中，先形成先驅(qū)體，將該先驅(qū)體涂布于導(dǎo)電層3上，加熱至一定溫度后退火處理，從而在導(dǎo)電層3上形成鐵酸鉍層
4。退火處理的溫度優(yōu)選在350 700攝氏度之間，更優(yōu)選在350 550攝氏度之間。其中，先驅(qū)體優(yōu)選包括鐵酸鹽、鉍酸鹽和溶剤。鐵酸鹽優(yōu)選為こ?；徼F、硝酸鐵或醋酸鉄。鉍酸鹽優(yōu)選為こ?；徙G、硝酸鉍或醋酸鉍。溶劑優(yōu)選為有機(jī)酸和醇類的混合物，該有機(jī)酸優(yōu)選為丙酸或醋酸，該醇類優(yōu)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(yōu)選在I : I和2 I之間，更優(yōu)選在I : I和I. 2 I之間。以上描述了本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法，其中通過濺射法和化學(xué)氣相沉積法制備數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的鐵酸鉍層，并且通過大量實(shí)驗(yàn)得到了優(yōu)選的制備參數(shù)，同時結(jié)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料制成的導(dǎo)電層，從而得到具有優(yōu)異性能的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。以上具體實(shí)施方式
僅用于描述本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及其制造方法的技術(shù)方案， 不用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以得到各種變型和組合， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法，該方法包括如下步驟形成晶體管；形成電容器，將晶體管與電容器電連接；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(dǎo)電層，在導(dǎo)電層上形成鐵酸鉍層，在鐵酸鉍層上形成上電極；其特征在于導(dǎo)電層為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料；采用濺射法或化學(xué)氣相沉積法形成鐵酸鉍層；其中，采用濺射法形成該鐵酸鉍層的步驟為將Bi203和Fe203混合后形成混合體，將該混合體形成鐵酸鉍靶材，在背景壓カ為10_卜10_4托時，通入氧氣與氬氣，工作壓カ為2(T40托，將基板加熱至 200^500攝氏度進(jìn)行濺射；采用化學(xué)氣相沉積法形成鐵酸鉍層的步驟為形成先驅(qū)體，所述先驅(qū)體優(yōu)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(yōu)選在I : I和2 I之間；將該先驅(qū)體涂布于該導(dǎo)電層上，加熱至一定溫度后退火處理，所述退火處理的溫度優(yōu)選為35(T700攝氏度之間。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電層優(yōu)選為鎳酸鑭或鉛酸鋇。
3.ー種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其特征在于，該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法制備的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)電層優(yōu)選為鎳酸鑭或鉛酸
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有較高穩(wěn)定性和低漏電性的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及其制造方法，該方法包括如下步驟形成晶體管；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(dǎo)電層；在導(dǎo)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(jié)構(gòu)的材料制成導(dǎo)電層，采用濺射法或化學(xué)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(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者李宗霖 申請人:李宗霖